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。     

巨厚煤层窄煤柱沿空掘巷及围岩控制研究

沿空掘进巷道必须使巷道处于合理的支护状态,才能保证安全生产。以某矿C3-5号层二盘区8204工作面巨厚煤层综放工作面小煤柱留设为背景,通过理论分析计算了沿空掘巷小煤柱合理宽度,针对综放回采巷道围岩的变形大、支护难等特点,提出合理支护方案。通过对巷道围岩变形情况进行分析,得出综放工作面沿空掘巷的围岩控制措施与6m宽窄煤柱沿空掘巷综放开采方案是可行的。     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度综合确定方法

为解决特厚煤层综放开采大煤柱尺寸下煤炭资源损失量大、沿空掘巷小煤柱合理宽度确定方法单一、研究结果与工程实际存在较大差距的问题,本文以扎赉诺尔矿区灵东煤矿为工程背景,提出了基于JW-6型地下高频电磁波CT系统、钻孔应力监测系统、数值模拟等多手段下特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的综合确定方法,并依据此方法分析了灵东煤矿特厚煤层综放开采侧向支承压力分布规律及演化规律、煤柱承载及变形特征,以此确定了灵东煤矿特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度为6.0～9.0m。工程实践结果表明,该综合分析方法确定的特厚煤层综放开采小煤柱宽度合理,回采期间巷道围岩变形量绝大部分控制在300mm以内,变形量小,满足工作面安全生产需要,提高了煤炭资源回收率。该研究成果对特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定具有重要参考意义。     

特厚煤层小煤柱沿空掘巷围岩控制技术实践

为了解决特厚煤层大采高综放开采强动压影响下小煤柱沿空掘巷围岩控制难题,结合马道头矿5211回风顺槽地质情况,分析了留小煤柱沿空掘巷的关键技术及巷道锚网支护技术,并进行了井下试验。试验结果表明:通过确定合理煤柱宽度、切顶卸压以及高强锚网支护后,巷道围岩变形量较小,围岩稳定可控,满足安全使用要求。     

采动影响沿空掘巷小煤柱合理宽度与围岩控制技术

以成庄矿4310综放面4220沿空掘巷为研究对象,采用理论计算和数值模拟分析方法对沿空掘巷小煤柱宽度的合理留设进行深入研究,分析了不同煤柱宽度的塑性破坏区范围和煤柱区域的应力分布特征,进而结合现场实际地质生产条件,综合确定煤柱宽度为10m。根据现有巷道支护理论,确定了4220副巷围岩变形控制技术,并数值模拟分析采动影响沿空掘巷围岩变形特征,进而制定了高预应力高强度锚杆索支护方案与支护参数。4220副巷支护试验结果表明:高预应力高强度锚杆索支护技术对沿空掘巷服务期间围岩变形控制效果显著,提高了成庄矿煤炭资源采出率,为矿井后续沿空掘巷的使用提供技术依据。     

特厚煤层综放开采沿空掘巷窄煤柱围岩控制

针对某矿特厚煤层综放开采沿空掘巷宽煤柱护巷时带来的巷道变形量大,煤炭损失严重等问题,提出了窄煤柱护巷技术.以该矿8305工作面为工程背景,结合内外应力场理论和极限平衡区理论,得出基本顶断裂线位置距采空区为3m,并最终确定窄煤柱宽度为6m.基于对特厚煤层窄煤柱护巷围岩控制难点分析,提出了顶板以高强高预应力锚杆支护系统、组...     

厚煤层沿空动压巷道锚网支护技术

针对厚煤层综放工作面开采与沿空掘巷形成的采动及采空区交错重复动压影响问题,结合付村煤业有限公司3上408综放工作面的开采特征,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了厚煤层沿空动压巷道围岩变形特征,并提出锚梯网(锚索)联合支护方案,通过对厚煤层沿空巷道锚杆应力、围岩变形实测,结果表明:厚煤层沿空巷道宽度收缩率为1.4%,高度收缩率仅为1.2%,达到围岩控制要求,保证巷道正常使用。     

综放沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计

综放开采技术现已成为我国煤矿高产高效的重要技术手段和煤矿开采的重要发展方向。对于综放沿空掘巷来说,能否采用窄煤柱护巷,主要在于窄煤柱的尺寸和稳定机理,以及锚杆支护是否能保证巷道的稳定。窄煤柱问题是影响综放沿空巷道稳定最重要的因素之一,分析了窄煤柱的变形特点、影响因素及其宽度的设计方法,得出在综放开采巷道围岩为中等稳定条件下,窄煤柱合理宽度为2.5～4 m。     

特厚煤层综放工作面沿空巷道合理煤柱宽度与围岩控制

煤柱宽度是影响特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定的重要因素。以马道头煤矿8211工作面回风平巷为工程背景,通过理论分析和数值模拟研究了煤柱的合理宽度,确定煤柱宽度为8m。分析了窄煤柱情况下沿空巷道围岩的控制难点,结合现场实际生产地质条件综合确定了不对称支护方案。现场试验表明,综放沿空巷道围岩控制效果好,具有较好的经济效益和社会效益。     

综放沿空掘巷锚梁网支护

结合工程实例介绍综放沿空掘巷锚梁网支护。通过理论计算和数值模拟合理确定综放沿空掘巷窄煤柱的宽度 ,使巷道处于应力降低区而围岩相对完整 ,易于维护。树脂药卷加长锚固高强度螺纹钢锚杆支护系统对围岩提供较大支护阻力的同时 ,具有较大的延伸率 ,适应综放面沿空巷道大变形的特点。因此综放沿空掘巷采用高强锚杆支护可有效维护巷道稳定     

特厚煤层综放开采邻空巷道围岩控制技术研究

为解决灵东煤矿特厚煤层综放开采巷道剧烈变形的问题,采用钻孔应力监测系统对煤柱内围岩应力分布状态进行了实测分析,并以邻空巷道围岩变形特征为基础,分析了特厚煤层综放开采巷道剧烈变形的影响因素,确定了以应力环境优化+支护强化为原则的特厚煤层综放开采邻空巷道围岩控制技术。研究结果表明巷道布置位置、巷道掘进时机、围岩支护强度及支护质量为邻空巷道围岩控制的关键影响因素。为有效控制邻空巷道围岩剧烈变形,需将巷道布置在应力降低区,区段煤柱合理宽度应为8~9.5 m;巷道应在采空区侧向顶板活动稳定后方可进行掘进;加强巷帮围岩支护。     

综放动压沿空掘巷支护设计优化研究

针对综放沿空掘巷受工作面采动影响支护困难的问题,以某煤矿3下7112轨道巷为研究对象,分析了沿空巷道受力特点。在原有支护方案的基础上,进行支护设计优化研究。分别以煤柱宽度为4、6、8 m进行模拟分析,确定煤柱宽度为6 m时最合理。通过对不同预应力锚杆进行模拟分析,确定选取锚杆预应力为45 k N。根据支护效果观测,验证该支护方案能够有效地控制巷道变形及顶板离层。     

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。     

综放沿空掘巷锚梁网支护

结合工程实例介绍综放沿空掘巷锚梁网支护,通过理论计算和数值模拟合理确定综放沿空掘巷窄煤柱的宽度,使巷道处于应力降低区而围岩相对完整,易于维护。树脂药卷加工锚固高强度螺纹钢锚杆支护系统对围岩提供较大支护阻力的同时,具有较大的延伸率,适应综放面沿空巷道大变形的特点。因此综放沿空掘巷采用高强锚杆支护可有效维护巷道稳定。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论,构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型,数学推导煤柱承载应力,结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法,确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性,并开展巷道表面位移现场观测试验,结果均较为理想,验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱合理宽度确定

为了增强沿空掘巷巷道的稳定性,提高资源回采率,以大同矿区塔山煤矿8204工作面为研究背景,对沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度进行了研究。首先对特厚煤层综放工作面在沿空掘巷情况下区段煤柱的合理宽度进行了理论分析,然后采用FLAC3D数值模拟软件建立了采空区一侧不同宽度区段煤柱的力学模型,通过模拟结果表明:区段煤柱的宽度在5~10 m时,巷道处于低应力区,支护相对稳定。最后将理论计算和数值模拟相结合,同时参考塔山矿综放工作面矿压显现规律及微地震监测得出的相关结论,综合考虑巷道跨度大、隔绝采空区瓦斯等安全因素,确定了特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设区段煤柱的合理宽度为8 m。     

综放沿空掘巷合理位置及控制技术

采用理论分析方法,建立了沿空掘巷的结构力学模型,推导出“内应力场”宽度表达式,确定了合理的沿空掘巷位置,预计了沿空巷道围岩变形量,进而确定巷道断面参数。提出顶板高强度高预应力锚杆支护和高强度锚索加强支护、减小窄煤柱帮锚杆间距和实体煤帮二次支护的非对称综放沿空掘巷围岩控制技术,采用系统信息设计方法确定了锚杆支护参数,成功地应用于工程实践。     

坚硬厚基本顶特厚煤层综放沿空掘巷煤柱宽度与围岩控制

以马道头矿坚硬厚基本顶特厚煤层综放开采为背景,基于内外应力场与极限平衡理论确定基本顶板沿空巷道侧方断入煤体深度约17 m。进而建立周期破断高低位直角关键块体稳定性力学模型,求解得出马道头矿井生产地质条件下高位关键块体失稳低位稳定。基于沿空巷道侧方覆岩结构及稳定性,揭示不同煤柱宽度条件下巷道围岩应力环境,明确8211综放工作面5211区段回风平巷合理煤柱宽度为8 m。最后给出针对坚硬厚基本顶特厚煤层综放窄煤柱沿空煤巷的"锚索-槽钢组合结构+不对称锚索桁架结构+帮部高强度锚杆索与双层金属网组合+底板卸压槽+煤柱注浆+水力切顶"的联合控制技术。现场实践结果表明,8 m窄煤柱及综合控制技术在掘采过程中有效地控制了沿空煤巷围岩稳定性。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论,构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型,数学推导煤柱承载应力,结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法,确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性,并开展巷道表面位移现场观测试验,结果均较为理想,验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

特厚煤层大采高综放工作面小煤柱沿空掘巷技术应用

以特厚煤层大采高综放工作面为研究对象,分析了特厚煤层大采高综放工作面端部覆岩活动范围、裂隙场分布、运动特征及结构特征,提出了大采高综放工作面开采后,采空区端部存在三角滑移区结构合稳定的应力降低区,有利于小煤柱沿空掘巷的布置和小煤柱巷道维护;根据采空区上覆岩层运动特征及时空关系,确定了小煤柱沿空掘巷的合理位置及时间;在塔山矿一侧采空一侧实体煤、麻家梁孤岛工作面和同忻矿上煤层遗留煤柱下孤岛工作面等不同条件下实施小煤柱沿空掘巷。结果表明,与同等条件下的大煤柱相比,小煤柱沿空掘巷降低了巷道变形量,改善了巷道维护状况,提高了煤炭资源回采率,技术经济效益明显。