锚柱网预支撑袋铸混凝土沿空留巷技术

通过分析华晋沙曲煤矿已完成24207采区采用巷旁充填沿空留巷存在的缺陷和不足,结合相邻24208回采区地质条件及原有掘进的巷道现存状况,对24208回采区提出了锚柱网预支撑袋铸混凝土沿空留巷技术,并进行了支护试验和矿压监测分析。结果表明:应用锚柱网预支撑袋铸混凝土隔墙支护技术,巷旁预支撑构件HT锚柱早期及时切顶卸压能够在留巷过程中有效控制巷道变形,提高沿空留巷围岩稳定性,优化了沿空留巷支护结构、支护参数及施工工艺,确保工作面安全高效回采,可供类似条件沿空留巷支护借鉴。     

沿空留巷围岩变形力学分析

为研究沿空留巷围岩的变形机理,分析了留巷围岩顶板下沉的力学模型,得出了顶板下沉量的解析解,并根据具体的地质条件进行了顶板厚度、巷道宽度、支护阻力等影响因素的分析,顶板厚度越大下沉量越小,巷道宽度越大下沉量越大,支护阻力越大下沉量越小,从而为沿空留巷围岩的变形控制提供了理论依据。     

巷旁无充填沿空留巷支护技术研究与实践

沿空留巷是一项系统工程,从最初的掘进支护设计直到二次回采时的支护应统筹规划,其中初采时期的巷旁支护是留巷能否成功的关键。结合显德汪矿1914工作面沿空留巷的地质生产条件,沿空留巷决定采用靠帮单体柱强制切顶、锚杆索和单体柱配铰接顶梁相结合主动支护、锚压双层金属网、加靠帮π型钢背裱半圆木阻隔冒落矸石形成隔离墙、无人工巷旁充填的总体支护方案,分时期分阶段联合支护,实现了巷旁无充填沿空留巷。矿压观测结果表明,所留巷道的顶底板累计移近量为690mm,两帮移近量为450mm,留巷断面满足二次回采时的生产需要,取得了较好的经济效益。     

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...     

沿空留巷围岩稳定原理与控制技术研究

建立了沿空留巷上覆岩层结构力学模型,根据沿空留巷围岩载荷和变形特征,将沿空留巷分为3个阶段。研究得到沿空留巷围岩稳定机理:1巷内支护采用高阻让压支护,提高沿空留巷围岩承载能力和抗变形能力;2在采空区顶板破断和沿空留巷围岩应力调整的剧烈阶段采用高阻力巷内让压加强支护;3构筑的巷旁支护体具备:快速增阻并有较大的切顶阻力和变形能力,在上覆岩层剧烈活动阶段能有效切断采空区侧一定高度的顶板、冒落矸石有效支撑上位顶板,确保沿空留巷处于卸压状态;在上覆岩层活动趋于稳定阶段,巷旁支护体有一定的后期支护阻力,适应沿空留巷围岩一定变形与应力调整。工程实践表明:巷内采用锚杆、锚索支护,回采工作面后方应力调整剧烈阶段采用高阻力、让压巷内加强支护,采用高水材料构筑巷旁充填体,可适应沿空留巷围岩活动规律,有效控制巷道围岩变形,适当卧底后满足第2个工作面安全回采的使用要求。     

我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议

介绍了我国沿空留巷巷内和巷旁支护形式及其理论研究现状,分析了沿空留巷的适用条件,指出了我国沿空留巷目前所存在的主要问题是支护设计思路不合理、巷内支护多属于被动支护、巷旁支护存在力学性能与沿空留巷围岩变形不适应、对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入。并提出了将沿空留巷技术视为一项系统工程、采用锚网索支护作为沿空留巷内基本支护等发展沿空留巷技术的建议。     

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。     

沿空留巷支护现状及其改进意见

该文介绍了我国沿空留巷巷内和巷旁支护形式及其理论研究现状,分析了沿空留巷的适用条件,指出了我国沿空留巷目前所存在的主要问题是支护设计思路不合理、巷内支护多属于被动支护、巷旁支护存在力学性能与沿空留巷围岩变形不适应、对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入,并提出了将沿空留巷技术视为一项系统工程、采用锚网索支护作为沿空留巷内基本支护等发展沿空留巷技术的建议。     

综放工作面沿空留巷“错动”变形破坏机制及其控制

为了解决厚煤层大断面沿空留巷矿压显现强烈、维护困难、复用前修巷工程量大等问题,以晋城矿区唐安煤矿沿空留巷为工程背景,通过井下观测、理论分析和工程试验,分析综放沿空留巷围岩变形破坏特征和整体变形模式,提出针对性的围岩变形控制对策并在现场实施和验证。研究表明：综放沿空留巷变形主要表现为顶煤切顶下沉、巷旁支护劈裂歪斜、煤帮挤出和底鼓,不同位置围岩变形破坏呈现整体关联性;围岩变形整体呈现“错动”模式,对沿空留巷整体结构变形起控制作用的主要是回采空间顶板回转和向外侧移,以及底板在水平应力作用下向巷内挠曲,在顶、底、煤帮、巷旁支护综合作用下,形成趋向采空区的“错动”变形形态。基于留巷“错动”变形特征,提出沿空留巷围岩变形控制对策：巷旁混凝土墙支护采用薄墙体、高强度、预设迎山角的形式,巷内顶、帮补强支护,留巷“切顶控制”补强支护,超前工作面顶板区域水力预裂卸压。新技术方案现场试验和监测表明,回采后采空区顶板及时断裂,留巷应力环境明显改善,巷旁支护墙体完整,留巷围岩变形控制效果显著。     

沿空留巷锚网索与密集支柱联合支护技术

针对康城煤矿127采区沿空留巷煤层地质条件,基于应力集中区向深部转移、应力分布均匀、提高巷道围岩支护的强度思想,优化了巷内支护、巷旁支护及煤帮加固支护结构和支护参数,提出了锚网索加木柱联合支护技术加强巷旁支护和巷内支护,并进行了支护试验和矿压观测.结果表明:应用锚网索加密集木柱联合支护技术,巷道在留巷及复用期间,顶底板及两帮移近量能够逐渐趋于稳定,能够有效地控制巷道变形,提高沿空留巷围岩稳定性,保证工作面正常回采,可供类似条件沿空留巷支护借鉴.     

“三软”煤层综采工作面沿空留巷技术应用

为实现巷道快速掘进,解决21001与21021工作面接替问题,在分析沿空留巷的必要性及"三软"煤层巷道围岩控制难点的基础上,结合该矿地质特点及回采工作面矿压显现规律,提出综放工作面锚网+架棚支护、工作面后方木垛+袋装矸石充填的下顺槽沿空留巷支护方案,详细分析了超前巷煤帮加固支护、工作面超前煤帮支护等方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对于实体煤帮、顶板采取高强度、高预应力锚索主动支护,及时支设充填体等围岩控制对策。通过沿空留巷技术方案的实施,取得了较好的支护效果,缓解了常村煤矿工作面接替紧张的局面。     

沿空留巷技术在厚煤层综采工作面中的应用

为了解决21001与21021工作面接替的问题,在分析沿空留巷的必要性及"三软"煤层巷道围岩控制难点的基础上,结合该矿地质特点及回采工作面矿压显现规律,提出综放工作面锚网+架棚支护的下顺槽沿空留巷支护方案,详细分析了超前巷煤帮加固支护、工作面超前煤帮支护方案等施工具体方案。针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对于实体煤帮、顶板采取高强度、高预应力锚索主动支护、充填体及时支设等围岩控制对策,通过沿空留巷技术方案的实施,较好的缓解了常村煤矿工作面接替紧张的局面,取得了有效的支护效果。     

古汉山矿综放面切顶沿空留巷采空区帮控制技术

基于煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等难题,以古汉山矿1604工作面为研究背景,提出切顶卸压沿空留巷技术。对沿空留巷采空区帮控制原理及围岩运动特征进行了理论分析,形成了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术采空区帮稳定性控制体系,并在现场进行了工业性试验。研究结果表明,采用高强预应力锚索补强顶板、单体柱π梁支撑顶板及可伸缩工字钢挡矸防护等联合支护体系可行;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,采空区帮挡矸防护体系变形不明显,留巷变形在合理范围内,留巷效果良好,可为类似条件下的切顶沿空留巷工程提供借鉴。     

再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议

在2006年发表的《我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议》一文的基础上,总结了21世纪以来我国沿空留巷技术的新发展,包括巷旁充填的施工工艺与方法,由高水、膏体充填发展为柔模墙体及超前柱式支护,使得支护强度和隔绝密闭性有了极大地提升,并且具有了一定柔性以适应顶板的下沉;经过20余年的发展,沿空巷道巷内基本支护具有了高预紧力、高强度、高刚度和大延伸率的特性,能够有效控制巷道围岩的大变形,实现及时主动支护,并普遍辅以单体支柱作为巷内补强支护,进一步保持围岩的稳定性与完整性;统计分析了部分沿空巷道的支护形式及留巷效果,愈发说明了沿空留巷的成功与否是巷旁支护和巷内支护共同作用的结果。介绍了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷新技术,包括卸压原理、切顶方法、切顶参数及切顶后巷内的支护方式及其工程应用等。阐述了近年来我国在沿空留巷理论研究方面取得的新成果,包含充填体的切顶阻力和支护阻力,充填体与围岩之间的相互作用关系及受力变形特征,切顶卸压沿空留巷的围岩活动规律及其与支护体之间的相互作用关系等。指出了我国沿空留巷技术在巷旁支护、巷内支护及相关理论研究方面存在的技术问题与科学问题。最后从支护设计、围岩控制、研...     

沿空留巷顶板下沉规律及其影响因素分析

针对沿空留巷顶板下沉量大、控制十分困难的问题,在分析沿空留巷顶板下沉规律的基础上,利用能量守恒原理,建立了沿空留巷顶板下沉力学模型,推导出顶板下沉量的计算公式,并对顶板下沉的影响因素进行了定量分析和灰色关联度敏感性分析。结果表明：某矿沿空留巷顶板下沉量计算值为371.45 mm,较好地吻合现场测量值,理论计算公式是准确的。顶板下沉随巷道宽度、采高的增加而增大,随直接顶厚度、巷内支护阻力、煤帮侧向支护阻力、巷旁充填体宽度和充填体弹性模量的增加而减小;对沿空留巷顶板下沉的敏感度大小的影响因素依次为采高、充填体弹性模量、充填体宽度、直接顶厚度、巷内支护阻力、巷道宽度、煤帮侧向支护阻力,其关联度分别为0.96、0.73、0.68、0.52、0.28、0.13、0.04。研究结果可为有效控制沿空留巷围岩变形提供依据。     

锚杆支护巷旁充填沿空留巷技术研究

研究了锚杆支护巷道沿空留巷的支护与围岩相互作用关系,尤其是巷内锚杆支护对沿空留巷顶板及煤帮的作用机理,为沿空留巷围岩控制提供理论依据。结合工程实例,介绍成功应用锚杆支护、沿空留巷的工程实践。     

孤岛工作面柔模混凝土沿空掘巷围岩协同控制技术

为解决浅埋孤岛工作面无煤柱沿空掘巷围岩强烈变形难题,建立了沿空掘巷覆岩结构模型,分析了沿空掘巷覆岩结构、矿压特征及顶板结构断裂形态,确定了影响完全沿空掘巷围岩稳定性的影响因素。采用理论分析和数值计算方法,确定了支护体可缩量和充填体支护阻力,提出了强化锚固体系承载性能、加强顶帮结构和巷内柔性支护等围岩协同控制思路。研究结果表明：采用新型“三高”锚杆、大直径高预应力锚索及配件进行加强支护,有效控制巷道浅部和深部的变形破坏;要加强巷道帮顶协同控制,通过加强巷帮煤体的支护强度和范围,实现帮部对顶板有效的支撑作用;巷内超前临时支护能抵抗关键覆岩断裂下沉,避免巷道顶板强烈变形;三种支护方式在时空上相互协调,从而实现三种支护方式对沿空巷道的协同控制。现场工程验证表明,巷道围岩和墙体结构保持稳定,变形在可控范围内,巷道支护效果良好。     

贺西煤矿柔膜混凝土充填沿空留巷支护技术应用

贺西煤矿为提高煤炭回收率、降低巷道开掘成本，以3412工作面运输巷为工程背景，提出了柔膜混凝土充填沿空留巷方案，开发了柔膜混凝土充填沿空留巷支护技术，对3412工作面运输巷顶板和回采侧巷帮采用高预应力锚（网）索加强支护，采空区侧巷旁采用柔膜混凝土充填墙体+预留高强锚栓加强支护，巷内采用高阻力单体支柱进行临时加强支护。技术应用后，实现了3412工作面运输巷留巷围岩的稳定控制。     

厚煤层坚硬顶板工作面沿空留巷技术

以新超煤矿90101回风顺槽沿空留巷为工程背景,研究厚煤层坚硬顶板沿空留巷围岩稳定的问题,提出围岩控制的原理和技术:高预应力、适应沿空留巷大变形的巷内基本支护和高支撑阻力、可控制沿空留巷顶底板剧烈变形的巷内加强支护的巷内支护体系;高强度、快速增阻、可缩性好的巷旁充填体,良好的充填区域顶板维护和坚硬顶板的强制放顶卸压的巷旁支护体系。     

锚杆支护巷旁充填沿空留巷技术研究

研究了锚杆支护巷道沿空留巷的支护与围岩相互作用关系，尤其是巷内锚杆支护对沿空留巷顶板及煤帮的作用机理，为沿空留巷围岩控制提供理论依据。结合工程实例，介绍成功应用锚杆支护、沿空留巷的工程实践。