孤岛煤柱内合理掘巷位置及支护技术研究

针对孤岛内掘巷位置及支护技术选择不当,极易导致巷道变形严重难以维护的问题,以新疆某矿为工程背景,运用数值计算的方法分析了孤岛煤柱应力分布规律和孤岛煤柱内巷道的围岩变形特征。结果表明：孤岛煤柱在后开采工作面一侧的应力降低区宽度大于先开采的一侧;孤岛煤柱巷道在宽煤柱侧顶帮的围岩变形量显著高于窄煤柱侧,具有非均匀性。结合理论计算和数值分析结果,确定试验巷道的合理位置是在5301采空区侧留设4.0m窄煤柱沿底板掘进。同时,针对孤岛煤柱内巷道围岩的非均匀变形特征及煤柱整体较破碎的特点,提出采用高强螺纹钢锚杆加长锚固和关键部位锚索加强支护相结合的非对称支护技术,经现场应用验证了方法和技术的有效性。     

窄煤柱巷道非均匀变形机理及支护技术

为了解决窄煤柱巷道非均匀大变形控制难题,以丰汇煤矿窄煤柱巷道为工程背景,综合采用现场调研、室内实验、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同煤柱尺寸影响下,采动巷道围岩应力与塑性区分布特征;分析了窄煤柱巷道变形破坏规律与采场覆岩结构运动特征,揭示了窄煤柱巷道非均匀变形机理,指出采动应力场叠加,支承压力大;覆岩结构非对称,偏载作用显著;煤柱尺寸小、强度低,难以为顶板提供有效支撑;支护方案对称布置,针对性差,是窄煤柱巷道产生非均匀变形的主要原因。基于窄煤柱巷道围岩控制难点,提出以"改变巷道区域支护方式、增加支护密度、破碎围岩注浆改性"为核心的差异化支护技术,加强对围岩局部大变形的控制,充分发挥围岩的自身承载能力;现场监测表明,窄煤柱巷道在服务期间围岩非均匀大变形得到有效控制,稳定性好;可为同类型巷道围岩的控制提供参考。     

孤岛工作面煤柱合理尺寸研究与应用

孤岛工作面巷道围岩应力集中程度较高,回采巷道支护困难。以某矿30222孤岛工作面回采巷道为背景,结合理论和UDEC数值模拟,分析了该孤岛工作面巷道围岩应力分布特征。研究表明:由于孤岛工作面围岩应力相对常规工作面增大,通过力学模型计算并结合数值模拟分析,留设6 m窄煤柱能够使围岩处于较稳定的状态;工程实践表明,采用锚网索加注浆加固能够较好的控制巷道围岩变形。     

孤岛工作面煤柱合理尺寸研究与应用

孤岛工作面巷道围岩应力集中程度较高,回采巷道支护困难。文章以某矿30222孤岛工作面回采巷道为背景,结合理论分析和UDEC数值模拟分析了该孤岛工作面巷道围岩应力分布特征。研究表明:由于孤岛工作面其围岩中应力相对常规工作面增大,通过力学模型计算并结合数值模拟分析,结果表明留设6 m窄煤柱能够很好的使围岩处于稳定的状态。现场工程实践表明,采用锚网索加注浆加固能够很好的控制巷道围岩变形。     

孤岛工作面回采巷道合理煤柱宽度探究及应用

以河南能源焦煤公司赵固二矿二盘区里侧孤岛工作面为工程背景,通过理论计算得到工作面上侧屈服煤柱合理宽度不小于6.6 m。采用数值模拟软件FLAC3D对孤岛工作面应力分布进行分析,建立煤柱宽度分别为4,6,8,10,12,14,16,18,20 m的数值计算模型。分析不同煤柱宽度下巷道围岩的变形特征,结果表明：当煤柱宽度为4 m时,巷道围岩变形最大,煤柱宽度为20m时,围岩变形量最小。为了提高煤炭资源回采率,数值模拟分析确定合理的煤柱宽度为8～10 m。实际工程应用表明,煤柱宽度设计为3～5 m,采用“锚网索+钢筋梯+槽钢梁+喷、注浆”联合支护技术能有效控制巷道围岩的大变形,满足安全生产的要求。     

近距离残留煤柱下破碎围岩巷道修复技术

针对近距离煤层开采过程中,残留煤柱下部巷道在煤柱集中应力作用下围岩破碎程度高、修复难度大的问题,以山西某矿为工程背景,采用数值模拟的方法分析煤柱底板应力分布规律,结合巷道实际变形特征总结了下位巷道围岩变形破坏原因。认为:残留煤柱底板集中载荷的非均匀性分布,及其引起的支护体承载结构破坏是近距离煤柱底板巷道围岩发生大变形的本质。由此,提出了基于破碎围岩注浆和高强度锚杆支护的巷道修复技术,工程实践表明该技术在有效提高围岩整体性和可锚性的同时,使浅部锚固区与深部围岩相连形成整体承载结构,有效地控制了巷道围岩变形,保障了矿井安全生产。     

孤岛煤柱内巷道合理布置与围岩控制技术研究

为提升煤炭运输效率、形成高效运煤系统,新疆布拉克矿53采区集中运输巷需布置在孤岛煤柱内。为寻求巷道的合理位置,分析了孤岛煤柱上覆围岩结构与应力分布规律;运用数值软件FLAC~(3D)对不同掘巷方案下煤柱及巷道围岩应力、应变、位移和孤岛煤柱稳定性进行了对比分析,最终结合现场条件确定巷道留设在距5401采空区4m位置处。对集中巷围岩采用高预应力高强锚杆(索)进行组合加固,结合现场拉拔试验,研究确定了集中巷窄煤柱一侧锚杆的合理长度,保证了锚杆的锚固有效性。现场应用监测结果表明:巷道围岩变形速度初期较大,后期平缓,变形量在可控范围之内,运输巷变形得到了有效控制。     

深井沿空巷道合理位置确定及围岩控制技术

针对深井高地应力矿井煤柱应力大、巷道围岩变形严重及煤柱宽度大造成资源浪费等特点,以麦地掌煤业21214工作面为研究背景,通过地应力测试、钻孔应力测试了解工作面侧向应力峰值位置及大小。根据现场实测及分析得到侧向应力峰值约为43MPa,且位于距巷帮约17m处。运用理论计算、数值模拟,研究沿空掘巷围岩在掘采期间的变形破坏特征、合理窄煤柱尺寸的确定及沿空巷道的围岩控制。结果表明:煤柱宽度为6.5m时巷道围岩稳定性较好,掘进初期,围岩变形量及变形速率较大,后逐渐减小,掘进影响期为15d,回采期间由于小煤柱侧的支护强度大于工作面侧,小煤柱侧的变形量小于工作面侧的变形量,最大变形量分别为110mm和248mm,均在可控的范围内。     

综放孤岛工作面回采巷道窄煤柱合理留设

以三元小常煤业30222孤岛工作面回采巷道为背景,结合地应力实测数据分析了孤岛工作面围岩应力分布特征。研究表明:由于孤岛工作面面分担采空侧覆岩荷重,其围岩中应力相对常规工作面增大。在考虑工作面应力集中的基础上,建立了窄煤柱上方基本顶力学模型,推导了窄煤柱留设宽度计算公式,确定了窄煤柱宽度。现场实践表明,30222工作面留设6m窄煤柱、采用合理的支护,巷道变形能够较好的控制。     

无煤柱开采围岩控制技术及应用

为了研究窄煤柱沿空掘巷非对称支护下围岩变形与应力分布特征, 采用理论分析方法, 研究窄煤柱沿空巷道对称支护与非对称支护力学机理; 基于马道头煤矿现场工程实践, 采用数值模拟与工程效验方法, 研究非对称支护下巷道围岩力学特征与稳定性。理论分析结果表明, 非对称支护可有效降低巷道顶板弯矩, 减小巷道顶底板与两帮变形量。模拟结果表明, 煤柱内部压应力增高区与弹性核区保障了煤柱承载性能。现场实测结果表明, 采用“锚索+槽型钢”非对称支护, 巷道顶板、窄煤柱侧巷帮与实体煤侧巷帮最大变形量分别为100、79、62 mm, 巷道松动圈与裂隙发育处于中等水平。

     

孤岛工作面窄煤柱留设宽度研究

针对孤岛工作面大煤柱留设造成的资源浪费和巷道变形量大的问题,采用了理论计算和数值模拟相结合的手段,确定了郭庄煤业2306孤岛工作面留设窄煤柱的可行性,并对比分析了常规工作面开采与孤岛工作面开采条件下以及大煤柱与不同宽度煤柱情况下的巷道变形量和应力值的分布情况,确定了窄煤柱的合理留设宽度为8m,经现场应用结果表明窄煤柱在对孤岛工作面底鼓的治理有明显的作用。     

采动巷道围岩非均匀变形特征及稳定性控制技术研究

受到原岩应力与采动应力叠加影响的巷道会产生非均匀变形,甚至发现顶板事故,采动巷道围岩稳定性控制是实现矿井安全高效开采的关键。针对长岭一号煤矿152106工作面轨道巷受到采动影响变形严重的问题,采用现场监测、数值模拟等研究方法,分析了采动巷道围岩变形特征及塑性区演化规律。结果表明：在采动影响下,巷道围岩变形呈非均匀特征,工作面前方巷道围岩变形量小于工作面后方,巷道煤柱侧变形量大于煤壁侧,顶板出现离层并且靠近煤柱侧底鼓量更大,局部可达400mm|工作面前方最大主应力、主应力比值、塑性区范围均小于工作面后方,塑性区呈椭圆形分布,巷道围岩位移量与塑性区范围具有一致性。据此提出了补强支护方案,即顶板补打锚索、煤柱对穿锚索及打设单体液压支柱,现场试验结果表明轨道巷煤柱帮变形减少了65%,巷道底鼓量260mm,工程应用效果较好。     

沿空掘巷护巷窄煤柱宽度确定与围岩控制技术研究

针对7111大倾角沿空掘巷窄煤柱合理尺寸难以确定的问题,基于弹塑性极限平衡理论计算了煤柱宽度,运用FLAC~(3D)数值模拟分析了留设5 m窄煤柱时围岩应力分布规律和变形特征,提出了巷道围岩整体性控制措施及高强耦合体系的联合支护方式。     

厚煤层群底板跨采巷道围岩变形机理分析

底板跨采巷道的支护问题一直是巷道支护的难题之一,在该过程中底板巷道不仅承受回采区段侧煤柱内形成的高支承压力,而且承受工作面开采的强烈动压影响.尤其厚煤层群工作面逐一跨采时,底板巷道变形更加强烈.针对某矿轨道上山实际地质采矿条件.运用数值模拟软件详细分析跨采巷道处于不同位置时巷道围岩应力分布状况和变形特征.     

厚煤层留小煤柱沿空掘巷支护技术研究

为研究厚煤层小煤柱沿空巷道的围岩变形特征及支护技术,解决巷道的失稳难题,以魏家地煤矿西2305运输顺槽为研究对象,采用理论分析及数值模拟对小煤柱巷道围岩结构形态及应力分布状态进行分析,采用现场实测的方式对沿空巷道围岩变形及支护参数展开研究。研究表明,小煤柱巷道围岩应力受一次回采影响呈非对称性,煤柱受力与上覆岩层载荷及悬露基本顶岩块长度成正比,与煤柱宽度成反比;小煤柱沿空巷道在掘进期间,围岩变形量相对较小,且变形沿巷道中轴线呈高度对称性;一次回采后,巷道围岩在煤柱侧变形和破坏较大,巷道变形呈非对称性。基于现场实测所得巷道围岩变形特征,提出了加强锚索进行小煤柱巷道的加固。通过现场工业性实验,加强支护后,煤柱侧帮部变形量减小至原来的58.3%,有效控制巷道围岩变形,减小煤柱帮部变形严重的问题。     

孤岛综放面区段煤柱优化及围岩控制技术

煤柱合理宽度直接影响孤岛综放面沿空巷道围岩控制效果。针对8105孤岛综放面地质条件,提出采用锚梁网索联合支护技术控制围岩变形。基于8105轨道运输巷支护方案,采用非线性数值计算方法对不同宽度煤柱条件下围岩控制效果进行了优化分析,确定了合理煤柱宽度为6.5 m。实施效果表明了留设煤柱宽度合理,支护方案能有效控制巷道围岩变形,取得了满意的技术经济效果。     

非均匀型顶帮围岩巷道矿用工字钢支架支护

针对非均匀应力作用下矿用工字钢支架支护困难煤巷围岩产生大变形的工程问题,将工字钢支架与巷道围岩间的非均匀支护进行分类;综合数值模拟和理论分析方法对2种类型下工字钢支架的顶梁和侧梁在非均匀受力作用下应力和位移变形特征进行研究,得出:一侧梁不加载时工字钢变形量和承受应力值远大于局部不加载类型;对困难煤巷中工字钢支架合理支护提出控制对策。     

孤岛工作面窄煤柱布置与支护研究

针对孤岛工作面回采巷道的布置与支护问题,采用数值分析软件对回采巷道不同窄煤柱宽度进行分析,发现回采巷道布置以后煤柱内应力场重新调整,应力峰值由煤柱中央转移至两侧,煤柱应力分布由钟形演变为驼峰状,应力集中系数有所降低。当窄煤柱为4 m时,巷道稳定性明显好于3 m窄煤柱,大于4 m后窄煤柱应力又有所升高,选择孤岛工作面回采巷道的窄煤柱宽度为4 m较为合理。根据回采巷道所处围岩环境,确定了锚网支护参数,监测结果发现巷道可两个月之内进入稳定控制状态,控制效果良好。     

特厚煤层综放开采邻空巷道围岩控制技术研究

为解决灵东煤矿特厚煤层综放开采巷道剧烈变形的问题,采用钻孔应力监测系统对煤柱内围岩应力分布状态进行了实测分析,并以邻空巷道围岩变形特征为基础,分析了特厚煤层综放开采巷道剧烈变形的影响因素,确定了以应力环境优化+支护强化为原则的特厚煤层综放开采邻空巷道围岩控制技术。研究结果表明巷道布置位置、巷道掘进时机、围岩支护强度及支护质量为邻空巷道围岩控制的关键影响因素。为有效控制邻空巷道围岩剧烈变形,需将巷道布置在应力降低区,区段煤柱合理宽度应为8~9.5 m;巷道应在采空区侧向顶板活动稳定后方可进行掘进;加强巷帮围岩支护。     

孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护设计研究

针对孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护问题,结合2302孤岛工作面工程实例,采用理论分析、FLAC~(3D)数值模拟和现场实测等方法研究孤岛工作面应力分布特征,分析留设不同宽度煤柱对巷道安全生产的影响,确定巷道最佳位置及支护方案。结果表明,受两侧采空区影响,孤岛工作面应力呈现马鞍形分布;FLAC~(3D)软件分别模拟不同煤柱下巷道开挖情况,分析煤柱内应力分布与巷道顶板位移情况,确定沿空掘巷合理留设煤柱宽度为6 m;通过数值模拟与现场实测,得出巷道采用设计的支护方案,变形得到有效控制。