沿空留巷耦合承载围岩动态迭加支护技术

结合沿空留巷充填体和围岩承载结构特点,针对留巷大变形问题,提出多区域强化的"强帮控顶阻底"动态迭加耦合支护技术,通过构建沿空留巷耦合承载系数模型和数值计算模型,分析了不同加固支护技术条件下围岩耦合承载规律,反演耦合控制作用,研究结果已成功应用于工程实践。数值模拟和工程实践表明:留巷耦合承载系数越小,围岩变形量越大、越不稳定;反之,围岩变形越小、越稳定、承载性能越强。通过对充填体、实煤体、充填区域顶板和底板分区域加固,减小了围岩变形,提高了充填体和围岩的耦合承载效果,围岩控制效果较好。     

香源煤业沿空留巷围岩变形特征分析

以香源煤业沿空留巷开采近距离薄煤层为工程背景,运用FLAC3D数值模拟软件分析沿空留巷围岩的变形特征。通过在开切眼前方布点监测其位移和应力,分析了不同充填体宽度、不同推进度下沿空留巷围岩变形及应力分布规律,指出充填体宽度与沿空留巷围岩变形的关系以及留巷顶底板受水平应力的影响。详细介绍了该矿沿空留巷期间基本支护、加强支护以及充填体支护方法,对相同条件下沿空留巷围岩控制问题提出了几点意见。     

高水材料充填沿空留巷应力控制与围岩强化机理及应用

高水材料被广泛应用于不同条件下的薄及中厚煤层沿空留巷、部分条件较好的厚煤层沿空留巷,形成了丰富的高水材料充填沿空留巷围岩控制实践。基于高水材料充填沿空留巷理论研究和现场实践,以应力控制与围岩强化为主线,分析了充填留巷围岩在巷道掘进、工作面超前采动影响、留巷围岩调整稳定和邻近工作面复用4个阶段的应力与变形特征,提出了“基本顶二次破断”的覆岩顶板运动特征。以青龙同昌煤矿15102工作面沿空留巷为背景,数值模拟研究了留巷过程中围岩应力和塑性区分布特征,揭示了充填留巷覆岩基本顶的旋转下沉是留巷巷道所受外力的主要来源;在此基础上,提出了充填留巷围岩控制的关键区域,根据高水材料固结体的较强塑性变形特性,提出了高水材料充填沿空留巷围岩分时分区强化机理,确定了合理的高水材料充填体支护阻力计算式、留巷顶板离层计算式和实体煤帮的支护强度计算式,给出了高水材料充填沿空留巷围岩控制关键参数设计方法,关键参数包括充填体支护阻力(充填体宽度和强度)、顶板支护强度(巷内支护和临时支护)、实体煤帮支护强度。介绍了山西高平青龙同昌煤业15号煤层和赵庄煤业9号煤层高水充填沿空留巷围岩控制2个应用实例,留巷围岩变形控制效果...     

无煤柱开采巷道围岩稳定性分析

综合考虑沿空留巷围岩变形、采场覆岩运动规律及巷旁支护结构的特点,将沿空留巷顶板结构简化为采空区矸石、巷旁充填体及巷帮煤体共同作用的弹性力学模型,计算了该条件下的支护反力,利用控制变量的方法分析了影响支护反力的主要因素是充填体宽度和充填体弹性模量,得出了巷旁充填体压缩量计算公式。在此基础上,通过UDEC数值模拟方法,模拟了沿空留巷顶板关键岩块在弹性支撑条件下的应力状态,分别得出了充填体宽度及弹性模量与顶板下沉量的关系。综合以上分析,确定了赵官煤矿1705工作面沿空留巷巷道围岩控制方案。     

窄高水材料巷旁充填沿空留巷围岩偏应力演化及控制

为了解决高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩破坏严重及难以控制的问题,以登茂通公司2202综采工作面1.4m窄高水材料巷旁充填沿空留巷为工程背景,基于实验室实验测试了水灰比为1.6∶1高水材料的强度特征,通过数值模拟及现场工程试验研究了高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩偏应力分布规律及其失稳破坏机制。结果表明：①随着超前工作面距离的不断增加,偏应力峰值带位置逐渐发生偏转,偏应力峰值大小逐渐减小,越靠近工作面采动影响越剧烈|②超前工作面40m范围内的巷道围岩偏应力峰值带主要集中在巷道右上肩角与左下肩角,超前工作面距离大于50m时的围岩偏应力峰值带主要集中在巷道顶底板围岩深部处,且近似呈对称状分布|③工作面回采且留巷完成后,留巷围岩偏应力峰值主要集中于实体煤帮与实体煤侧顶板处,支护时需保证锚索杆体穿过实体煤帮及顶板围岩偏应力峰值带位置。基于此提出高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩采用“顶板全锚索支护+巷内三排单体支柱+实体煤侧补强锚索加固+巷旁高水材料充填墙”对拉预紧锚杆并辅以单体柱护墙+采空区侧单体柱撑顶并辅以锚杆加固顶板的分区域非对称综合控制技术,通过现场工程实践证明了留巷围岩控制技术的合理性,保障了高水材料窄巷旁充填沿空留巷的稳定性。     

砂岩顶板薄煤层沿空留巷支护技术

针对砂岩顶板条件下采煤工作面沿空留巷围岩变形大、支护难等问题,通过数值模拟软件模拟了沿空留巷围岩变形及应力分布特点,并对沿空留巷围岩变形控制进行了分析。提出了采用"锚杆+锚索"的巷内基本支护和单体液压支柱作加强支护限制顶底板移近,对充填体补打支护锚杆限制充填体向巷道方向的横向运动的支护方法,并进行了现场试验。试验结果表明,采用该技术后,巷道围岩变形得到了有效控制,为工作面的正常生产创造了条件。     

不等强承载体巷旁充填沿空留巷围岩应力与位移分布规律

针对赵官煤矿1705工作面为沿空留巷的具体情况,设计了膏体充填体与矸石带组成的不等强承载巷旁充填体,并建立了该充填体与以锚网带、锚索为支护材料的巷内支护系统相耦合的沿空巷道支护模型。通过数值模拟,研究了该类巷道的围岩应力和位移分布规律,为该类巷道围岩稳定性控制提供了依据。     

深部矿井沿空留巷围岩控制技术研究

针对深部矿井沿空留巷围岩变形严重的问题,以海石湾煤矿6113工作面运输巷沿空留巷为工程背景,采用数值模拟和理论分析的方法,研究了深部沿空留巷围岩位移、塑性区等演化规律,得到:充填体宽度2.5m,配合巷内基本支护、巷内超前支架、工作面后方单体液压支柱加强支护,充填区域顶板采用锚杆、锚索加强支护,巷道变形得到了有效控制,深部沿空留巷取得成功,为类似条件沿空留巷提供参考。     

沿空留巷下位岩层断裂特征数值模拟及控制技术研究

为解决沿空留巷直接顶松软破碎,严重影响基本顶和沿空留巷稳定性的问题,以新元煤矿3414工作面为研究对象,建立UDEC Trigon模型,通过模拟不同支护条件下沿空留巷下位岩层断裂特征,分析其对围岩稳定性的影响。数值模拟发现,沿空留巷围岩以剪切裂隙为主;充填区顶板张拉裂隙较为发育,是沿空留巷围岩控制的薄弱环节;沿空留巷下位岩层沿充填体外侧断裂,抑制了剪切裂隙在实体煤帮发展,增加了巷旁充填体和实体煤帮的承载结构的稳定性。工程实践表明:采用高预应力、高刚度锚索及时支护充填区直接顶的围岩综合控制技术,沿空留巷下位岩层沿充填体外侧断裂,巷道围岩顶底板最大变形量为900 mm,两帮最大变形量为800 mm,能够满足通风和瓦斯排放的要求。     

深井矸石充填工作面沿空留巷围岩控制原理与技术

深井工作面矿压显现剧烈使得沿空留巷存在诸多困难。采用矸石充填采空区可有效限制深部采场覆岩大范围的破断、运动,缓解深井工作面剧烈的矿压显现,为深井工作面沿空留巷奠定基础。通过现场实测和理论计算探讨了深井矸石充填工作面覆岩运动特征,探讨了沿空留巷围岩承载结构及其稳定性。根据新巨龙煤矿2305S-2号工作面实际情况,设计了以矸石墙+钢管混凝土立柱为主的巷旁支护结构,并提出了留巷顶板超前支护、强力护表、深部锚固,巷旁支护结构合理宽度、侧向约束、协同承载,实体煤帮卸应力、防冲击、控片帮的控制方式,留巷底板高应力深部转移的沿空留巷围岩控制原理和先固顶→再护帮→后控底的沿空留巷围岩控制原则。形成了锚杆+W钢带超前支护和长锚索+注浆锚索永久支护的沿空留巷围岩控制技术,成功实现了新巨龙煤矿2305S-2号深井矸石充填工作面沿空留巷。沿空巷道围岩实测发现留巷矸石墙变形不均匀,承载能力增长缓慢,钢管混凝土立柱钻底,顶板锚索易破断等问题。需要进一步加强留巷矸石墙的侧向约束,提高矸石墙承载能力。钢管混凝土立柱底部安装大垫板,控制立柱钻底量,沿空留巷顶板锚索要求具备一定的延伸率,实现长锚索与顶板围岩的协同变形与承...     

新强煤矿沿空留巷巷旁充填体参数确定

通过对巷旁充填体内应力的分布分析,计算出沿空留巷顶板压力及浆液扩散半径;并对现场沿空留巷巷旁充填体进行试验观测,研究巷旁充填体参数及巷旁充填体承载特性,对充填体变形特征、充填体受力特征、巷道围岩变形特征进行了分析。结果表明:充填浆液的扩散半径大致为5 m左右;随着距离回采工作面距离的不同,巷旁充填体内载荷的变化趋势大致可分为3个阶段;留设巷道顶底板的活动剧烈程度与工作面距离有关,进而导致巷道顶底板移近量不同。     

厚煤层综采沿空留巷支护技术

为了研究厚煤层综采沿空留巷支护技术,通过沿空留巷围岩控制原理分析和工程实践,提出了巷内补强支护、巷旁充填支护和临时辅助支护为一体的支护结构体系.巷内补强支护采取补打高预应力锚索和下帮煤体注浆加固的措施;巷旁充填支护主要是采用高水速凝材料构筑巷旁充填体,为了提高巷旁充填体的承载和抗变形能力,充填体中置入锚栓,表面用金属网...     

深部矿井Y型通风沿空留巷围岩控制技术

为了实现深部工作面无煤柱开采沿空留巷,有效地控制留巷围岩的合理变形,通过分析沿空留巷围岩结构模型,介绍谢一矿512(5)工作面运输巷沿空留巷时所采取的围岩控制措施,对留巷时围岩变形进行观测,并对锚杆锚索承载能力、充填体变形和所受载荷大小进行监测.结果表明:留巷围岩变形分为5个阶段,稳定后顶底板变形对留巷稳定性影响比两帮要大,留巷顶板应力在工作面前方5 m处达到峰值,在工作面后方140 m以外,逐渐趋于稳定,后方50 m充填体上最大应力为12 MPa.     

深部岩体力学研究与探索

针对深部沿空留巷顶底板移近量大、充填体大变形破坏失稳等问题, 采用数值模拟和现场实践相结合的方法, 分析了传统沿空留巷和切顶卸压协同承载沿空留巷围岩应力演化规律和变形特征, 揭示了切顶沿空留巷充填体—矸石协同承载机理。在此基础上,以朱庄煤矿Ⅲ635工作面沿空留巷为工程背景, 提出了一种巷旁充填体—矸石组合结构体协同承载的切顶卸压沿空留巷技术, 建立充填体—矸石协同支撑顶板力学模型、推导出顶板挠度方程, 并进行工程应用。数值模拟结果表明：采用切顶卸压协同承载沿空留巷技术后, 实体煤帮和充填体的垂直应力峰值分别降低了28.3%、44.4%, 巷道顶底板移近量降低了58.2%。现场应用结果表明：采用该技术后, 顶底板和两帮移近量分别为382.9、253.6 mm, 工作面支架平均支撑力下降了45.3%, 有效控制了巷道变形。可为类似条件下沿空留巷围岩控制提供参考。

     

大采高倾斜长壁工作面沿空留巷围岩控制技术北大核心

煤矿沿空留巷开采技术因其具有较高的经济意义而被我国煤矿企业大范围采用,但沿空留巷也具有使用时间长,经历采动影响次数多,围岩支护较为困难等问题。为探究某矿3304工作面大采空沿空留巷围岩控制关键技术,利用理论分析、数值模拟、现场实测等研究方法,研究巷旁充填体参数对沿空留巷围岩控制的影响,并通过“三高一低”锚杆支护设计理念,提出沿空留巷锚杆不对称支护方案,通过数值模拟试验对比及现场实践检验,得出合理的巷旁支护体参数和沿空留巷锚杆不对称支护方案对沿空留巷围岩控制具有明显作用。     

高支承压力区沿空留巷充填体强化支护的数值模拟研究

结合东荣二矿18层右五面沿空留巷具体地质条件和支护工程实践,得出充填支护体承受荷载大且强度低,垂向应力超限而发生破坏,提出加强充填支护体强度和减少荷载的措施。通过FLAC3D进行数值优化,确定强化支护方式参数:缓冲层厚度为200mm;单体支柱排距为0.6m;充填体采用双预应力锚杆钢带强化,锚杆间排距为0.6m×1.0m,锚杆预应力为20kN;充填支护体顶部为水平,并用钢丝网强化。通过分析对比原支护方式和强化支护方式下沿空留巷围岩的稳定性,可以看出强化支护方式提高了充填支护体的强度,减少了充填支护体的变形量,维持了巷道围岩稳定。     

复合顶板综采面沿空留巷技术研究与应用

矸石带巷旁支护的优点是节省支护材料、稳定性较好,缺点是矸石带的可缩量大、前期支护阻力小、顶板下沉量大、构筑矸石带的劳动强度大。对于复合顶板薄煤层综采工作面,有效控制巷道围岩状况,尤其是对巷旁充填段复合顶板的控制是沿空留巷技术能否成功的关键。通过结合数值模拟软件及现场留巷情况分析巷旁充填矸石带后巷道围岩应力及变形状况,模拟不同充填矸石带宽度对留巷效果的影响,得出在此条件下成功应用巷旁充填3 m宽矸石带沿空留巷的技术。     

三河尖矿深部沿空留巷围岩控制技术研究

为了有效控制深部沿空留巷围岩变形问题,分析了深部沿空留巷的围岩变形规律,提出了深部沿空留巷围岩控制技术,即采用高强高预应力锚杆支护技术、充填区域顶板控制技术、充填体预应力承载结构和动压作用期间单体液压支柱加强顶底板支护等控制技术。实践表明:该技术有效地维护了巷道围岩稳定,最终两帮变形量小于550 mm,顶板底变形量小于1 200 mm,主要以底鼓为主,经卧底后可满足下一工作面回采要求,取得了很好的沿空留巷预期效果。     

我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景,探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理;构建沿空留巷围岩力学结构模型,计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度,并通过FLAC^3D软件模拟、现场监测验证了充填体宽度和强度的合理性。研究结果表明：孤岛煤柱工作面沿空留巷采用高水充填材料巷旁充填技术,以充填袋成形方式进行充填,可使充填体有效接顶;采用“锚杆锚索联合支护+巷旁充填体”方式进行煤柱中巷支护时,合理的充填体宽度为4.0 m,应力达到8.0 MPa时巷道变形趋于稳定。现场监测结果表明：23下工作面开采30 d内,煤柱中巷最大顶板下沉量不超过50 mm,充填体帮部变形不超过40 mm;回采结束后30 d内,顶板下沉量不超过20 mm,充填体帮部变形量最大为348 mm,煤帮变形量较小,最大处为150 mm,沿空留巷效果良好。

     

深井孤岛煤柱工作面沿空留巷支护技术研究

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景，探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理；构建沿空留巷围岩力学结构模型，计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度，并通过FLAC^3D软件模拟、现场监测验证了充填体宽度和强度的合理性。研究结果表明：孤岛煤柱工作面沿空留巷采用高水充填材料巷旁充填技术，以充填袋成形方式进行充填，可使充填体有效接顶；采用“锚杆锚索联合支护+巷旁充填体”方式进行煤柱中巷支护时，合理的充填体宽度为4.0 m,应力达到8.0 MPa时巷道变形趋于稳定。现场监测结果表明：23下工作面开采30 d内，煤柱中巷最大顶板下沉量不超过50 mm,充填体帮部变形不超过40 mm;回采结束后30 d内，顶板下沉量不超过20 mm,充填体帮部变形量最大为348 mm,煤帮变形量较小，最大处为150 mm,沿空留巷效果良好。