中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数研究

为解决青龙煤矿因围岩压力大带来的巷道帮鼓、顶板下沉、围岩变形大的问题,采用切顶卸压双向聚能爆破技术,结合理论分析、数值模拟、现场实测等方法对中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数进行研究。提出了“切顶卸压预裂爆破技术”+“锚网索联合支护”的小煤柱沿空掘巷技术来应对传统小煤柱沿空掘巷在深部矿井所面临的问题。研究表明,当切断基本顶关键岩块,改变其断裂位置,能够减弱后期基本顶回转下沉对沿空巷道的破坏。切顶角度10°、切顶高度10 m、炮孔间距500 mm、煤柱尺寸5 m时卸压效果最佳。沿空巷道切顶段在掘巷期间顶底板移近量比非切顶段减小了32%;煤柱帮变形量比非切顶段减小39%;实体煤侧变形量比非切顶段减小42%。回采期间切顶段顶底板移近量比非切顶段减小24%;煤柱帮变形量比非切顶段减小30%;实体煤侧变形量比非切顶段减小27%。切顶卸压效果明显,对在深部围岩应力大、巷道变形严重难以控制的沿空掘巷矿井实施切顶卸压小煤柱沿空掘巷有一定借鉴作用。     

南煤大阳泉公司8128回风巷道破碎围岩沿空掘巷技术研究

为保障8128回风巷沿空掘巷期间围岩的稳定,根据沿空掘巷力学模型分析,代入回风巷围岩各项力学参数,得出合理的煤柱宽度为5.436~7.248 m,结合沿空掘巷侧向支承压力分布规律,确定护巷煤柱宽度为6 m,根据巷道围岩破碎软弱的具体特征,确定沿空掘巷采用锚网索+钢带+煤柱注浆的支护方案,掘进期间进行巷道表面位移观测验证支护效果。结果表明:巷道掘进期间,顶底板移近量及两帮移近量均较小,在现有煤柱宽度和支护方案下保证了围岩稳定性。     

松软煤层沿空掘巷围岩变形破坏规律研究

采用现场实测及数值模拟的方法,以恒源煤矿Ⅱ616沿空风巷为工程背景,对松软煤层中沿空掘巷围岩变形破坏规律进行了研究。结果表明,松软煤层中沿空掘巷两帮内挤变形约为顶底板移近的1.89～2.5倍,且煤柱帮移近变形占两帮总位移的60%左右,实体煤帮变形趋于稳定时间明显早于小煤柱帮。同时通过对围岩塑性破坏场的分析,揭示了沿空巷道的实体煤侧肩窝为沿空巷道的应力集中区及支护的关键部位。     

极近距离煤层采空区下留小煤柱沿空掘巷技术研究

木瓜煤矿正在进行10号煤层的采掘活动,为提高煤炭采出率设计应用留小煤柱沿空留巷技术,在9号煤层采掘的影响下10号煤层及围岩松散破碎严重,通过理论计算及数值模拟研究确定合理的小煤柱宽度为8 m,沿空巷道采用"锚杆(索)+W型钢带+注浆"支护方式,现场应用后进行围岩位移情况的监测,沿空巷道掘进期间顶底板最大移进量为300 mm,实体煤帮最大位移量273 mm,煤柱帮最大变形量249 mm。10-100工作面回采期间,顶底板最大移进量376 mm,实体煤帮最大位移量292 mm,煤柱帮最大位移量为308 mm。     

松软厚煤层综放工作面沿空掘巷技术

以松软厚煤层沿空掘巷小屯矿14257综放工作面运输顺槽为工程背景,通过理论研究和数值模拟等手段,确定了窄煤柱的合理尺寸为5~6 m。针对巷道的地质条件提出高预紧力、高强锚网索联合支护加固方案,并对巷道掘巷期间围岩表面位移进行监测。结果表明:巷道表面位移总体呈现出窄煤柱侧帮顶板实体侧帮底板的趋势,顶底板最大移近量为157 mm,两帮最大移近量为191 mm,围岩控制效果明显,可保障工作面的安全回采。     

下霍煤矿2305回风顺槽小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

为确保下霍煤矿2305回风顺槽留窄煤柱沿空掘巷围岩稳定,采用理论计算和数值模拟的手段确定了护巷窄煤柱的最佳宽度为8 m;针对沿空掘巷非对称变形特征,提出了“锚网索”+煤柱帮锚索补强支护措施。现场应用结果表明：沿空掘巷期间巷道顶底板和两帮移近量最大值分别为162.48 mm和206.37 mm,巷道围岩变形控制效果良好,为类似工程条件巷道施工提供了借鉴。     

特厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设及支护设计

王洼二矿110507工作面采用留窄煤柱沿空掘巷的工艺进行巷道的掘进。为确定煤柱留设宽度及支护方式,通过理论计算和FLAC 3D软件模拟,建立110507工作面沿空掘巷模型,探究不同宽度窄煤柱护巷时回风顺槽的围岩应力及变形规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为6 m,并提出锚网索联合支护的支护方式。通过现场布置观测站进行监测,发现巷道掘进过后40 d基本趋于稳定;变形稳定后煤柱帮深基点的最大变形量为124 mm,实体煤帮深基点的最大变形量为50.1 mm,巷道两帮移近量均在200 mm左右,顶底板移近量均在100 mm左右。围岩变形量及围岩深部位移均控制在允许范围内,巷道支护设计合理,能够满足顺槽的正常掘进作业和运行。     

特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。     

沿空掘巷非对称性差异化支护技术研究

针对2103工作面沿空掘巷巷道围岩变形量大,矿压显现明显,煤柱侧与实煤体侧巷道围岩呈非对称变形问题,采用数值模拟分析确定工作面留设煤柱的合理宽度为5 m,同时利用钻孔成像技术对巷道围岩裂隙变化情况进行分析,得出实煤体侧和煤柱侧巷道围岩松动圈范围分别为1.8～2.2 m、1.5～2.4 m,据此提出非对称性差异化支护方案。支护方案优化后,通过对巷道围岩顶底板及帮部位移量变化情况和岩层裂隙发育情况进行监测,监测结果巷道在采用优化后支护方式后,80%锚杆受力在20～60 kN;巷道两帮位移变化量在75～95 mm,巷道顶底板移近量在43～95 mm,巷道围岩裂隙发育大部分集中在距围岩表面深度1.1 m以内。应用结果表明:该支护方案能够有效控制沿空掘巷巷道围岩变形,为类似条件下巷道支护提供了较大的参考价值。     

孤岛综放工作面小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

为提高同宝煤业15106孤岛工作面煤炭资源回收率,提出采用留小煤柱沿空掘巷技术施工辅运顺槽。通过理论计算和数值模拟分析确定了小煤柱宽度为8 m,并提出了“锚网索+煤柱侧锚索梁加固+破碎区段煤柱侧巷帮注浆加固”的联合支护方案。应用结果表明：煤柱帮和实体煤帮最大位移量分别为223.56 mm、68.36 mm,顶板最大下沉量为216.52 mm,底鼓量最大值为172.54 mm,沿空巷道围岩变形控制效果显著。此外,采用小煤柱沿空掘巷技术后,区段煤柱宽度由25 m缩小至8 m,可多回收煤柱资源约10.15万t,经济效益显著。     

综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究

为合理确定区段小煤柱宽度及沿空巷道支护方式,以阳泉五矿8407综放工作面为例,基于采空侧基本顶断裂力学模型及围岩极限平衡理论,理论计算了合理煤柱宽度的上下限值,采用钻孔应力监测方法,对回采过程中煤柱内部应力分布进行了实测,进而确定沿空巷道支护参数。研究结果表明:沿空掘巷小煤柱宽度合理范围为9.03~11.80 m,取10 m为宜,煤柱侧0~3 m范围煤体发生塑形破坏、3~6 m范围为弹性核区、6~10 m范围靠近8409采空区承载能力弱,因而在8407回风巷掘巷期间采用锚杆+长短锚索一次支护,回采期间对煤柱帮进行3 m钻孔注浆加固二次支护,现场实测数据显示,8407回风巷沿空掘进期间围岩变形量较小,回采期间顶板、注浆加固煤柱帮、实体煤帮最大变形量分别为0.20、0.05、1.00 m,围岩变形处于可控范围,实现了综放工作面安全高效回采。     

切顶条件下窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

针对坚硬顶板窄煤柱沿空掘巷围岩控制工程问题,研究了切顶条件下窄煤柱沿空掘巷顶板运动规律,分析了切顶高度对窄煤柱变形和巷道围岩稳定性的影响。研究表明：巷旁切顶可以有效减小窄煤柱沿空侧悬顶面积与顶板旋转下沉量,降低了上覆岩层及沿空侧顶板对窄煤柱的传递荷载,从而提高了沿空掘巷围岩稳定性;切顶高度与窄煤柱变形量呈负相关,切顶高度越大,工作面回采期间煤柱压缩量和侧向位移量越小。邱集矿采用窄煤柱沿空掘巷巷旁切顶卸压技术后,沿空掘巷围岩稳定性高,实现了坚硬顶板条件下窄煤柱沿空掘巷的安全高效运行。     

小煤柱切顶卸压沿空掘巷数值模拟研究

为了研究不同切顶参数对小煤柱沿空掘巷围岩应力的影响规律,基于UDEC数值模拟软件,模拟了不同切顶角度和切顶高度下煤柱帮和实体煤帮应力的变化。研究表明：切顶角度和切顶高度分别为12°和14 m时,对沿空掘巷起到良好的卸压效果,可以实现对围岩的主动调控。     

不同煤柱宽度厚煤层沿空掘巷围岩变形研究

为探究不同煤柱宽度条件下厚煤层沿空掘巷围岩的变形特征,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立了不同煤柱宽度条件下的沿空掘巷围岩变形数值计算模型。通过对数值模拟模型进行合理的参数选择及运行计算,详细分析了不同煤柱宽度条件下沿空掘巷的顶板下沉量、底板鼓起量、两帮变形量。结果表明:随着煤柱宽度的增加,沿空巷道的顶板下沉量、底板鼓起量及两帮变形量均减小,巷道围岩更稳定。顶板最大下沉量所在位置为巷道顶板中部,底板最大鼓起量所在位置为巷道中部偏向回采帮一侧,非回采帮最大变形量所在位置为巷道中部偏向底板一侧,而回采帮最大变形量所在位置为巷道中部偏向顶板一侧。     

东周窑煤矿8106工作面沿空掘巷围岩控制技术研究与应用

为保障5016巷沿空掘巷时围岩的稳定,通过FLAC3D数值模拟软件进行沿空掘巷窄煤柱合理宽度的分析,通过分析巷道掘进期间煤柱和围岩变形规律,确定合理煤柱宽度为6 m,根据巷道的地质条件,设计巷道采用锚网索支护方案,巷道顶板采用全锚索支护,煤柱帮采用锚杆支护,回采帮采用锚杆+锚索支护,在巷道掘进期间进行围岩变形量的监测分析。结果表明:支护方案实施后,巷道掘进期间顶底板和两帮移近量的最大值分别为98 mm和168 mm,围岩控制效果较好。     

注浆技术在沿空巷道围岩支护中的应用

留小煤柱沿空掘巷是一种能够大幅减少区段煤柱宽度的地下开采技术,对提高采出率和延长矿井寿命意义重大,但易造成巷道围岩变形破坏。通过向小煤柱帮注浆,有利于小煤柱稳定和沿空巷道维护,提高沿空巷道及小煤柱稳定性。为了验证注浆加固技术对煤柱结构及其承载性能的影响,本文以阳泉煤业集团8407综放工作面回风巷道煤柱帮为背景,通过相似材料模拟实验和工程实践相结合的研究方法,验证了对护巷煤柱实施注浆加固的措施能够增强煤柱的承载和切顶能力,使关键岩石块体的断裂线靠近上区段采空侧,减小采空侧悬顶长度和煤柱应力集中,得出:沿空巷道受工作面采动影响时,侧向支撑压力峰值出现在煤柱帮3.5~4.5 m位置,起主要承载作用的是煤柱内部的弹性核区,注浆加固从本质上改变了煤柱的外部力学环境,确保了沿空巷道及其围岩的稳定。     

综放沿空巷道窄煤柱稳定性分析及围岩控制技术研究

为对18501工作面沿空巷道保护煤柱的稳定性和顺槽的支护合理性进行分析,通过Fl AC3D软件建立18501综采工作面沿空掘巷模型研究窄煤柱内应力特征及位移分布规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为10m,并提出了顶板锚索、巷帮锚杆的巷道补强支护措施及添加树脂锚固剂的巷道补强支护措施和实体煤侧巷帮扩刷等围岩控制措施后,沿空巷道两帮及顶板的变形量较之前分别减少了24%和61%,巷道表面位移量控制在允许范围内,能够保证10m窄煤柱护巷条件下巷道在回采期间正常安全的使用。     

小煤柱沿空掘巷注浆支护技术研究

为控制小煤柱沿空掘巷巷道围岩变形,保证巷道的安全使用,对30407工作面轨道顺槽实施注浆加固,并对注浆材料、钻孔设计、工艺流程进行了详细分析。矿压观测结果表明:注浆段巷道顶底板最大变形速率为0.13 mm/d,未注浆段顶底板最小和最大变形速率分别为0.21、0.43 mm/d,注浆段巷道的顶底板和两帮的下沉速率小于未注浆段。     

青洼煤业2103工作面留小煤柱沿空掘巷技术研究与应用

为提高青洼煤业2^#煤层的采出率,设计在21031巷进行留小煤柱沿空留巷应用试验,通过数值模拟研究不同支护方案条件下巷道围岩内应力分布和位移情况,确定最为合理的支护方案。现场应用期间围岩位移监测结果:顶底板最大移近量为142mm,煤柱帮内移量最大为75mm,实体煤帮内移量最大为62mm,巷道围岩变形量较小。     

沿空巷道小煤柱留设及其支护技术研究

针对东怀煤矿软弱顶底板条件下的煤柱回采问题,通过现场实测、实验室试验,结合理论分析和数值模拟,研究了软弱顶底板条件下沿空掘巷围岩控制机理并提出了相应的支护技术,指出软弱顶底板条件下强顶、固帮控制沿空掘巷"大结构"稳定,同时限制"小结构"的变形,使得大、小结构协同承载是该类巷道围岩控制的核心。具体提出了长锚索控制顶板,加长左旋螺纹钢锚杆强化实体煤帮和小煤柱围岩,底角倾斜锚杆预防底鼓的支护方案。现场试验和监测的结果表明,该项支护技术效果较好。