深部一巷多用巷道围岩重构及大变形控制关键技术

一巷多用是实现保护层、被保护层瓦斯联合治理和降低治理成本,提高治理质量和速度的有效途径,但巷道不可避免地要经受多个工作面重复采动影响,围岩变形极为剧烈。为解决深部高应力与多重采动应力协同作用下巷道围岩的大变形难题,以淮南矿区潘三矿17181(1)瓦斯综合治理巷为工程背景,采用地应力测试分析,围岩力学性质测试,钻孔窥视等地质力学评估方法,研究并应用了一巷多用条件下巷道围岩重构及大变形控制系列关键技术。采用孔壁注浆锚索同步实现了采动影响后顶板围岩注浆重构及锚索内锚破坏后的再次锚固;采用叶片式搅拌锚索使锚固剂各组分充分混合,内锚强度及可靠性显著提升;采用高强度、高刚度箱型梁使锚索组合构件承载能力较14号槽钢梁提高8倍以上。工程应用结果表明,试验巷道经受住了邻近两工作面的双重采动影响,并为邻近第3个工作面的瓦斯抽采创造了有利条件,实现了巷道的多功能化,整体节约成本1 300余万元,技术经济效益显著。     

保护层工作面瓦斯综合治理技术

为了解决张集煤矿1122（1）保护层工作面开采时被保护层的大量卸压瓦斯涌入,造成保护层工作面开采过程中回风瓦斯浓度较大的问题,采用顺层钻孔抽采技术,上隅角埋管、插管抽采技术,尾抽巷、高抽巷、底抽巷抽采技术等综合瓦斯治理技术对其进行了治理。结果表明：采用上述瓦斯综合治理技术后,工作面瓦斯抽采率达到87.8%,有效地解决了保护层工作面回采期间的瓦斯问题。     

下向穿层钻孔瓦斯抽采技术的应用

为了加大下保护层采煤工作面瓦斯治理力度,解决下保护层采煤工作面回采过程中瓦斯对安全生产的威胁,潘一矿在下保护层工作面开采过程中,利用在被保护层工作面底板抽采巷道内施工下向穿层钻孔抽采保护层瓦斯技术,提高了下保护层工作面的瓦斯抽采率,确保了工作面的安全生产,并对其取得的效果进行了分析总结。     

平沟煤矿1606回采工作面突出危险性分析

为了掌握平沟煤矿1606回采工作面的突出危险性程度,采用对相关科研单位研究成果、保护层开采防突效果、巷道瓦斯排放卸压宽度以及现场验证测试瓦斯含量数据等方面的分析和计算,综合分析了1606回采工作面的突出危险性,保证了1606回采工作面的安全回采。     

近距离上保护层工作面瓦斯涌出治理实践

为实现近距离上保护层5121（5）工作面安全高效回采,基于其薄煤层地应力主导型突出危险的特点,分析了工作面本煤层及邻近层瓦斯涌出情况,设计了5121（5）工作面沿空留巷Y型下行通风方式,研究了该条件下近距离上保护层工作面回采瓦斯运移规律,提出了顶（底）板穿层钻孔抽采、地面钻孔抽采、尾抽巷抽采等多种瓦斯抽采方式,考察了5121（5）工作面回采瓦斯抽排效果及瓦斯涌出积聚状况。结果表明：保护层工作面回采过程瓦斯体积分数低于0.6%,被保护层卸压瓦斯预抽率达70.1%,针对薄煤层地应力主导型突出危险采煤工作面应用下行通风技术是可行的,结合合理的卸压瓦斯抽排方法能够满足近距离上保护层工作面回采要求。     

保护层上风巷穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯的试验研究

谢桥矿1242(1)工作面在回采过程中,通过采用地面钻井、底板抽采巷、上风巷穿层孔抽采被保护层卸压瓦斯,以及顶板走向钻孔和采空区埋管综合治理瓦斯技术,取得了较好的效果,尤其是在地面钻孔失效范围采用保护层工作面上风巷穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,是矿井在特殊条件下瓦斯抽采方式上的一个新的尝试。     

保护层工作面煤气共采技术实践

通过谢一矿5121B10工作面突出危险性小的B10煤层作为上伏B11b、下伏B9b严重突出危险煤层保护层开采实践,在研究保护层采煤工作面回采瓦斯涌出的基础上,针对邻近层卸压瓦斯涌出量大的实际,对保护层工作面采用沿空膏体快速充填留巷的Y型下行通风方式,研究了本层瓦斯排放和邻近层卸压瓦斯立体抽采方式,考察了保护层开采被保护层煤层膨胀变形率,分析了保护层开采对被保护层的卸压保护效果,考察了保护层工作面瓦斯浓度分布规律及被保护区区域防突措施效果.经考察,保护层工作面回采被保护层卸压及瓦斯抽采效果明显,保证了保护层工作面安全高效回采,实现了邻近层的本质消突,达到了近距离煤层群煤气共采,为矿井区域性瓦斯治理提供了技术依据与支撑,对淮南矿区及其类似条件矿井提供了示范作用.     

倾斜煤层采空区上方巷道稳定性控制技术

针对倾斜煤层采空区上方巷道稳定性控制难题,采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法开展研究,结果表明:下伏煤层采出后,采空区上方形成一个似半圆形的"低压核"。随着煤层倾角的增加,低压核与煤层垂距缩短;采空区上方巷道控制应从巷道空间布置方式、施工时机、支护技术等方面综合考虑;高预应力锚杆(索)和U型钢组合支护技术能够维护采空区上方巷道稳定,煤矿工业性试验验证了上述结论。     

保护层穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯试验研究

工作面在回采过程中,采用地面钻井、顶板抽采巷、上风巷穿层孔抽采被保护层卸压瓦斯,顶板走向钻孔和老塘埋管综合治理瓦斯技术,效果显著,尤其是在地面钻孔失效范围采用保护层工作面上风巷穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,是矿井在特殊条件下瓦斯抽采方式上的一个新的尝试。     

孤岛工作面迎采巷道掘进支护技术研究

针对寺家庄矿5110孤岛工作面巷道掘进支护技术难题进行研究,通过采用理论分析、支护设计优化等方法,对孤岛工作面迎采巷道掘进支护技术进行了研究分析,在5110工作面进行了现场实践。实践表明,优化后的支护方案应用效果良好,巷道围岩变形与支护压力大等现象得到明显改善,为类似条件下的孤岛工作面迎采巷道掘进支护提供经验借鉴。     

煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工作面瓦斯抽采技术研究

为解决1303（上）工作面回采巷道瓦斯含量高的问题,通过分析工作面回采巷道的瓦斯赋存情况,结合各项瓦斯抽采方式的选择原则,确定1303（上）工作面回采巷道掘进时采用区域模块降量+底抽巷穿层抽采相结合的瓦斯抽采方式。结合巷道具体情况,对瓦斯抽采方案的各项参数进行具体设计,并根据邻近矿井资料对瓦斯抽采量进行有效预测;在瓦斯抽采技术实施完成后,巷道掘进期间采用钻屑指标法及瓦斯浓度持续监测的方式对瓦斯抽采效果进行验证分析。研究结果表明:1303（上）工作面回采巷道采用区域模块降量+底抽巷穿层抽采技术后,掘进期间瓦斯涌出量最大值为5.35 m³/min,瓦斯浓度的最大值为0.57%,钻屑量最大值为3.9 kg/m,实现了瓦斯的高效抽采,保证了巷道掘进期间无瓦斯异常涌出的现象。     

受上下错位工作面采动影响的瓦斯抽排巷变形时空规律模拟研究

为更直观地揭示一巷多用巷道受上下错位工作面开采影响而产生变形的时空规律,采用数值模拟和跟踪测试分析的方法,对17181（1）瓦斯集中抽排巷在巷道掘进期间,与其上下间距30~35 m,水平错位32~52 m的斜下方17181（1）工作面和斜上方17111（3）工作面回采期间3个时间段,进行了数值模拟研究和现场测试分析,对此类工程条件下巷道围岩在时间和空间的变形规律进行了系统总结,明确指出下错位工作面回采过程中覆岩内的应力集中与发散传递形成了应力拱,抽排巷周边应力分布及围岩变形均呈现出非对称性的特征;下错位工作面推进约1倍工作面宽度距离时,抽排巷围岩位移才基本稳定,是上部巷道维护的最佳时机;上错位工作面回采对瓦斯抽排巷的超前影响距离为100~200 m,滞后影响距离为170~200 m,抽排巷有整体下沉趋势。下错位工作面回采对抽排巷影响更为明显。     

芦沟矿底抽巷锚注加固技术应用与研究

芦沟煤矿地处豫西三软煤层矿区,32141底抽巷作为32141工作面掘进前及回采前在二₁煤层底板内的瓦斯抽放巷,巷道埋深相对较深且围岩松软破碎。通过对原支护调查及围岩取样的实验分析,得知巷帮和底板泥岩无水强度较高,遇水分解,且含有膨胀性矿物,易造成巷道底鼓。针对以上情况且结合实际,对巷道进行了不同方案的数值计算,经过比较分析最终采用“锚网索喷+锚注”联合支护技术,利用锚杆注浆来强化巷道两帮和底板泥岩的强度,再配合锚杆、锚索达到锚杆、锚索和注浆加固围岩之间的协同支护能有效控制巷道底鼓。实践检验证明,锚注支护大大提高了围岩的支护效果。     

高瓦斯突出矿井底抽巷一巷多用技术研究与实践

胡底煤业为高瓦斯高突出高矿压的三高矿井。对高瓦斯高突出的治理,该矿采用“地面网络预抽、区域模块降量、底抽穿层保掘、高位顺层保采”的四级模式,施工底抽巷,实现“底抽穿层消突、区域模块降量、异巷探测增效、多巷通风治患、循环排矸减压”等“一巷多用”。该4种方法已在1303（上）、1305（上）工作面应用并推广,取得了良好的效果,大大提高了掘进效率且满足抽放、探放水、通风需要;回填矸石初步设计现已经完善,待下一步掘进将实现填矸作用。     

低透气性煤层瓦斯综合抽采及利用模式探索

为了解决平煤股份八矿瓦斯突出问题,结合自身多年经验,探索出了适合平煤八矿的低透气性煤层瓦斯综合抽采及利用模式。通过“运输巷底抽巷+穿层钻孔”掩护运输巷顺利掘进,在工作面两巷道施工完毕后,从两巷施工本煤层钻孔抽采工作面煤层瓦斯。由于本煤层钻孔轨迹难以控制,容易导致工作面中间出现空白带,因此通过“采面中间底抽巷+穿层钻孔”进一步消除采面中间的突出危险性;开发了本煤层钻孔和穿层钻孔的封孔工艺,满足了瓦斯高浓度抽采。瓦斯抽采保障了发电机组的顺利发电,瓦斯发电量逐年上升;瓦斯抽采和发电利用相互促进,形成了良性循环。     

软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术研究

为了解决目前平煤十三矿瓦斯抽采效果不佳的难题,结合煤矿的现场实际条件,提出了软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术,选择13100软岩保护层工作面作为首采面,然后在保护层工作面实施底抽巷穿层钻孔,并对底抽巷卸压区、未卸压区的单孔瓦斯浓度、瓦斯纯量进行测量。研究结果表明:通过连续2个月的观测,13100软岩保护层工作面底抽巷卸压区单孔平均瓦斯浓度在40%以上,较未卸压区至少提高了160%,同时单孔抽采纯量是未卸压区抽采纯量的32倍。     

高瓦斯工作面上隅角瓦斯治理技术

兴安煤矿对高瓦斯采煤工作面采用仰斜钻孔、上隅角插管、底板巷道抽放采空区等综合治理瓦斯技术,由于21号煤层顶板坚硬,工作面倾向较短,后部采空区不易冒落,仍存在上隅角瓦斯超限隐患,严重困扰通风瓦斯管理,制约工作面的安全生产。介绍了采煤二队利用外错尾巷抽放进行综合瓦斯治理,防止了高瓦斯采煤工作面上隅角瓦斯超限。     

采前加固锚索断裂原因分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面运输巷发生的一起锚索断裂导致死亡事故,结合工作面开采布局、巷道支护方案和工作面回采前加强支护措施,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。通过分析相邻工作面回采后侧向支承压力的影响范围,两帮支护对巷道围岩稳定的作用及巷道顶板的运动对锚索的破坏机理,找出了锚索断裂的原因:该工作面运输巷布置位置设计不合理,巷道布置于上一工作面回采引起的侧向应力集中区;两帮未能采取有效的支护措施,尤其是支护刚度严重不足,在工作面超前支承压力的影响下,帮部锚杆未能发挥应有的效能,增加了巷道顶板跨度,加剧了顶板离层;顶板运动形成对锚索的拉力及剪切力共同作用致使其破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的保障措施:开采布局保障、设计底线保障、技术保障和组织保障,为类似工程条件下回采巷道的开采设计、使用和维护提供了参考。     

走向高抽巷瓦斯抽采技术应用研究

随着开采深度的增大,某矿采煤工作面的瓦斯涌出量日益增大,尤其是回风巷及工作面上隅角瓦斯问题,制约着工作面的安全持续生产。目前采用的本煤层抽采虽取得一定消突效果,但是上隅角瓦斯超限时有发生,为更好地解决这一问题,选择在顶板布置走向高抽巷的治理方案。但目前高抽巷布置层位及高度多根据经验确定,很多高抽巷并不能有效降低工作面瓦斯,因此准确选定高抽巷位置对于上隅角瓦斯治理有着重要意义。基于理论计算,结合某矿地质及开采条件,在12061工作面进行了现场试验,确定了走向高抽巷的合理布置位置,为矿井后续工作面的高抽巷布置提供有效的经验。