高回收率工作面布置及围岩控制技术实践

漳村煤矿2105工作面受2103刚结采的动压影响,为提高工作面煤炭资源回收率而采用10 m小煤柱护巷;同时为确保回采时巷道的安全使用,对2105回风巷首次设计采用5 m大断面、高强锚网支护技术,实现了一次支护有效控制围岩变形和破坏,避免巷道维护,解决了2105回风巷收缩对回采的影响,满足工作面后期回采的需要。     

坚硬顶板厚煤层回采巷道破碎围岩修复技术

针对新疆艾维尔沟矿区2130煤矿坚硬顶板厚煤层开采条件,通过对25221回风巷和调整回风巷间煤柱及巷道顶板破碎原因进行分析,提出采用工作面超前爆破弱化老顶降低围岩应力和跨巷注浆加固围岩相结合的回采巷道破碎围岩修复技术。该技术在不影响25221回风巷正常使用的同时,很好地解决了25221工作面回风巷和调整回风巷之间煤柱及巷道顶板破碎严重、巷道不易维护的难题,对回采巷道破碎围岩控制技术研究具有积极的参考价值。     

采空区下近距离特厚煤层回采巷道失稳机理及其控制

采空区下近距离煤层开采时,下层煤回采巷道将受到上煤层采空区遗留煤柱、本煤层相邻工作面动压的影响,针对孙家沟煤矿特厚煤层放顶煤工作面13311回风巷严重的冒顶、两帮内挤和底臌等变形破坏现象,采用现场实测、理论分析及数值模拟等研究方法,探讨了回采巷道失稳机理及主要影响因素。研究表明,13311回风巷变形失稳主要影响因素为迎邻近工作面回采动压掘进、巷道布置方式和巷道支护参数不合理。与上层煤回采巷道垂直布置、巷道支护强度低且迎采动掘进时,下层煤回采巷道容易失稳。为改善13313回风巷围岩稳定性,有效控制巷道变形,根据试验巷道围岩物理力学性质及受力特征,研究提出了有针对性的解决方案:首先改进巷道布置方式,将下煤层回采巷道布置在采空区下,且应距离上煤层采空区遗留煤柱不小于20 m;其次增大护巷煤柱宽度,把区段护巷煤柱宽度增加到20 m以上,减少迎采动掘进动压的影响;最后,采用高预应力全锚索加强支护,提高锚杆锚固段的整体性及其承载能力。据此,在13313回风巷进行了工业性试验并进行了巷道矿压观测,结果表明:经受相邻13311工作面回采动压影响后,区段煤柱整体完整,具有良好的承载性能;锚索受力达到了250～300 kN,约为其破断力的50%,锚索受力增长平稳,较好地控制了巷道离层和围岩变形;13313回风巷顶底板移近量为400 mm左右,两帮移近量为300 mm左右,巷道围岩变形量得到了有效控制,保证了巷道的整体稳定性,取得了良好的支护效果。但是,采用该种巷道布置方式,下层13号煤层13313工作面回采时,因工作面上方11号煤层区段煤柱集中应力的影响,对其顶板和煤壁管理提出了更高的要求,需引起高度重视。     

采动影响下小煤柱巷道让压锚杆支护的应用

漳村煤矿2203瓦排巷在受毗邻刚刚结采的2202工作面的动压影响下,采用让压锚杆支护达到了较好的效果,满足了巷道瓦斯排放的需要,为采动影响下小煤柱巷道支护提出了新的方案。     

沿空掘巷全长预应力锚固锚杆支护技术的应用

漳村煤矿2203回风巷与刚刚结采的2202工作面相邻,为小煤柱沿空掘巷,该矿采用全长预应力锚固锚杆支护技术达到了较好的效果,满足了巷道的使用要求,为采动影响下沿空掘巷提出了新的方案,取得了特殊条件下开掘锚网支护巷道较好的实践经验。     

窄煤柱巷道围岩控制技术研究

窄煤柱可提高煤炭采收率、提高矿井经济效益。但由于煤柱留设宽度小、在邻近采面采空区侧向压力以及本采面采动压力作用下容易出现巷道围岩变形量过大的问题,围岩控制难度高。5303回风巷采用8 m窄煤柱护巷,针对巷道围岩受力、围岩特征及变形特点,提出综合使用锚网索喷方式支护围岩,采用注浆对窄煤柱进行加固,通过水力压裂以及底板卸压槽方式降低顶板压力及围岩应力影响。现场应用后,5303回风巷围岩变形量整体较小,窄煤柱保持稳定,采用的支护措施可满足回风巷使用需求。     

侧向支承应力作用下6.0 m小煤柱巷道加固技术研究

为了解决塔山煤矿三盘区6.0m小煤柱巷道围岩稳定性控制难题,利用数值模拟与现场实测研究相结合的方案,对8311工作面回采过程中煤柱应力的变化规律和侧向支承应力作用下小煤柱巷道加固技术进行了研究,提出了对穿锚索加固小煤柱配合顶板支护方案,有效的降低了6.0m小煤柱巷道的围岩控制技术难度。数值模拟研究表明,随工作面与测站相对位置变化,小煤柱先后承受超前支承应力与侧向支承应力作用,煤柱应力逐渐增大。通过现场工业性试验,采用对穿锚索加固小煤柱配合顶板支护方案后,巷道中央顶板的最大收敛量为241 mm,两帮移进量最大为521 mm,能够满足巷道服务期间的安全生产要求。研究结果表明,采用对穿锚索加固小煤柱配合顶板支护方案,解决侧向支撑压力作用下小煤柱巷道的维护难度是可行的。     

高强高预应力让压锚杆支护设计与应用

余吾煤业公司南二采区2203工作面进风巷受无炭柱、煤体破碎、巷间煤柱小等情况影响,导致使用普通锚杆支护困难,因此提出采用高强高预应力让压技术进行巷道支护。文章从支护设计、参数选取、施工工艺等方面阐述了该支护技术和施工方法,取得较好的实践经验。     

工作面超前支护段强动压巷道围岩应力优化技术研究

以芦子沟矿3107特厚煤层综放工作面为工程背景,应用数值模拟分析了3107工作面采动阶段煤柱侧帮围岩应力动态变化特征,巷道煤柱侧帮围岩受采动影响强烈。理论分析了回采巷道强动压显现机理,基于此,提出强动压巷道顶板大深度预切缝卸压技术,并阐述了其技术原理。预切缝后,沿空巷道超前支护段围岩应力降低,侧向支承压力峰值位置向工作面中部移动,沿空巷道超前支承压力峰值位置向工作面推进方向前移,能够有效改善超前支护段巷道围岩应力状态。数值模拟及现场实测结果表明预切缝后超前支护段巷道围岩稳定,巷道变形量减小,矿山压力显现缓和。     

动压影响下巷道围岩应力及变形规律数值模拟研究

采用地质力学原位快速测试系统,实测巷道围岩地层结构与地质力学参数.并以此数据为基础,建立三维数值模型分析结果表明:5103回风巷在本巷道掘进及本工作面顶回风巷掘进时围岩应力和变形均有所增加,但影响不明显;相邻8101工作面回采导致5103回风巷煤柱垂直应力集中,侧向支承压力升高,对巷道变形及应力影响较大.     

沿空跟掘回采巷道合理煤柱留设及围岩稳定性控制

沿空跟掘回采巷道掘、采全服务周期经受相邻工作面采空区未稳定压力、相邻工作面回采侧向支承压力及本工作面回采超前支承压力多重动压影响,煤柱稳定性差、围岩支护困难、异常矿压显现。以潞宁孟家窑煤业有限公司22115回风巷为工程背景,综合运用理论分析、数值试验研究并参照已有工程实践经验确定最佳护巷煤柱宽度,提出合理可行的围岩稳定性控制技术。研究结果表明:22115回风巷净煤柱宽度应不低于15 m。提出的分阶段、重点部位针对性加强高预应力强力支护方案井下工业性应用效果良好,掘、采全服务周期锚杆（索）受力稳定,强度利用率高;顶板离层量小且在较短时间内趋于稳定;围岩整体未出现大变形,完全满足安全生产需求。     

基于统一强度理论的护巷煤柱尺寸与支护技术研究

护巷煤柱尺寸与支护参数存在着密切联系,基于统一强度理论,建立支护应力与护巷煤柱尺寸计算模型,模型表明支护应力越大,护巷煤柱尺寸越小。通过数值模拟,分析出不同锚带网支护参数下,支护应力在巷帮竖向、横向的分布规律,并优选出最佳锚带网支护参数。据此计算出某矿7212工作面风巷护巷煤柱为7 m。实践表明,巷帮能得到有效控制,巷道整体稳定。     

古书院矿煤柱回采工作面超前支承压力研究

通过对煤柱回采工作面运输巷、回风巷围岩变形和超前支护阻力的监测,预测超前支承压力分布范围.分析了煤柱回采工作面、回采巷道围岩力学特征,为回采巷道的支护和维护提供了科学依据.     

破碎顶板小煤柱动压巷道支护技术研究

针对漳村煤矿2105工作面回风巷小煤柱动压巷道,煤岩体比较破碎,巷道围岩应力比较高,顶板容易产生离层破坏,支护非常困难的特点,采用了改进的高预应力长短锚索组合支护系统,具有锚固深度大,预应力水平高等特点,矿压监测表明,显著减小了巷道的变形,能够解决破碎顶板小煤柱动压巷道难题。     

特厚煤层沿空掘巷围岩控制技术研究

为了控制沿空巷道围岩变形,保证巷道稳定安全,以塔山煤矿8204工作面5204巷为工程背景进行特厚煤层小煤柱沿空掘巷试验性研究。巷道掘进期间采用锚杆、锚索、金属网、W钢带、锚索组合钢梁联合支护。由于工作面回采影响巷道围岩稳定,又在超前支承应力集中区域、采煤帮侧和小煤柱侧进行加强支护。现场巷道变形观测发现,5204巷采用的支护方式是科学合理的、安全可靠的,8204工作面现已回采完毕,围岩控制效果良好。     

挖金湾煤矿小煤柱留设以及巷道支护设计研究

山西挖金湾煤矿8107工作面护巷煤柱造成大量煤炭资源损失,且受多次采动影响,煤柱承载能力下降幅度大,致使巷道变形、底鼓,超前支护施工困难。基于此,研究该矿煤柱应力分布规律,揭示了小煤柱护巷原理的可行性,设计了6 m小煤柱的配套巷道支护方案。试验表明：工作面采动之前,巷道顶底板收缩变形基本小于10 mm,采动时最大位移量为450 mm,验证了小煤柱及配套支护方案是可行的。该方法在山西挖金湾煤矿现场实践中应用成效显著,为安全高效回收煤炭资源提供了借鉴。     

采动影响下双巷掘进煤柱承载特征研究

双巷掘进区段煤柱需要经历掘进扰动、本工作面一次采动和下工作面二次采动的全动压影响,其稳定性对保护巷道稳定起至关重要的作用。以某矿3106回风巷和3107进风巷双巷掘进为背景,采用FLAC~(3D)有限元软件建立数值模型,分析了4 m、6 m、8 m和12 m四种宽度煤柱在全动压影响过程中的塑性区和应力演化特征。结果表明:二次采动影响后,4 m煤柱丧失承载能力,6 m、8 m煤柱进入塑性区成为塑性承载煤柱,12 m煤柱中间存在弹性核为弹性承载煤柱。因此,确定双巷掘进的合理煤柱宽度应大于6 m,保证煤柱在经历二次采动影响后仍然具有承载能力,确保巷道稳定。     

晋华宫矿大采高工作面邻空、动压巷道控制技术

同煤集团晋华宫矿8208大采高工作面5208巷为邻空巷道,因受工作面超前集中应力及二次动压影响,巷道变形量较大,影响巷道安全使用,通过对巷道煤柱侧顶板进行深孔超前预裂爆破技术进行局部卸压,同时结合巷道支护加固技术,有效控制了5208巷巷道围岩变形量,结果表明,采取的安全技术措施保证了回采工作面安全生产要求。     

李雅庄矿松散煤层动压巷道支护技术研究

李雅庄矿2-6072巷属于松散煤层动压巷道,支护困难,同类条件巷道服务期间多次返修,急需解决此类巷道支护难题。采用水压致裂法进行了地应力测试,2-6072巷属于中等应力值区域;采用FLAC3D软件数值模拟了2-605工作面回采后2-607工作面侧向支承应力分布情况,得出净煤柱为20 m时,侧向垂直应力集中系数为1.39,应力集中较高;引进W钢带、W钢护板和方形带拱锚索托盘等新型支护材料,提出了高预紧力强力支护方案,并进行井下试验;矿压监测结果显示,两帮移近量稳定在165 mm,顶板下沉量稳定在116 mm。新支护方案在巷道浅部围岩形成高刚度承载结构,巷道围岩变形量得到明显控制,基本解决了2-6072巷松散煤层动压巷道支护难题。     

下保护层开采对上覆煤巷的动态影响规律分析

针对煤矿下保护层开采导致上覆煤巷围岩应力发生变化从而影响巷道围岩稳定的问题,对煤层群上行开采机理进行了分析,得出要实施上行开采的关键在于找出围岩裂隙破坏发展规律,重点在于控制煤层上覆岩层的层间滑动和台阶错动。通过在某矿11269工作面回采过程中,对下煤层11269回风巷及上煤层11233运输巷的超前支承压力进行观测,得出了11269回风巷和11233运输巷超前支承压力分布规律及拟合曲线,为工作面的安全开采提供科学依据。