迎回采工作面沿空掘巷围岩稳定控制技术研究

采用FLAC3D模拟12504工作面胶带运输巷在工作面前方30m和邻近工作面后方30m范围的垂直应力和围岩变形量,对沿空巷道失稳机理进行分析。通过运用锚网索+梯子梁支护、留设合理煤柱尺寸、高水速凝材料注浆加固煤柱、单体支护+π梁钢加固顶板等措施来提高沿空巷道稳定性,巷道围岩变形量监测结果表明,巷道围岩控制技术有效提高了沿空巷道稳定性。     

高瓦斯矿井大断面煤巷沿空留巷技术研究与应用

以高瓦斯矿井屯兰煤矿大断面煤巷沿空留巷为研究对象,建立了沿空留巷围岩结构模型,分析了沿空留巷巷旁充填体的作用机制,提出了巷内基本支护采用锚杆索配合钢梁、金属网联合支护,巷旁采用混泥土膏体材料充填,以及充填体锚带网外加固、钢筋网内加固和注浆密封的沿空留巷围岩控制技术。井下实践结果表明:沿空留巷顶板离层最大值为40mm,顶底板移近量最大为17cm,两帮移近量最大值为25cm,工作面上隅角瓦斯浓度为0.45%~0.75%,实现了高瓦斯矿井大断面煤巷沿空留巷技术的成功应用。     

沿空留巷巷内顶板锚网支护优化设计

为了减少待充填空间顶板离层和下沉量,确保架后挡矸和挂模作业安全,对充填作业空间进行锚网支护设计,对初期顶板支护方案存在的问题进行了分析,结合沿空留巷充填柔模损坏情况和沿空留巷效果,对充填作业空间进行改进优化,然后提出了2种支护改进方案:在留巷待浇筑空间永久加强支护采用锚索梁支护和留巷待浇筑空间顶板永久加强支护采用锚索和锚杆配合锚索梁支护,研究得出:顶板锚网支护劳动强度降低、材料成本降低,采空区垮落裙带关系降低,降低架前顶板锚网支护工作压力,保证锚网支护速度能够适应工作面推进速度,保证工作面能够实现快速掘进。     

沿空留巷充填区域松软顶板控制技术研究

保持沿空留巷充填区域松软顶板的相对完整与稳定是沿空留巷技术成功的关键因素。分析了充填区域松软顶板受载与变形规律,将充填区域松软顶板分为充填体上方顶板离层区、留巷上方顶板拉破坏区、实煤体上方肩角剪切破坏区等3个区域。提出了增设特种支架、铺设柔性网、高预应力高刚度锚索及时支护、高水材料构筑巷旁充填体及时支撑顶板、控制合理的一次充填长度等充填区域顶板稳定控制技术,实现了沿空留巷充填区域松软顶的稳定与传递载荷的作用。经新元矿3107工作面沿空留巷实践,效果良好。     

沿空留巷围岩变形特征与控制技术研究

沿空留巷受两次工作面采动影响,巷道变形量大,为了研究沿空巷道围岩变形规律和控制技术,本文采用FLAC3D模拟上煤层回采后,本煤层一次回采巷旁充填、二次回采时应力位移变化情况。由模拟可知,伴随回采工作面的推移以及构筑巷旁充填体,工作面后方覆岩逐渐垮落,距后方100m后,上覆岩层基本稳定。采用锚网索支护和注浆加固提高沿空巷道承载能力,通过监测围岩变形量可知,支护取得了良好效果,能为类似条件下沿空留巷围岩控制技术提供借鉴。     

三河尖矿深部沿空留巷围岩控制技术研究

为了有效控制深部沿空留巷围岩变形问题,分析了深部沿空留巷的围岩变形规律,提出了深部沿空留巷围岩控制技术,即采用高强高预应力锚杆支护技术、充填区域顶板控制技术、充填体预应力承载结构和动压作用期间单体液压支柱加强顶底板支护等控制技术。实践表明:该技术有效地维护了巷道围岩稳定,最终两帮变形量小于550 mm,顶板底变形量小于1 200 mm,主要以底鼓为主,经卧底后可满足下一工作面回采要求,取得了很好的沿空留巷预期效果。     

固体充填采煤沿空留巷顶板下沉影响因素研究

为研究不同因素对固体充填采煤沿空留巷顶板下沉的影响,分析了固体充填采煤沿空留巷的覆岩移动特征,基于Winkler地基假设,建立沿空留巷顶板力学模型。以济三煤矿63下04(南)-2运矸巷为工程背景,分析探讨巷道宽度、巷旁支护阻力、巷旁支护体宽度、采空区充实率与巷道上覆顶板下沉的关系,结果表明:顶板下沉量随巷道宽度的增加而增加、随巷旁支护阻力增加而减小、随巷旁支护体宽度增加而降低、随充实率的增加而降低。现场实践中,巷道宽度4.2m,巷旁支护体宽度4.5m,采用锚带网联合支护对巷道进行加固,采用垒砌矸石墙加混合充填体的综合支护方式进行沿空留巷的巷旁支护,实测得工作面后方留巷巷道两帮最大移近量230mm,顶板最大下沉量300mm。     

柔模混凝土沿空留巷稳定性监测方法应用

介绍了柔模混凝土沿空留巷围岩稳定性监测内容、监测仪器及方法。榆家梁煤矿43308沿空留巷工作面巷内采用锚网索支护,巷旁采用柔模混凝土墙支护,监测结果表明:巷道顶板最大下沉量为160 mm,墙体最大应力10 MPa,单体滞后临时支护长度100 m,围岩活动在巷道后方180 m处趋于稳定。     

综采工作面沿充留巷围岩稳定性研究

采用理论分析方法对沿充留巷与沿空留巷二者巷道顶板压力进行计算对比分析。结果表明:沿充留巷与沿空留巷相比,在具有沿空留巷优势的同时,对采空区顶板有减压降沉的特点。计算沿空留巷顶板压力为P=212.94~358.54 MPa,沿充留巷顶板压力为P=161.98~256.62 MPa。可以看出充填体对采空区覆岩产生支撑力,有效减缓顶板下沉量,降低顶板压力。以金谷煤矿为工程背景,基于沿充留巷顶板压力理论计算值以及矸石充填开采技术特点,对巷道进行组合支架留巷、辅助支护以及巷旁注浆加固综合设计有效控制11101工作面矸石充填过程中巷道围岩变形量,确保巷道围岩稳定性。     

顶板减沉沿空留巷技术研究与应用

为解决新安矿沿空留巷变形严重、围岩稳定性无法保障等问题,结合8#煤层综三工作面地质条件,进行顶板减沉沿空留巷技术研究。该研究以自主研发的粉煤灰基胶结材料构筑巷旁充填体,超前工作面于巷旁支护采空区侧施工顶板深钻孔,弱化充填体及采空区上方顶板联系。数值模拟表明该技术的应用使巷旁充填体侧顶板下沉量及其帮变形量分别降低了44%和27%;现场应用效果表明该技术极大改善了新安矿沿空留巷围岩控制效果。     

沿空留巷关键块的稳定性力学分析及工程应用

由于巷旁充填初期充填体承载能力较低,保持沿空留巷期间工作面端头关键块的稳定至关重要。通过建立沿空留巷关键块结构力学模型,基于关键块滑落失稳及挤压变形失稳的判别条件,推导出巷旁支护阻力的计算公式。以淮南谢一矿512(5)工作面机巷作为工程背景,研究了煤帮支护阻力、巷内支护阻力、巷旁支护阻力及充填体宽度对关键块的稳定性影响。研究结果表明,巷内支护采用具有较高主动支撑力的支护,煤帮采用高预应力、高强度锚杆加固,以及巷旁支护选用早期强度高、增阻速度快的充填材料,有利于提高关键块的稳定性。在获得以上研究结果的基础上,对512(5)工作面机巷沿空留巷支护参数进行设计。工程实践表明,采用锚带网索巷内基本支护、巷内分区分级加强支护及膏体材料泵送充填工艺系统是合理可行的,在巷内支护阻力不低于0.15 MPa,巷旁支护阻力不低于3.5 MPa的条件下,充填体宽度取2.5 m能够保证沿空留巷期间关键块的稳定。     

深井孤岛煤柱工作面沿空留巷支护技术研究

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景，探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理；构建沿空留巷围岩力学结构模型，计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度，并通过FLAC^3D软件模拟、现场监测验证了充填体宽度和强度的合理性。研究结果表明：孤岛煤柱工作面沿空留巷采用高水充填材料巷旁充填技术，以充填袋成形方式进行充填，可使充填体有效接顶；采用“锚杆锚索联合支护+巷旁充填体”方式进行煤柱中巷支护时，合理的充填体宽度为4.0 m,应力达到8.0 MPa时巷道变形趋于稳定。现场监测结果表明：23下工作面开采30 d内，煤柱中巷最大顶板下沉量不超过50 mm,充填体帮部变形不超过40 mm;回采结束后30 d内，顶板下沉量不超过20 mm,充填体帮部变形量最大为348 mm,煤帮变形量较小，最大处为150 mm,沿空留巷效果良好。     

松软煤层留底煤巷道沿空留巷底板加固技术研究

针对松软煤层沿顶掘进留底煤巷道条件下的沿空留巷巷道底鼓,提出了一种钢筋混凝土灌注桩加固底板方案。在超前回采工作面巷旁支护体下方钻孔,钻孔穿过底煤至基岩以下约500 mm,钻孔内放入钢筋笼并且浇筑混凝土形成钢筋混凝土灌注桩,待工作面回采后使得巷旁支护体处于灌注桩上方。文章主要依托霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷进行工业性实践,通过对沿空巷道围岩的收敛变形量进行观测,没采用底板加固段巷道底鼓量约稳定在350 mm,采用钢筋混凝土灌注桩加固底板后巷道底鼓量约稳定在100 mm。结果表明:钢筋混凝土灌注桩加固底板方案能够有效控制沿顶巷道条件下沿空留巷的底鼓。     

沿空留巷锚杆（索）主动支护巷道顶板离层分析

顶板离层是沿空留巷锚杆和锚索支护巷道最大的安全隐患之一,如何有效进行巷内锚杆（索）支护和巷旁支护,是消除巷道安全隐患最有效的措施之一。文中分析了沿空留巷与实体煤巷和沿空煤巷顶板离层形成原因的异同,建立了锚杆（索）主动支护沿空留巷的离层临界力学模计算型;在此基础上,通过简化计算,得出沿空留巷顶板岩梁平衡公式,求解了沿空留巷顶板离层临界值数学表达式;最后根据四川达竹金刚煤矿3117工作面的地质条件,试算了沿空留巷顶板离层值,并在该工作面沿空留设的运输巷进行现场顶板深基点离层实测,实测结果吻合了建立的沿空留巷顶板离层表达式的计算结果,并详细分析了巷道各测区顶板离层的发育规律。为同类型的沿空留巷锚杆（索）支护巷道的工作面沿空留巷的安全留设提供了参考经验,为巷道顶板离层临界值的估算提供了理论计算和实践检验。     

高瓦斯3206工作面沿空留巷围岩控制研究

基于南阳煤矿+3206沿空留巷所处的工程地质条件,分析了留巷变形特征、煤帮垂直应力分布规律,得到煤帮的破裂区、塑性区范围为1.63 m、2.56 m,并分析了巷旁支护的作用机制,制定了沿空留巷不同采动时期的支护方案并进行现场监测。结果表明：在超前压力影响下顶板总离层量为116 mm;滞后工作面120 m时,顶板总离层量为302 mm;顶板、煤帮、柔模充填体、底板变形量分别为103 mm、30 mm、19 mm、361 mm,巷道围岩控制效果较好。     

沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层力学分析与工程应用

以兴无煤矿厚层直接顶中厚煤层沿空留巷和余吾煤业综放沿空留巷为工程背景,建立了沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层力学模型,推导得到了沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层量的计算式,确定了充填区域锚索锚固区内外顶板离层量的影响因素及影响规律。结果表明:各支护因素对顶板离层量的影响程度依次是巷内顶板支护强度充填区域临时支护强度充填区域外侧临时支护强度充填区域锚索支护强度实体煤帮支护强度;各几何因素对顶板离层量的影响程度是充填区域外侧宽度充填区域宽度;沿空留巷宽度对充填区域顶板离层影响规律与基本顶在采空区侧侧向破断位置有关。基于此,提出了沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层分区分阶段控制对策,并成功应用到兴无煤矿厚层直接顶中厚煤层沿空留巷和余吾煤业综放沿空留巷中。     

砌块充填沿空留巷底鼓大变形控制技术研究

针对传统砌墙沿空留巷矿压显现剧烈，巷道出现明显顶板下沉、底鼓、两帮挤出、墙体破损，巷道返修率高严重影响巷道的正常使用的问题，通过理论分析、数值模拟及矿压监测等研究方法对砌块充填沿空留巷条件下底鼓大变形控制技术进行了研究。提出了“顶板预裂爆破卸压技术+ 顶板关键部位加强支护技术+砌块上方柔性让压支护技术+砌块墙体双控锚杆支护技术”底鼓大变形综合控制技术体系。通过上述技术实施，切断了顶板的应力传递降低了顶板的压力，改善了围岩应力条件，提高了巷道顶板及墙体的稳定性，实现了让压支护。通过现场监测表明，底鼓大变形综合控制技术巷道锚索应力值降低34%，底鼓变形量降低77%，巷道高度和宽度满足安全生产需求。研究成果对其他类似地质条件下砌块充填留巷底鼓大变形控制具有一定的参考意义。     

孤岛综放工作面小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

为提高同宝煤业15106孤岛工作面煤炭资源回收率,提出采用留小煤柱沿空掘巷技术施工辅运顺槽。通过理论计算和数值模拟分析确定了小煤柱宽度为8 m,并提出了“锚网索+煤柱侧锚索梁加固+破碎区段煤柱侧巷帮注浆加固”的联合支护方案。应用结果表明：煤柱帮和实体煤帮最大位移量分别为223.56 mm、68.36 mm,顶板最大下沉量为216.52 mm,底鼓量最大值为172.54 mm,沿空巷道围岩变形控制效果显著。此外,采用小煤柱沿空掘巷技术后,区段煤柱宽度由25 m缩小至8 m,可多回收煤柱资源约10.15万t,经济效益显著。     

深部高应力矿井柔模混凝土沿空留巷技术研究

以某深部高应力环境下矿井的沿空留巷为背景,在前期锚、网、索联合基本支护及超前补强支护的基础上,采用柔性模板构筑沿空留巷的混凝土墙.利用先柔后刚的巷旁支护特点,有效控制了深部高应力沿空留巷的围岩剧烈变形.矿压监测结果表明:最大顶板下沉量411 m m,最大底臌量1486 m m,最大帮臌量616 m m,消除了周期性压力...     

普通混凝土巷旁充填沿空留巷试验

基于缓斜中厚煤层综采工作面沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特征,分析了采用普通混凝土进行巷旁充填沿空留巷的可行性,提出了支护体的特点和性能要求,并设计出合理、经济的支护体系。试验表明,采用普通混凝土巷旁充填结合巷内锚、网、索联合支护、巷旁充填体两侧采用单体液压支柱临时支护以及采空区侧用锚索加强支护的护巷方式,充分弥补了普通混凝土初凝时间长、初期强度低的缺点,能有效地控制顶板岩层。