近距离煤层采空区下回采巷道矿压显现规律研究

近距离煤层一般选用下行开采方式,上部工作面回采之后对采空区下回采巷道形成支承压力。通过监测某矿井近距离煤层采空区下回采工作面巷道、围岩结构、围岩变形程度和测量松动圈,结果发现:煤柱帮破碎、裂隙发育,顺槽两帮移近量最大值近0.43 m,顶底板移近量最大值达到0.48 m,巷道松动圈最大为1.1 m。受采动超前支承应力影响后,巷道松动圈增加至2.3 m,30 m范围是整个测试的工作面超前支承压力影响区。     

近距离煤层采空区下回采巷道矿压显现规律研究

为了研究近距离煤层采空区下回采巷道在回采期间矿压显现规律,对回采工作面巷道围岩结构、围岩变形和松动圈大小进行了现场监测。通过监测结果分析得出,煤柱帮主要由煤和少量泥岩组成,裂隙发育,破碎严重。顺槽两帮最大移近量为0.49 m,顶底板最大移近量为0.41 m。未受采动超前支承应力的影响前巷道松动圈最大为1.3 m,受影响后增加至2.2 m,工作面超前支承压力影响范围为30m。     

大采高综采工作面20m煤柱二次复用巷道矿压规律实测研究

针对回采工作面二次复用巷道围岩变形量大、支护困难的问题,在枣泉煤矿大采高综采11203工作面进行了20m煤柱二次复用巷道矿压规律实测研究。研究结果表明,二次复用巷道矿压显现主要分为工作面超前影响阶段、剧烈变形阶段、蠕变阶段,巷道在回采工作面后方的变形量可达回采工作面超前影响阶段变形量的4~6倍,巷道顶板浅部离层略大于深部离层;锚杆锚索受力变化比巷道围岩变形对扰动更敏感,受力变化远超前于围岩变形,锚杆锚索受力呈现先增大后减小的趋势,受力急剧增加阶段出现在回采工作面前后50m范围内;巷道顶板和两帮煤岩体在受采动影响后围岩浅部破坏范围有所增加,煤层破碎程度加剧,深部煤岩体出现不同程度破坏现象。     

坚硬厚顶板采动影响下区段煤柱合理宽度的确定

以新疆俄霍布拉克煤矿1406回风平巷在上回采工作面采动影响下掘进巷道围岩变形破坏严重为背景,对坚硬厚顶板采动影响下1406回风平巷变形破坏机理进行了分析。结果表明:采空区顶板的垮落具有垮落周期长,动压强烈,对下位煤层给定变形大,侧向实体煤破坏深度大的特点;当前10m煤柱宽度对于1406回风平巷并不能起到较好的维护作用。基于弹性核理论计算了煤柱宽度,运用数值模拟软件对坚硬厚顶板采动影响条件下侧向支承压力分布以及不同煤柱宽度垂直应力与围岩变形进行了研究,最终确定1404回采工作面与1406回风平巷区段煤柱合理宽度为18m。     

坚硬顶板工作面临近采空区强矿压显现机理研究

为了研究坚硬顶板工作面临近采空区影响下的强矿压显现机理,以同家梁矿为例,采用理论分析和UDEC数值模拟方法,研究采空区侧向悬顶下的围岩应力分布特征。结果表明:在区段煤柱采空侧形成约30m长的侧向悬臂,形成5.01MPa的叠加应力;采空区侧向支承压力的影响范围达到80m,临空巷道处于侧向支承压力升高区内。强矿压显现是坚硬顶板悬顶和临近采空区覆岩运动共同作用的结果。     

厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理论分析了巷道围岩变形大的原因,采用数值模拟的方法研究了采空区侧向的应力分布特征、位移变形规律、破坏特征。现场监测数据表明,工作面超前90 m范围外围岩变形缓慢,巷道顶底板及两帮最大变形量均小于50 mm,超前工作面90 m的影响范围内,巷道受到超前集中应力影响而变形剧烈;巷道顶、底板移近量最大为848 mm,两帮移近量最大为583 mm,区段煤柱优化后,巷道变形较优化前有了显著的降低,巷道顶、底板移近量降低了43.76%,两帮移近量降低了35.93%,综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定厚煤层综放工作面区段煤柱宽度为32 m。     

三巷道工作面巷道矿压特征分析

对小峪煤矿4801长壁工作面巷道在不同开采阶段,帮部支承压力分布特征进行了研究.研究结果表明:三巷道掘成后,中间巷道两帮围岩破坏深度大,且应力集中系数较高;两边巷道靠近中间巷的帮部围岩破坏深度比靠近外边的帮部围岩破坏深度要大,相应的应力集中程度也较高,但都小于中间巷道的两帮.上区段工作面采过后,由于巷道上覆破断块体的旋转下沉,靠近上区段采空区的煤柱压力增大,煤柱的塑性破坏区域加深,应力集中向岩体深部转移,在所有巷道和煤柱帮部中,靠近上区段采空区的破坏区域大,相应的应力集中程度也高;下区段工作面采过后,由于巷道上覆破断块体的旋转下沉,靠近下区段采空区的煤柱压力增大,煤柱的塑性破坏区域加深,应力集中向岩体深部转移.     

易破碎动压沿空巷道围岩与煤柱稳定控制技术

为解决易破碎回采巷道围岩和煤柱在工作面采动影响下产生的严重变形破坏问题,采用地质雷达探测回采巷道松动圈范围并分析其破坏原因,利用数值模拟手段研究了不同煤柱宽度下采空区和巷道双重影响下侧向支撑压力的分布状态,并研究了对穿锚索对轴向围岩应力分布状态的影响和对侧向围岩的影响范围,分析了对穿锚索的加固机理,提出了优化煤柱+高强锚杆支护+对穿锚索控制的方案,工程应用现场监测结果显示:顶底板总收敛量为741mm,两帮收敛量为610mm,锚索受力较为稳定,保证了巷道围岩和煤柱的稳定性,能够较好地满足巷道的使用要求。     

大埋深大采高回采巷道矿压显现规律研究

为研究大埋深大采高工作面两巷在回采期间矿压显现规律,对巷道围岩变形、应力变化和松动圈大小进行了现场监测。分析监测结果得出,工作面超前支承压力影响范围为40～50m。巷道两帮最大移近量为0.35m,底板最大移近量为0.25m,顶板最大离层量为0.32m。煤体内应力集中系数3～4左右。未受采动超前支承应力的影响前巷道松动圈最大为1.8m,受影响后增加至2.6m。     

中兴矿沿空留巷工作面矿压显现规律研究

针对中兴矿沿空留巷工作面开展了矿压监测工作,通过分析液压支架工作阻力的变化和回采巷道的变形量,研究了工作面的矿压显现规律和二次采动巷道的变形规律。结果表明:工作面受二次采动影响巷道一侧的动载系数最大,达到了1.757,矿压显现最为明显;工作面两端周期来压持续时间较长,为中间位置持续时间的2.4~2.6倍,是周期来压影响的主要部位;工作面由于布置抽采巷而局部高度增加时,抽采巷附近区域周期来压现象不明显,会一直处于较高的顶板压力作用下,是工作面顶板管理的重点区域;回采巷道的两帮收敛量是顶板下沉量的2.28~3.38倍,帮部支护需要重点关注;沿空留巷采动影响剧烈区为工作面前方10m以内,采动影响区为工作面前方10~50m,该区域内工作面的矿压显现对巷道围岩变形起到一定的预示作用。     

柳塔矿沿空留巷顶底板移近量分析

针对柳塔矿22103运输巷沿空留巷围岩变形特征不清的问题,综合采用数值模拟、理论分析与现场实测的方法,对沿工作面不同超前距离条件下的沿空留巷顶底板移近量进行了详细研究.研究表明,沿空留巷顶底板移近量随着工作面超前距离的不断增加呈现先增加后趋于稳定的趋势;沿空留巷巷旁支护墙体一侧的顶底板移近量明显大于煤壁一侧的顶底板移近...     

动压影响巷道水力压裂切顶卸压技术研究

针对沿空留巷煤柱靠采空区侧悬顶造成保留巷道变量大、控制困难问题,提出水力压裂切顶卸压技术。以长平煤矿Ⅲ4321工作面为研究背景,模拟了动压影响巷道水力压裂切顶卸压全过程,获得了水力压裂和工作面回采中煤岩层的弹性模量、损伤场和应力场分布规律,揭示了水力压裂的切顶卸压规律。并进行了动压巷道水力压裂切顶卸压现场应用,结果表明：采取水力压裂切顶卸压措施后,受动压影响的Ⅲ43212巷两帮最大移近量和顶底板移近量分别降低了60.01%、63.32%,有效控制了动压影响巷道围岩变形,为类似条件下动压影响巷道围岩变形控制提供了借鉴。     

采动巷道围岩非均匀变形特征及稳定性控制技术研究

受到原岩应力与采动应力叠加影响的巷道会产生非均匀变形,甚至发现顶板事故,采动巷道围岩稳定性控制是实现矿井安全高效开采的关键。针对长岭一号煤矿152106工作面轨道巷受到采动影响变形严重的问题,采用现场监测、数值模拟等研究方法,分析了采动巷道围岩变形特征及塑性区演化规律。结果表明：在采动影响下,巷道围岩变形呈非均匀特征,工作面前方巷道围岩变形量小于工作面后方,巷道煤柱侧变形量大于煤壁侧,顶板出现离层并且靠近煤柱侧底鼓量更大,局部可达400mm|工作面前方最大主应力、主应力比值、塑性区范围均小于工作面后方,塑性区呈椭圆形分布,巷道围岩位移量与塑性区范围具有一致性。据此提出了补强支护方案,即顶板补打锚索、煤柱对穿锚索及打设单体液压支柱,现场试验结果表明轨道巷煤柱帮变形减少了65%,巷道底鼓量260mm,工程应用效果较好。     

深部沿空切顶巷道底鼓破坏机制及强化控制技术研究

为解决深部沿空切顶巷道的底鼓大变形破坏及频繁翻修维护问题,分析了深部沿空切顶巷道围岩应力环境的转变特征,基于滑移线场理论建立了不同应力扰动阶段下沿空切顶巷道的底鼓破坏力学模型,研究了不同应力扰动阶段巷道底鼓破坏机制,并开展了底板强化控制试验。结果表明：深部沿空切顶巷道的围岩应力环境转变可分为掘进后切顶前、切顶后一次采动及沿空留巷三阶段;在巷道两侧滑移线场的对称及非对称作用下,三阶段巷道底板分别呈小变形对称底鼓、采场侧高于实体煤侧的非对称底鼓变形及实体煤侧高于采空区侧的非对称大变形底鼓破坏;随采深增加,沿空切顶巷道底板支护荷载增加;底板限制性强化支护底鼓速率下降约33.3%,底鼓量可降低804mm,最适于控制深部沿空切顶巷道底鼓破坏。     

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。     

中厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

以恒源煤矿487工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,基于该矿工程实况采用理论计算、数值模拟等手段综合确定487工作面回风巷最优护巷煤柱宽度为5m;基于数值模拟分析了487工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤以及煤柱内围岩应力分布、围岩变形与塑形区演化特征,针对性提出了高强锚杆索组合非对称支护技术,并分析了巷道支护应力场的...     

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。     

空巷灌浆充填技术在岳城煤矿1307工作面应用

针对综采工作面过空巷时易发生顶板垮落及煤壁大面积片帮等问题,提出了空巷灌浆充填技术体系,并对充填效果进行了现场验证。结果表明,过空巷期间巷道顶底板围岩变形均在控制范围之内,支架初撑力、末阻力、顶板周期来压情况均与正常回采阶段无明显差别,巷道内部充填体与煤岩体形成整体,提高了煤层的整体塑性,实现了工作面安全回采。     

注浆锚索在沿空留巷工作面超前支护中的应用研究

为解决煤矿超前支护工序繁琐、劳动强度大、影响工作面快速推进以及超前液压支架破坏顶板锚杆（索）严重等问题,以古汉山矿1604工作面运输巷为工程背景,理论分析了工作面超前巷道围岩变形特征和注浆锚索支护原理,提出在工作面超前巷道采用锚注支护技术,取消原工作面超前液压支架,减小了单体支柱支柱密度,并在现场进行了工业性试验。试验结果表明,工作面超前巷道顶板实施注浆锚索后,顶板围岩裂隙内浆液充填范围广;超前巷道受工作面支承压力和采动影响后,巷道变形不明显;进入沿空留巷后,留巷实体煤帮最大移近量为276 mm,采空区帮最大移近量为216 mm,顶板最大移近量为225 mm,底板最大鼓起量为164 mm,顶板控制效果较好。     

深部高强锚注切顶自成巷方法与验证

针对深部高应力回采巷道围岩控制难题,以我国最大采深矿井——山东泰安孙村煤矿为工程背景,对传统沿空掘巷、锚杆(索)支护巷道进行监测分析,结果表明:巷道围岩变形量大,破坏范围广,锚杆大部分处于强度劣化区内,难以发挥支护作用,锚索受力大,接近极限破断力。为解决上述问题,系统开展了不同煤柱宽度、地应力大小、顶板围岩强度、切顶高度等影响因素下的数值试验研究,建立了顶板应力释放率、侧向支承压力提升率与围岩变形控制率等定量评价指标,对比分析了多种因素下切顶自成巷与沿空掘巷矿压变化规律与围岩控制机制。基于此,提出了深部高强锚注切顶自成巷方法,利用高强锚注提高巷道顶板完整性,利用顶板预裂切缝切断采空区与巷道顶板之间的应力传递,使巷道处于应力降低区。为进一步验证该方法的合理性,利用自主研发的地质力学模型试验系统,开展了模型试验对比研究,高强锚注切顶自成巷围岩应力比沿空掘巷平均降低20.8%,围岩变形量为后者的45.1%,应力释放与围岩控制效果明显。结合上述研究,提出了相应的工程建议,并在孙村煤矿2215工作面进行了现场应用,监测表明该方法有效控制了巷道围岩变形,实现了无煤柱开采。