回撤通道保护煤柱应力分布及其影响因素分析

基于理论分析方法,针对综采工作面末采阶段老顶在回撤通道保护煤柱上方断裂这一破坏形式建立力学分析模型,研究了保护煤柱在这一破坏形式下的应力分布规律,并分析相关参数对保护煤柱应力的影响规律。研究结果表明,老顶在保护煤柱上方断裂时,应力峰值偏向辅回撤通道一侧,且老顶断裂位置和留设宽度对煤柱的应力分布形式影响很大,其对末采阶段保护煤柱和回撤通道的围岩稳定起关键作用,在进行回撤通道保护煤柱宽度设计时,应充分考虑上述因素对煤柱稳定性的影响,对保护煤柱留设宽度进行合理优化,保证工作面回撤过程中的围岩稳定性。     

强矿压工作面回撤通道失稳机理与注浆加固技术

为保证末采期间回撤通道的稳定性,实现安全高效的工作面回撤,以布尔台煤矿22206综采工作面为工程背景,对末采期间回撤通道围岩加固技术进行了研究。采用理论分析的方法建立了末采期间剩余煤柱力学分析模型,得到煤柱极限稳定时剩余煤柱宽度计算方法,确定了最佳注浆时机对应的位置。同时对比分析了注浆前后煤岩体单轴压缩应力应变曲线,得到注浆可有效提高煤岩体强度。最后结合布尔台煤矿22206综采工作面情况进行计算,确定工作面末采期间主回撤通道内最佳注浆时机为剩余煤柱宽度10.1m时,进一步设计了注浆参数开展了剩余煤柱注浆,结果表明,工作面末采期间对主回撤通道正帮及顶板注马丽散NS加固材料,能有效控制回撤通道剩余煤柱和顶板的稳定,实现安全高效、经济合理地搬家倒面。     

超长大采高综采工作面末采回撤调压关键技术研究

针对超长大采高综采工作面末采阶段的矿压调控问题,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,通过研究小保当煤矿112201工作面末采贯通阶段的围岩应力分布规律以及矿压显现特征,确定相应的矿压调节技术方案,有效调控末采阶段工作面的周期来压步距,维护了顶板岩层稳定性,实现了工作面柔性塑料网(宽15m×长360m)的顺利铺设。研究表明：工作面末采期间回撤通道的围岩应力将由回采帮向煤柱帮转移,加强回撤通道围岩支护强度,可保证回撤通道稳定性|通过调整工作面回采速度,改变周期来压位置和减小来压持续长度,可实现工作面的顺利挂网与贯通,对类似工作面设备的顺利回撤具有借鉴意义。     

预掘双回撤通道稳定性机理及控制技术研究

为解决预掘双回撤通道贯通时回撤通道围岩稳定性问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究分析了回撤通道贯通时围岩破坏机理、通道间合理煤柱尺寸、工作面贯通不同位置时围岩塑性区分布与应力分布规律。结果表明：主、辅回撤通道间煤柱理论宽度为20 m,此时煤柱内部应力分布呈现双峰状,辅助回撤通道围岩应力较小;20 m煤柱条件下,工作面进入末采期,主回撤通道围岩逐渐破坏,辅助回撤通道围岩塑性区范围较小,因此确定主、辅回撤通道间煤柱宽度为20 m。工作面末采期主回撤通道采用垛式支架加强支护,现场实测主回撤通道帮部最大变形量180 mm,巷道完整性较好。     

综采工作面末采及回撤矿压显现规律与顶板控制技术

神东矿区综采末采使用辅巷多通道回撤技术,通过对末采阶段和支架回撤阶段矿压显现规律的研究,提出了末采等压的顶板控制技术。以补连塔煤矿22303综采工作面为例,研究得出:在综采工作面末采贯通前需通过计算留预留一定尺寸的等压煤柱进行停采让压,当工作面来压后基本顶回转断裂,形成稳定砌体梁结构,在贯通时主回撤通道将不会来压,能够保证支架的安全回撤;当让压后工作面仍不来压,则工作面在回撤时将处于来压状态,需要加强回撤通道的支护强度,防止压架事故发生。     

特厚煤层综放工作面回撤通道支护技术研究

针对酸刺沟矿特厚煤层综放工作面回撤通道围岩支护与稳定的难题,基于现场实测和数值模拟,分析了回撤通道围岩的变形破坏特征,提出了回撤通道锚网索联合支护技术。结果表明:当工作面距离回撤通道30 m时,围岩塑性破坏范围开始增大,当工作面距离回撤通道10 m时,围岩塑性破坏剧烈,工作面贯通后,回撤通道顶板塑性区深度到达7 m,靠近煤壁侧的顶板破坏深度更深,煤柱帮塑性区深度达到3.5 m。根据回撤通道围岩变形破坏特征,坚持主控"顶板和煤柱帮"的原则,采用锚网索联合支护,并在6上109回撤通道成功应用,实现了工作面设备顺利回撤。     

顶板断裂来压力学模型及其在综放工作面末采阶段的应用

针对综放工作面末采阶段支架回撤过程中容易出现压架的问题,建立了顶板断裂来压力学模型,并根据顶板断裂前后的平衡方程推导出顶板在不同断裂形式下支护体、煤体内应力增量平均值的统一表达式。以神东矿区多通道快速回撤技术模式为研究对象,根据顶板断裂面与主回撤通道的位置关系分两种情况进行了力学分析,结果表明:工作面回撤停采的合理位置应能够使主回撤通道处于顶板断裂面以外;回撤期间利用停采让压原理调节周期来压步距,采取在主撤巷道内加强支护、控制贯通前后工作面高差等措施,能有效保证综放工作面末采阶段的安全高效回撤。     

基于能量计算的预掘回撤通道顶板下沉量分析

采用预掘回撤通道技术的综采工作面在末采阶段易发生顶板大变形而引发压架事故。本文基于工作面贯通后的3种基本顶破坏形式,建立了不同的回撤通道顶板力学模型,通过分析顶板变形过程中的能量释放与做功过程,求得不同基本顶破坏形式下的回撤通道直接顶下沉量。结合张家峁煤矿N14201工作面回撤通道顶板大变形案例,分析了不同顶板力学模型的影响因素,发现基本顶破断位置、关键块及其上覆岩层厚度、关键块回转角和支护强度对回撤通道顶板下沉量影响显著,确定了张家峁煤矿N14201工作面发生压架事故的原因,即基本顶在保护煤柱上方4～6 m范围内破断以及上部3^-1煤层开采导致主关键层破断失稳。     

超大采高综采工作面回撤通道支护技术研究

为实现榆神矿区8.2 m超大采高工作面大型设备安全高效回撤,以金鸡滩煤矿12^-2108工作面回撤通道为工程背景,采用理论计算、数值模拟和现场矿压实测的方法,研究工作面末采阶段基本顶周期来压规律与顶板断裂位置,得出末采阶段基本顶周期来压步距19.3 m,工作面推进距主回撤通道7.9 m时受动压影响剧烈,在贯通前2 m处来压结束,运用停采等压技术证明工作面与回撤通道贯通时无须等压,同时确定基本顶下一次周期来压断裂位置位于主、辅回撤通道中间煤柱约4.8 m处,工作面最终实现了无来压贯通。基于采场矿压规律研究,回撤通道创新性地提出采用恒阻大变形锚索+钢带十字链接按A,B、C三个不同应力分区支护整体受力的新设计方法,通过现场实测应用得出：C区域的锚索伸长量大于B和A区域,越靠近工作面侧锚索下沉量越大,位于回撤通道中部（C区）靠近回采侧恒阻锚索最大延伸量达到180 mm,而垛式支架撤出后大断面巷道一侧邻空成悬臂梁,此时恒阻大变形锚索完全受力,回撤通道顶板整体向采空区倾斜的现象,证明支架撤出过程中恒阻锚索能够保持顶板临时稳定性,保证了顶板没有出现冒顶现象,底板、抹角、帮角基本没...     

基于顶板断裂分析的综采大断面回撤通道协同控制技术

为了解决大断面回撤通道传统支护工艺准备时间长、成本高等问题,基于顶板断裂位置分析,提出一种切顶卸压联合“桁架-锚索-支架”的回撤通道协同控制技术。研究表明：工作面基本顶断裂位置对回撤通道围岩受力具有重要影响,基本顶超前断裂,顶板断裂线位于回撤通道煤柱上方时,回撤通道支护最为困难。据此,首先采用水力压裂技术超前预裂工作面基本顶,限定顶板断裂线远离回撤通道,降低覆岩大结构影响,解除回撤通道的区域应力环境;其次,采取“桁架-锚索-支架”组合支护形式,保障回撤通道围岩小结构的稳定。该技术在葫芦素煤矿21103工作面回撤通道进行了工业性试验,相较常规支护技术,回撤通道协同控制技术成本低、支护效率高,巷道围岩变形量小,保障了工作面的快速回撤。