沿空掘巷技术在嵩山煤矿三软煤层中的应用

煤矿软岩问题一直是困扰煤矿生产和建设的重大难题之一,尤其是三软煤层地质条件下煤炭开采,巷道围岩矿压大,巷道变形快,底鼓严重。巷道围岩的突出特征是围岩由非均质层状岩体组成,围岩变形不协调而容易离层和失稳,表现为巷道变形破坏明显。河南省偃龙地区三软煤层地质条件下,综采工作面回风巷、运输巷煤巷变形的有效控制,一直是个技术难题。论述了目前传统的三软煤层地质条件下留设大煤柱掘进的煤巷,维护的现状及存在的问题。 以嵩山煤矿二二采区2203综采工作面回风巷4号段为例,结合现场实际情况,将沿空掘巷技术应用到该段煤巷掘进中,着重分析了沿空掘巷技术在三“软”煤层条件下煤巷掘进中的适用性。实践表明,在三软煤层地质条件下,沿空掘巷技术适用性强,相较于留设大煤柱掘进的煤巷,沿空掘进的煤巷巷道变形慢,得到了有效的控制,大大减少了返修量,具有很大的经济效益和社会效益。     

挖掘式装载机在“三软”煤巷掘进中的应用

“三软”煤层巷道采用炮掘及人工掘进,速度慢、工人劳动强度高、工效低,引进ZWY-120型煤矿挖掘式装载机应用于“三软”煤巷掘进,煤巷掘进速度提高了近1倍,降低了工人劳动强度,减少了迎头作业人数,取得了良好的掘进效果.     

煤巷掘进工作面冒顶事故的预防及处理技术

针对开滦吕家坨矿业公司煤层地质条件复杂,巷道在掘进过程中,时常发生冒顶事故,严重威胁安全生产的问题,在认真分析研究的基础上,通过生产实践,探索出一套煤巷掘进冒顶事故的预防和处理技术,解决了煤巷掘进经常发生冒顶事故的难题,为今后复杂地质条件下,煤巷掘进施工提供了技术支持,具有广泛的推广价值.     

煤巷快速掘进方法的研究与应用

针对富山煤业21071工作面回风巷煤巷掘进缓慢的问题,结合现场实际情况,详细分析了其具体原因,并提出针对性的煤巷快速掘进方法,主要包括根据地质情况调整巷道掘进坡度、爆破工艺及参数优化,强化瓦斯地质预报及超前瓦斯抽放治理,根据煤层变化改变作业方法、细化人员组织与施工工序,并成功应用于实践,煤巷掘进速度由2.3 m/d提高到4.5 m/d,显著提高了矿井煤巷掘进效率,实现了煤巷的快速掘进。     

近距离煤层掘进面冒顶防治技术探讨

针对某煤业公司煤层顶板较软、水文地质条件复杂及近距离煤层下煤层顶板破碎等因素,巷道支护困难,易发生冒顶.通过生产实践,探索设计出一套预防煤巷掘进巷道冒顶事故的事前预防和事后处理工艺技术,为今后复杂煤层地质环境条件下,煤巷掘进工作面的冒顶预防及处理提供了重要技术支持.     

三软煤层联合支护工艺探索

三软煤层巷道支护困难,翻修量大,严重制约矿井的高产高效,一直是煤炭生产研究中的一项重点。针对嵩山煤矿地质条件,分析了影响三软煤层支护的诸多因素,在总结经验的基础上,探索出了适合偃龙矿区三软煤层的支护形式,有效控制了巷道的强烈变形,消除了支护安全隐患,解决了三软煤层的支护难题。     

三软煤巷掘进工作面应力集中数值模拟分析

针对三软煤层特殊地质条件下煤巷掘进工作面前方应力分布规律不清的问题,利用COMSOL软件对三软煤层煤巷掘进工作面建模,选取相似参数,研究巷道周围应力集中宽度。分别开挖5,10,15 m的距离,观察应力云图和应力变化曲线,同时分析工作面前方煤体Y方向应力图及沿路径Y方向应力变化曲线,得出掘进工作面前方卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~20 m,峰值距工作面4~6 m;巷道两侧卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~16 m,峰值距工作面4~5 m的结论。通过煤巷掘进工作面应力集中范围数值模拟分析得出的结论,能够为巷道两帮顺层钻孔封孔长度及锚杆支护的深度提供理论依据。     

深部极软岩煤巷长距离综掘技术研究

针对新安矿区深部极软岩煤巷底鼓、巷道全断面内缩、锚杆(索)拉断、反复修护等现象较为严重的现状,分析了回采巷道破坏特征及原因,提出了采取三心拱拱形断面、拱顶全锚索、两帮"锚杆+锚索"联合支护、综合机械化掘进、增设联络巷等综合措施,施工实践表明基本控制了深部极软岩煤巷围岩变形,为复杂地质条件下煤巷长距离掘进提供了一定的借鉴意义。     

煤巷掘进过程煤层瓦斯运移规律的数值模拟

研究煤巷掘进过程中瓦斯运移规律对瓦斯灾害防治具有重要的意义.本文构建了瓦斯流动的固气耦合模型,应用RFPA_GASFLOW软件对煤巷掘进过程瓦斯运移进行数值模拟.研究表明,煤巷掘进过程中,掘进巷道周围产生瓦斯渗流场,瓦斯压力梯度等值线呈轴对称分布并随着巷道的掘进向前移动;掘进工作面前方和掘进巷道两帮煤壁内的瓦斯压力的变化规律相同,瓦斯压力在渗流场内呈抛物线分布,瓦斯压力梯度在巷道附近最大,并逐渐增加至煤层初始瓦斯压力,采掘作业只对巷道周围一定范围内的瓦斯压力有影响;随着煤壁暴露时间的增加,巷道周围煤层中的瓦斯压力和瓦斯流量逐渐降低,最终趋于稳定.     

松河矿煤巷快速掘进技术研究

针对松河矿开采煤层属薄及中厚近距离煤层群、煤层原始瓦斯压力大且含量高的问题,提出了煤巷快速掘进技术.应用结果表明,通过采取合理有效的区域性措施预抽煤层瓦斯,降低了煤层瓦斯含量与瓦斯压力,煤层瓦斯压力小于0.74 MPa,消突措施有效；检验期间煤层中进行钻孔等作业时未发生喷孔、顶钻及其他煤与瓦斯突出预兆,实现了煤巷的快速掘进.     

深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定

针对深部煤层群沿空掘巷具体生产地质条件,采用理论分析、数值计算及现场试验相结合的方法,得出深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和煤柱应力分布、巷道围岩应力分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及护巷煤柱宽度的理论计算5个方面综合考虑护巷煤柱的宽度,尤其充分考虑了下层煤回采对上层煤沿空掘巷护巷煤柱宽度大小留设的影响。现场试验结果表明：该方法确定的煤柱宽度科学、可靠,为深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据,改善了深部巷道维护困难的局面和提高了煤炭资源采出率。     

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。     

突出矿井岩巷大断面综掘机快速掘进工艺优化与应用

为稳步提升矿井岩巷单产单进水平,加快掘进速度,缓解工作面接替紧张局面,针对深井高地应力、三软复合围岩等制约因素,通过科学分析,对施工工艺、支护设计、运输系统、劳动组织等进行重新优化,制定了针对性解决措施,研究符合特殊地质条件下岩巷大断面综掘机快速掘进技术,最终实现最大限度平行作业,发挥大功率综掘机重装优势,有效减少了岩巷掘进及支护成本投入,提高了巷道单进水平,缓解了采掘接替紧张的局面,为矿井顺利采掘接替提供了基础保障,同时瓦斯治理巷道的提前完工,为灾害治理提供了有效的时间及空间,为类似地质条件的矿井在岩巷大断面综掘机快速掘进技术方面提供了借鉴。     

木瓜矿近距离煤层采空区下巷道支护技术应用

针对木瓜煤矿近距离煤层采空区下巷道支护问题,本文以10-102工作面为工程背景,通过对巷道围岩应力测试和煤岩层可锚性分析,选定了巷道支护的相关参数,并通过借助FLAC3D软件对巷道开挖、支护后的巷道围岩应力、应变情况进行模拟,验证支护方式的合理性。对巷道掘进与工作面回采期间的巷道变形、锚杆锚索受力状况进行监测,结果表明,采用锚杆树脂加长锚固锚索网联合支护,可以满足近距离煤层采空区下巷道安全掘进和采煤工作面安全、高效回采的要求。     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

缓倾斜厚煤层回采巷道水力压裂卸压技术应用研究

针对缓倾斜厚煤层回采巷道受采动影响大变形问题,选取枣泉煤矿140204工作面13、14采区胶带大巷为研究对象,研究了缓倾斜厚煤层回采巷道顶板水力压裂卸压技术。现场调查研究了二煤层临近工作面运输巷变形破坏特征与原因,分析了二煤层140204运输巷工程地质条件,并设计了回采巷道顶板水力压裂卸压对13、14采区胶带大巷护巷方案,提出了“顶板水力压裂卸压”回采巷道围岩控制稳定方法并付诸于实践,工程实践证明卸压效果良好,巷道围岩保持正常使用。     

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。     

厚煤层巷道矿压显现规律研究

针对厚煤层开采时矿压对巷道的影响的问题,从理论和实践上阐述位于厚煤层内的区段集中巷、采区上（下）山及大巷整个服务期间采动影响过程中的矿压显现规律和围岩变形,以及厚煤层巷道的维护技术。利用FLAC^3D数值模拟软件,分别分析了采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板压力规律以及采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板位移规律。提出要掌握巷道的围岩性质及其对巷道维护的影响,合理确定护巷煤柱宽度,在邻近煤层开采中,采用上部煤层在厚煤层上方跨采,或者厚煤层巷道开掘之前上部煤层预先开采等卸压措施。从而避免了厚煤层开采过程中矿压对巷道的影响,保证了煤矿的安全高效回采。