坚硬顶板条件沿空留巷技术研究及应用

 针对坚硬石灰岩顶板的特点,采用理论分析、数值模拟等研究方法对坚硬石灰岩顶板条件下沿空留巷技术进行了研究。通过对巷旁充填沿空留巷方法与人工放顶卸压沿空留巷方法的可行进行分析,确定了巷旁采用强制放顶的沿空留巷方法,设计了支护方案;通过数值模拟研究,分析了巷旁人工放顶条件下沿空留巷围岩应力分布规律,得出了巷道围岩变形规律,论证了放顶卸压法沿空留巷的可行性;通过工业性试验,得到了石灰岩顶板条件下沿空留巷矿压显现规律。     

薄煤层石灰岩顶板巷旁充填沿空留巷关键参数研究与应用

以南屯煤矿3602工作面巷旁充填沿空留巷为工程背景,对薄煤层石灰岩顶板巷旁充填沿空留巷关键参数进行研究。通过室内试验测试石灰岩顶板的物理力学性质,并分析留巷过程中石灰岩顶板垮落形式,建立巷旁充填沿空留巷切顶力学模型,确定薄煤层石灰岩顶板巷旁充填沿空留巷的关键参数为巷旁充填体的切顶阻力和宽度,并给出相应的切顶阻力计算式。研究结果表明:当直接顶厚度远大于煤厚时,巷旁充填体应具有足够的切顶阻力和适当的宽度,满足直接顶在采空侧被整体切落的要求。研究成果在现场实践中成功应用,对于巷旁充填沿空留巷技术在薄煤层开采中的推广应用具有重要借鉴意义。     

软底石灰岩顶板沿空留巷综合支护技术

针对软底坚硬顶板沿空留巷悬顶时间长,悬顶距大,底板松软,易造成巷道端头部位支护强度不足及顶板来压时沿下帮煤壁折断问题,提出"提高支护强度,强力实现沿空切顶"的支护理念;设计了单体液压支柱切顶与锚网护顶、混凝土垛切顶与锚网护顶、密集单体液压支柱切顶与锚网护顶3种巷旁支护方案;以滨湖煤矿泥岩底板石灰岩顶板沿空留巷为例,通过数值模拟和现场监测表明锚网+单体液压支柱切顶与锚网护顶为最优支护方案,可有效控制巷道顶板下沉并实现切顶。     

云盖山一矿切顶卸压沿空留巷技术应用实践

为了解决云盖山一矿工作面采掘接替紧张问题,以22202工作面运输巷为例,进行了沿空留巷应用研究,提出了切顶卸压沿空留巷分段式支护技术,并进行了现场应用。应用结果表明:采用切顶卸压技术能有效切断沿空留巷顶板,待工作面推进后,沿空留巷顶板沿着切缝线断裂;采用三段式支护巷道,有效控制了沿空留巷围岩变形;切顶卸压沿空留巷技术应用后,现场留巷效果较好。     

龙滩矿沿空留巷顶板突变式变形规律与复合支护切顶技术

针对沿空留巷顶板卸压效果难以保障、围岩控制效果差等问题,以龙滩矿沿空留巷为工程背景,通过对沿空留巷顶板变形规律进行全过程监测,揭示了沿空留巷采动影响期间的顶板突变式变形规律,获取了顶板发生突变式变形的关键时机。结果表明：在切顶爆破卸压条件下,测站处沿空留巷顶板最大下沉量虽然在工程允许范围内,但都出现了2次明显的突变现象,主要是超前支承压力的影响和留巷区域顶板悬顶结构失稳分别导致。据此,形成了分阶段复合支护切顶技术,以对抗2次顶板变形突变,第1阶段采用增效锚固切顶长锚索,第2阶段采用切顶支柱与半封闭式小型框式切顶支架。工程监测结果表明,复合支护切顶卸压效果良好,留巷围岩可较好的保持稳定。     

龙滩矿沿空留巷顶板突变式变形规律与复合支护切顶技术

针对沿空留巷顶板卸压效果难以保障、围岩控制效果差等问题,以龙滩矿沿空留巷为工程背景,通过对沿空留巷顶板变形规律进行全过程监测,揭示了沿空留巷采动影响期间的顶板突变式变形规律,获取了顶板发生突变式变形的关键时机。结果表明:在切顶爆破卸压条件下,测站处沿空留巷顶板最大下沉量虽然在工程允许范围内,但都出现了2次明显的突变现象,主要是超前支承压力的影响和留巷区域顶板悬顶结构失稳分别导致。据此,形成了分阶段复合支护切顶技术,以对抗2次顶板变形突变,第1阶段采用增效锚固切顶长锚索,第2阶段采用切顶支柱与半封闭式小型框式切顶支架。工程监测结果表明,复合支护切顶卸压效果良好,留巷围岩可较好的保持稳定。     

无煤柱综采工作面沿空留巷支护方案

为了保证8305综采工作面安全高效回采,提高沿空留巷围岩稳定性,通过技术研究决定对8305综采工作面沿空留巷(5305巷)进行切顶卸压,并对其顶板提出了“恒阻大变形锚索支护+巷道临时支护”联合加强支护措施,通过实际应用,切顶卸压降低了沿空留巷顶板应力集中破坏作用,联合支护方案提高了顶板稳定性,取得了显著应用成效。     

直覆厚硬顶板沿空留巷巷旁支护方式研究

巷旁支护体成功切顶是直覆厚硬顶板沿空留巷成功的关键。通过建立沿空留巷上覆岩层结构力学模型,分析了不同巷旁支护方式下顶板破断结构,得到了强力切顶支柱能够减小顶板悬露长度;在上述研究的基础上,以某矿10106工作面沿空留巷为背景,采用数值模拟方法分析了2.4 m和3.0 m充填体、强力切顶支柱巷旁支护时支护体的应力状态及巷道围岩变形特征,得到了强力切顶支柱是具有高初撑力、高阻让压和恒定支护阻力的支护体,能够及时切顶,保证留巷稳定。现场监测表明,强力切顶支柱能够保证较好的留巷效果,满足安全生产的需要。     

切顶卸压沿空留巷施工方案优化研究

以2901运输巷为例,对切顶卸压沿空留巷施工方案进行优化,基于2901运输巷工程概况,优化了切顶卸压沿空留巷支护技术,主要为顶板补强及切顶卸压锚索加固技术、巷道临时支护设计及巷旁挡矸支护设计,设计了顶板预裂切缝方案,主要为预裂切缝孔深、双向聚能爆破预裂技术及爆破预裂切缝施工工艺等,并进行了现场巷道围岩监测。研究结果表明,优化后的切顶卸压沿空留巷施工方案可有效指导矿井安全生产。     

沿空留巷技术在综采放顶煤工作面的研究与实践

以3313轨道运输顺槽沿空留巷为工程背景,通过高强度、高预应力的大断面巷道基本支护和针对沿空留巷顶底板剧烈变形的超前补强支护体系;合理严谨的超前切顶卸压体系;三维纺织结构混凝土支护体系;沿空留巷内顶板加强支护体系的实施,成功实现厚煤层坚硬顶板综采放顶煤工作面沿空留巷围岩的稳定控制。     

韩家湾煤矿切顶卸压沿空留巷技术应用

为进一步提高煤炭资源回收率,以韩家湾煤矿214201工作面应用沿空留巷开采技术为背景,为确保工作面成功留巷,在工作面实施爆破切顶卸压技术实践。结合煤层顶底板岩石物理力学性质,通过理论分析与现场试验确定切顶卸压爆破技术参数,在实施爆破切顶前采用恒阻大变形锚索加强切顶侧顶板支护,之后采用爆破切缝技术定向切顶卸压。现场监测结果表明,爆破切顶卸压之后,顶板能够按照预定的方向切缝,在工作面回采过程中,通过对留巷支护参数及形式的设计,最终所留巷道效果明显,达到了沿空留巷的目的。     

直覆厚硬顶板无煤柱留巷技术

为解决10 m厚石灰岩直覆顶板开采隐存的采空区顶板大面积悬顶、瓦斯积聚超限及留设煤柱导致应力集中等灾害问题,提出无煤柱沿空预裂切顶留巷技术。对留巷巷道顶板实施超前预裂,切断巷道顶板与采空区直接顶、基本顶的联系,周期来压作用下沿预裂面垮断,构筑的充填墙体隔断采空区并支撑上位岩层,改善巷道围岩应力环境。基于该方法的无煤柱留巷关键技术已在晋城矿区得到推广应用。     

金谷矿预裂切顶沿空留巷巷旁切顶阻力及支护方案确定

为了使煤炭资源得到充分回收,缓解煤炭资源短缺的问题,在山西金谷煤矿10901采煤工作面采用前预裂切顶卸压沿空留巷技术,在介绍预裂切顶沿空留巷技术原理、施工工艺流程的基础上,结合该工作面地质条件,以结构力学理论为基础,分析采煤工作面沿空留巷巷旁切顶阻力计算模型,并通过计算得到巷旁切顶阻力为460 kN,在此基础上,详细设计了沿空留巷旁单支护技术方案。将巷旁支护方案应用到井下工程实践,采用现场检测的手段对巷道围岩移动变形进行监测,发现巷道顶底板位移和两帮位移均在合理范围内,满足下区段的工作面生产要求。     

沿空留巷锚杆支护技术研究及应用

分析沿空留巷巷内支护存在的问题，从提高巷道围岩自身强度及巷内支护对顶板支撑力出发，提出了沿空留巷巷内采用锚杆支护技术。工程应用表明，锚杆支护巷道沿空留巷，有效切落了采空区侧顶板，减小了巷旁支护体载荷；沿空留巷维护效果表明，该技术在留巷期间有效控制了巷道变形，提高了沿空留巷围岩整体稳定性。     

新义煤矿切顶留巷技术应用研究

为解决新义矿采掘接替紧张的问题,采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在该矿进行切顶留巷试验研究。首先,介绍切顶留巷技术原理、工艺流程及切顶留巷关键技术;其次,结合该煤矿工程地质条件,采用理论分析计算和现场爆破试验等方法,得出顶板预裂切缝高度为15 m、切缝角度为10°、锚索长度为10 m和7.3 m交叉使用等关键参数与技术,单孔最优装药结构为7＋6＋5,孔间距300 mm。留巷稳定后,顶底板最大移近量为400 mm,监测结果表明:切顶卸压条件下,留巷效果满足生产需求。     

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。     

型钢巷旁支护沿空留巷技术研究及应用

为了保证坤龙煤业沿空留巷的成功应用,以该矿回采巷道为例,提出切顶卸压与巷旁支护技术相结合的方案,并通过数值模拟和理论计算的方法进行论证.结果表明:采用聚能预裂爆破解决了沿空留巷采空区侧的悬顶问题,使沿空留巷处于压力降低区;采用锚索及U型钢支架解决了沿空留巷的巷旁支护与巷内加强支护;采用钢筋网、高强纤维布、聚氨酯喷涂材料...     

缓倾斜厚煤层回风巷切顶成巷技术应用研究

切顶卸压自动成巷技术能大幅提高采区煤炭采出率、降低巷道掘进率,为进一步扩大该技术的试用性范围、完善其应用体系,以益新煤矿43073工作面缓倾斜厚煤层拱形断面回风巷为例,开展该地质条件下的技术应用研究。在对倾斜及缓倾斜煤层切顶成巷技术应用难点进行分析的基础上,对试验工作面留巷切顶进行设计,并采用数值模拟方法对切顶效果进行模拟验证;对缓倾斜厚煤层拱形断面上巷切顶留巷配套适应性技术进行总结,设计得到各项技术的关键参数;于试验工作面进行了实践验证,留巷变形及工作面矿压监测显示留巷整体变形量较小,切顶卸压效果明显,留巷可以满足相邻工作面的复用需求。     

沿空巷道切顶围岩变形控制机理及工程应用

为减少薄-中厚煤层开采工作面区段煤柱损失,提出了切顶法沿空成巷无煤柱开采技术,即在上区段回采工作面运输巷内,采用张拉聚能爆破在运输巷顶板与采场侧向顶板间形成一条切缝结构面,该结构面可阻滞采场侧向顶板移动压力向沿空巷道围岩的传递,并促使侧向顶板沿切缝切落,切落矸石则隔断采空区而形成运输平巷采空区侧巷帮,矸石碎涨后充填冒落空间支撑上位岩层继续移动,从而实现沿空巷道稳定。沿空巷道切顶力学模型的理论与数值分析结果显示,巷旁爆破切缝将可传递采场岩层移动变形压力的岩梁结构改变为沿切缝切落的短臂岩梁结构,大大降低了沿空巷道受采场侧向岩层移动变形压力的作用,减小了沿空巷道围岩压力及变形量。基于该原理提出的巷内加强支护、巷旁密集支护、巷道顶板切缝等主被动联合切顶技术,在各种不同条件下薄煤层、中厚煤层切顶成巷工程实践中均取得了良好效果,实践表明,该方法可有效降低采场岩层移动对沿空巷道产生的压力,减小沿空巷道围岩变形。