充填技术在综放工作面过废弃井筒和旧巷的应用

针对综放工作面过废弃井筒和旧巷易造成支架失稳及采动压力影响等问题,采用充填方式分别对回风立井井筒内3#煤层顶板以上20m范围及旧巷道进行治理,在巷道构筑密闭墙,使用水泥粉煤灰浆液分别对井下旧巷和井上井筒充填。根据现场实测,工作面支架工作阻力变化幅度不大,未发现异常情况。     

回风立井过空巷支护技术研究

西山煤电鸿兴煤业有限公司基建矿井在回风立井井筒施工过程中与原整合矿瑞祥煤业小窑2#、3#煤层采空区贯通。本文通过对巷道支护技术方案比较,确定对采空区进行封闭,并对回风立井井壁35m范围内井筒进行加固和特殊技术支护处理,依据回风立井实际揭露采空区情况,共采用3种支护方式对井筒进行支护,以确保回风立井不受采空区空巷等的影响而正常使用。     

综采工作面跨废弃井筒技术探析与应用

针对后堡矿综采工作面回采中遇JH废弃井筒,在分析井筒、现有巷道及顶底板等开采技术条件基础上,提出综采工作面跨废弃井筒加固技术方案,即在井筒与煤层交汇处的底部采用井型木垛、锚网梁+混凝土浇筑加强支护,顶部采用锚网梁、锚索+弧形钢梁、井型钢梁、工字钢排梁密铺护顶及混凝土浇筑加强支护,形成主动支护与被动支护相耦合的整体支护方式,并在顶部充填马丽散的综合技术方案。工程实践证明,该技术方案即能保证综采工作面高效、安全、平稳跨过井筒,又能提高资源回收率,为类似条件矿井跨废弃井筒开采或回收井筒煤柱提供技术支持及施工借鉴。     

上行开采工作面顺槽支护方案及实践

象山矿南二上山采区采用上行开采,3#煤层与下部5#煤层间距17~26 m,21305工作面位于5#煤层采空区顶板强裂隙带内,煤层及顶底板破碎,开掘巷道具有一定的风险。为了确定21305工作面顺槽的合理位置和支护方案,在明确工作面工程背景后,预判了裂隙带内3#煤层及顶底板完整性及开采可行性;分析确定了顺槽的合理位置,最终确定了顺槽合理支护方案,并对巷道掘进期间的问题及维护进行了介绍。分析认为,下部煤层开采后对上煤层破坏影响程度较小,上部3#煤层可进行正常掘进;设计21305工作面顺槽内错10 m,位于悬伸段内10~14.4 m处,此处3#煤层及顶底板比较完整,巷道稳定性较好,适合布置顺槽;顺槽采用该支护方式后,巷道掘进期间顶板无安全事故,但在后期掘进期间需加强顶板矿压观测,当围岩条件发生变化时,需及时调整支护参数以确保工作面顶板支护的安全可靠。     

李粮店煤矿主井井筒全深冻结方案探讨

李粮店煤矿主立井井筒检查孔揭露第四系和新近系厚度为479.2 m,二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水层涌水量为41.58 m3/h,井筒深度为755.5 m,此条件下基岩段是采用普通法施工还是冻结法施工则存在较大争议.结合国内外技术现状和同矿区现有井筒设计及施工经验,在对投资、工期、风险、注浆、二次冻结等方面进行综合比较后,考虑对主井井筒采用全深冻结法施工.     

风化带井颈段涌水综合治理

新城金矿5号立井开挖至4m深时,开始出现涌水。井筒所在位置,砂层和风化带较厚。涌水如不加以治理,随着井筒下掘,还会下渗,给后续施工带来困难。根据具体情况,临时锁口处采用混凝土封水层封水;井颈段采用多种临时措施治理涌水;井筒施工到基岩段后,进行壁后注浆封水,有效地治理了风化带处井颈段涌水,确保了井筒施工安全和工程质量。     

深立井井筒揭穿低透气性突出煤层综合防突技术

随着我国煤炭地下开采水平的提高,煤炭开采深度加大,深立井井筒的建设工程逐年增多,深部煤层的透气性低、瓦斯压力大等增加了立井施工困难。本文以顾桥矿深部进风井井筒揭穿6＃煤层为例,提出并采用了扩孔、深孔爆破以及边抽边掘综合防突技术,瓦斯抽采纯量提高了1～2倍,煤层瓦斯含量由12.7 m3/t降低至0.38 m3/t ,瓦斯压力由5 M Pa降低至0.53 M Pa ,有效地消除了煤层的突出危险性,保障了工作面安全高效揭穿突出煤层。     

大倾角厚煤层超高水充填试验研究

针对新光集团淮北刘东煤矿煤层倾角较大、煤层较厚的情况,根据超高水充填材料性能的特点,提出了采煤工作面采用跳采方式、预留煤柱开放式充填工艺。试验研究确定了工作面推进距离为15 m,留5 m煤柱作为充填的挡浆墙。试验结果表明,在大倾角、厚煤层和顶板较破碎等复杂地质条件下,预留煤柱开放式超高水材料充填开采技术显示出较好的适用性,具有良好的技术、经济和社会效益,为类似条件下的煤矿“三下”开采提供了重要借鉴。     

郭家沟煤矿工业场地位置及井田开拓方式选择

 针对郭家沟沟口和大沟沟口两个工业场地位置选择方案,结合确定的立井开拓方式、矿井井型、煤层赋存条件、开采技术条件、井筒提升设备、井下开拓布置、回采面装备水平和井筒检查孔资料等因素,设计考虑了郭家沟沟口立井单水平开拓方案和大沟沟口立井多水平开拓方案两个方案,并进行技术经济比较,最终选用郭家沟沟口立井单水平开拓方案。     

东荣一矿“天窗”下充填安全开采上限研究

针对双鸭山东荣一矿"天窗"下压煤,导致生产接续紧张的实际问题,采用粉煤灰基胶结充填法提高安全开采上限。通过等价采高模型分析得出9#煤层充填开采顶板最终下沉量为1.38×10-3 m,顶板保持完整,煤体上覆岩层稳定,抑制了导水裂隙带;当全部煤层充填开采时,安全开采上限可提高至保护层底界面标高-127 m处,增加可采储量15.3 Mt;生产实践和FLAC3D数值模拟验证结果表明:随采随充时顶板稳定不会产生塑性破坏,为类似条件矿井充填开采提供了借鉴范例。     

越界开采引起既有井筒垮塌的力学分析及修复实例

以某煤矿副立井井筒垮塌事件为背景,分析了立井井筒垮塌机理和修复方案。研究表明造成副井井筒垮塌主要是由于邻近小煤矿越界开采引起。结合越界开采扰动分析,建立了井筒力学模型,分析了立井井筒在均匀地应力和非均匀地应力作用下的受力情况,随不均匀侧压系数β增加,井筒不同应力极值位置处的应力差会增加,降低井筒的极限承载能力。利用FLAC-3D建模再现了越界开采引起的破坏过程,研究了不同保护煤柱尺寸条件下井筒变形和受力情况,指出当煤柱小于60 m时井壁变形加剧、趋于破坏。给出了采用水泥粉煤灰注浆和重造围岩方式对垮塌井筒进行修复的加固方案,修复后井壁应变监测表明修复后的井筒稳定性良好。     

在村庄建筑物下掘进斜井

四台沟矿井为年产500万t的大型矿井,采取立井及斜井混合开拓方式,其中主斜井在十里河南岸的阶地上,倾角14°30',倾向与地表坡度相近,斜长748m,装备1.4m夹钢芯胶带输送机。 该井筒于1984年12月开工,井颈穿过的地层为亚粘土、黄土,共砌混凝土及荒料石(石旋)172.8m。井筒穿过的岩层主要为灰色中细砂岩、粉砂岩及煤层等,井筒至基岩后掘进断面为16.3m~2,掘宽5.2m,墙高1.1米,半圆拱,锚喷支护。井筒斜长从258m至500m处由南郊区二台村下面穿过,井筒顶距地表垂深只有37～70m,其中黄土层厚为22.4～30m。     

“三软”中厚煤层沿空留巷巷旁支护技术研究

根据现场3117综采工作面机巷的实际情况,提出了采用现浇混凝土墙作为巷旁充填支护技术,确定了现浇混凝土墙作为巷旁充填支护的技术参数。采用现浇混凝土墙作为巷旁充填支护技术效果较好,沿空留巷顶板变形量较小,从而有利于煤层的安全高效回采。     

探讨1500m以上超深立井井筒施工技术

我国已经有部分金属矿山的立井井筒开拓深度超过1 500 m,国外立井开拓深度已经超过2 800 m。随着矿山开拓立井越来越深,立井施工难度越来越大。但是我国现有的施工装备及施工标准已不能适应深度超过1 500 m的立井井筒需要。根据印度RA矿的施工经验,探讨开拓深度超过1 500 m的超深立井施工技术。采用长段掘砌平行作业方式,尽量简化井内布置,利用大型提升悬吊设备实现超深立井井内设施悬吊,井筒砌壁时预埋井筒装备用的螺母盒,实现后期井筒装备快速安装的目的。     

地面注浆充填加固技术在立井穿过多层采空区施工中的应用

马脊梁矿副立井和回风立井凿井施工中,需穿过侏罗系2号、11号煤层采空区。在凿井施工揭露煤层采空区前,采用地面注浆充填加固技术,使用水泥粉煤灰浆液,对采空区进行了治理。每个井筒在地面布置4圈注浆孔,圈径分别为24,30,60,72m,每圈布置4~6个孔,注浆压力2.0~3.0MPa。副立井共注入水泥粉煤灰浆液16 750m3,回风立井共注入17 235m3,使采空区得到了有效的充填加固。2个井筒凿井施工时,均安全快速地通过了采空区。     

磁西煤矿超深副立井提升系统设计

为了延长冀中能源峰峰集团磁西煤矿(以下简称磁西煤矿)的服务年限,开发了埋藏深度超过千米的煤层,该矿井采用立井开拓方式,其中副立井提升高度达到1304 m。本文对超深立井提升机布置型式、井筒布置、提升机、钢丝绳和液压制动系统等关键技术和关键设备进行了分析论证,确定了安全、可靠的提升方案,为超深立井的设计积累了经验。     

急倾煤层采空区控顶方式对采场围岩稳定性影响

为了确保水体下急倾斜煤层的安全开采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的赋存条件,采用离散元UDEC2D数值计算方法,研究了急倾斜煤层开采采空区控顶方式对采场围岩控制的效果。结果表明:采空区不进行充填,采场围岩变形最大,顶板变形呈抛物线型;采空区部分充填下部40 m范围内,顶板变形呈线性增长趋势,而未充填部分顶板变形呈抛物线型增大趋势;整体充填不同充填体强度下顶板位移均呈近线性变化,充填体弹性模量为0.5 GPa即可满足现有采深条件下支撑顶板的要求;部分充填和整体充填均随着充填体强度的增加,顶底板变形呈降低趋势,且整体充填顶板控制效果显著高于部分充填。     

井筒泄水通过含水层施工

红柳煤矿回风立井工作面预注浆治水未达到预期效果,掘砌作业受涌水(68m3/h)影响,施工速度慢,井壁浇筑质量差,影响了井筒施工安全。针对具体地质情况,经分析,确定335~405m强含水层段采用泄水孔泄水通过,给工作面创造干打井施工条件。方案实施后,取得预期效果,井筒顺利落底。     

整体移动金属模板在砌筑冻结井筒内壁中的应用

目前我国冻结法施工的立井，普遍采用液压滑升模板砌筑冻结井筒内壁。随着煤层开采深度的增加，基岩段井筒深度也越来越深，而基岩段普遍采用整体移动金属模板进行短段掘砌的施工工艺．故用冻结法施工的井筒需配备两套砌壁模板。为减少支护费用，减少模板装配占用时间，我们对用于基岩段的整体移动金属模板做了部分改进，用于大屯煤电公司姚桥主井冻结井段内壁的施工，共砌壁190m，达到了预期效果。     

大倾角采场覆岩结构及矿压显现特征分析

针对大倾角煤层采场顶板受力特点建立了非均布载荷作用下顶板的固支梁模型,分析了顶板受力特征,并且结合工作面倾向覆岩运动特征分析了大倾角煤层开采时的矿压显现规律。研究结果表明:大倾角采场顶板压应力最大值位于下端头处梁的下表面,其值比上端头高36%左右,而最大拉应力位于梁上端头的上表面,其值比下端头上表面处拉应力高26%左右,梁的不均衡受力特征以及岩石抗压不抗拉的特性导致工作面上部首先破断失稳造成较早来压;上端头梁的较早受拉破坏以及煤层倾角的影响导致沿倾向由下至上可分为密实充填段、不均匀充填段和动载影响段。密实充填段内覆岩结构主要为受垮落矸石支撑的长悬臂梁,来压强度最小,动载影响段主要表现为短悬臂梁,支架载荷平时较小,动载特征明显。现场支架工作阻力监测结果验证了顶板受力分析和倾向覆岩移动假设的合理性。