中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数研究

为解决青龙煤矿因围岩压力大带来的巷道帮鼓、顶板下沉、围岩变形大的问题,采用切顶卸压双向聚能爆破技术,结合理论分析、数值模拟、现场实测等方法对中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数进行研究。提出了“切顶卸压预裂爆破技术”+“锚网索联合支护”的小煤柱沿空掘巷技术来应对传统小煤柱沿空掘巷在深部矿井所面临的问题。研究表明,当切断基本顶关键岩块,改变其断裂位置,能够减弱后期基本顶回转下沉对沿空巷道的破坏。切顶角度10°、切顶高度10 m、炮孔间距500 mm、煤柱尺寸5 m时卸压效果最佳。沿空巷道切顶段在掘巷期间顶底板移近量比非切顶段减小了32%;煤柱帮变形量比非切顶段减小39%;实体煤侧变形量比非切顶段减小42%。回采期间切顶段顶底板移近量比非切顶段减小24%;煤柱帮变形量比非切顶段减小30%;实体煤侧变形量比非切顶段减小27%。切顶卸压效果明显,对在深部围岩应力大、巷道变形严重难以控制的沿空掘巷矿井实施切顶卸压小煤柱沿空掘巷有一定借鉴作用。     

大采高小煤柱沿空掘巷切顶卸压围岩控制技术

针对留大煤柱采出率低和留小煤柱护巷矿压显现剧烈存在的矛盾,采用矿压理论分析、FLAC^3D数值模拟和巷道变形现场实测,对潞安集团阜生煤矿6 m大采高留小煤柱切顶卸压沿空掘巷机理与围岩控制进行了研究,得到:(1)切顶卸压可人为控制基本顶的断顶位置,实现压力主动调控,切顶后,改变了基本顶原有应力传递路径,压力有效转移至采空区,减轻了采空区侧向实体围岩应力,沿空掘巷围岩应力更加均匀缓和;(2)切顶后顶板断裂结构发生变化,由初次来压前基本顶四边固支变为三边固支,由初次来压后基本顶三边固支变为两边固支,垮落步距相应降低,顶板更易于垮落,切顶工作面的矿压显现也相应得到缓和;(3)切顶角度、切顶深度、切顶孔间距、切顶孔布置方式是实现精准切顶卸压的关键,16 m切缝深度恰能切断石灰岩基本顶,可有效缩短基本顶侧向悬臂长度,同时充分发挥采空区垮落矸石的碎胀支撑作用;(4) 3种情况下的数值模拟显示,传统留25 m煤柱尺寸过大,造成大量资源浪费,且峰值压力较大,为18.2 MPa;仅留8 m小煤柱但不切顶时小煤柱所承受支承压力最大,峰值可达19.3 MPa,可能导致掘巷失败;切顶8 m小...     

沿空掘巷切顶卸压技术应用研究

为降低沿空掘进巷道维护成本,提高资源回采率,延长矿井服务年限,漳村煤矿实施沿空掘巷切顶卸压技术。通过理论分析及计算,确定切顶卸压技术参数。结合现场条件,合理安排切顶爆破时间及采取超前加固措施,在2502风巷实施切顶卸压技术,爆破切顶高度达20 m,小煤柱所受顶板垂直应力为零,切断煤柱与基本顶之间层间联系,实现采空区连续垮落,节约维修费用588万元。     

大同矿区薄煤层切顶卸压沿空留巷技术应用

针对大同矿区薄煤层坚硬顶板不易自然垮落且易形成煤柱应力集中的问题，提出了运用切顶卸压沿空留巷开采技术解决这个难题。通过运用板壳理论、关键层理论以及岩石断裂理论，成功实施了综采工作面沿空留巷的切顶卸压，此项技术对于大同矿区薄煤层开采推广切顶卸压沿空留巷技术应用具有一定的借鉴意义。     

沿空巷道切顶卸压煤柱宽度与巷道底鼓变形关系研究

为探究侧向切顶条件下沿空护巷煤柱宽度变化对巷道底板的影响，通过理论计算、数值模拟和现场试验等对泊江海子矿某工作面的回采巷道展开了研究，构建了沿空巷道力学模型，得出巷道底板的应力和位移解析式；利用FLAC3D软件模拟了不同煤柱宽度条件下的底板受力情况。结果表明：沿空巷道底板应力由单峰三角形形态变为单峰梯形形态，峰值由实体煤侧逐渐向煤柱靠近采空区侧偏移，并且呈现出先增大后减小的趋势；巷道底板底鼓量随着煤柱宽度的增加逐渐减少，减少速率逐渐降低；工程试验结果表明，采用侧向切顶、联合支护以及加固底角控制技术可以有效减少底鼓量，从而提高了生产效率、保障了安全系数，为类似工况工作面煤柱宽度设计提供了参考。     

切顶条件下窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

针对坚硬顶板窄煤柱沿空掘巷围岩控制工程问题,研究了切顶条件下窄煤柱沿空掘巷顶板运动规律,分析了切顶高度对窄煤柱变形和巷道围岩稳定性的影响。研究表明：巷旁切顶可以有效减小窄煤柱沿空侧悬顶面积与顶板旋转下沉量,降低了上覆岩层及沿空侧顶板对窄煤柱的传递荷载,从而提高了沿空掘巷围岩稳定性;切顶高度与窄煤柱变形量呈负相关,切顶高度越大,工作面回采期间煤柱压缩量和侧向位移量越小。邱集矿采用窄煤柱沿空掘巷巷旁切顶卸压技术后,沿空掘巷围岩稳定性高,实现了坚硬顶板条件下窄煤柱沿空掘巷的安全高效运行。     

切顶卸压技术在窄煤柱沿空掘巷中的应用

针对沿空掘巷顶板压力大、留设宽煤柱造成煤炭资源浪费严重问题,以漳村煤矿为工程背景,基于预裂爆破切顶卸压技术原理,提出切顶卸压窄煤柱沿空掘巷技术,在掘进过程中采用恒阻锚索补强支护,留设煤柱由原来的30 m缩小到6 m,巷道顶底板位移量为120 mm,两帮移近量为210 mm,达到了预期效果。     

复杂薄煤层聚能爆破切顶卸压沿空留巷技术研究

针对传统沿空留巷顶底、两帮移近量大的问题,以章村矿2_下3103复杂薄煤层工作面为背景,应用聚能爆破切顶卸压沿空留巷技术来改善围压控制效果。通过理论分析计算、数值模拟和现场监测等研究手段,研究了聚能爆破切顶卸压参数、巷道支护参数、巷道围岩的应力与变形规律。研究结果表明,通过理论计算得到了2_下3103工作面聚能爆破切顶卸压的最佳高度为9 m;模拟结果表明切顶卸压能有效改善巷道围岩受力情况,有效减小顶板与帮部位移;工程实践表明,工作面推进到巷道测点位置后巷道的变形会迅速增大,而后趋于稳定,巷道顶底板变形量和两帮移近量均符合巷道变形控制要求;采用液压挖装机卧底工艺,留巷工效由0.1 m/工提高到0.2 m/工,应用后置驱动永磁电动滚筒带式输送机出渣效率显著提升,机电事故发生率显著降低。     

倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度留设研究

针对倾斜煤层半煤岩沿空掘巷围岩产生非对称大变形的难题,以贵州土城矿1509回风巷为例,进行了该类巷道合理煤柱宽度留设研究。基于极限平衡理论建立了倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度计算模型,结合该矿实际生产地质条件计算得出煤柱合理理论宽度为4.68～5.46m|通过数值模拟分析了5种不同宽度煤柱下1509回风巷围岩塑性区分布、应力及位移演化规律,模拟结果表明：当煤柱宽度为5m时,巷道稳定性较好且能保证矿井的回采率。现场试验结果显示,1509回风巷采用留设5m宽煤柱进行掘进护巷后,巷道轮廓相对完整,变形明显减小,围岩完整性较好,有利于提高倾斜煤层半煤岩沿空掘巷的稳定性。     

定向预裂切顶沿空掘巷技术应用研究

为了解决九里山矿沿空掘巷巷道支护压力大、变形量大、支护困难、维修工程量大的问题,基于切顶卸压原理和定向预裂爆破技术,结合九里山矿15091回风巷顶板岩层情况,确定了预裂爆破的深度,采用了双缝定向预裂管有效控制爆破产生裂隙的方向,实现了定向爆破。制定了切顶沿空掘巷施工方案,确定了定向预裂爆破参数及沿空掘巷巷道支护形式与参数,并通过矿压观测,对沿空掘巷成巷效果进行了评价。研究结果表明:采用定向预裂切顶爆破后,成巷不稳定时间由30 d缩短到20 d,短时间内巷道进入稳定期;沿空掘巷巷道两帮移近量最大为326 mm,较未切顶巷道减少了112 mm;顶板最大移近量为135 mm,较未切顶巷道减少了80 mm,巷道变形量明显减少,巷道维修量也大幅减少,取得了较好的经济效果。     

东瑞煤业薄煤层工作面切顶卸压沿空留巷技术

针对东瑞煤业有限公司煤炭资源储量紧张的问题，提出采用切顶卸压无煤柱自成巷技术实现无煤柱开采技术，达到提高煤炭资源回收率、减少煤柱损失量、延长矿井生产周期的目的。采用理论分析及工程类比的方法，确定了切顶成巷关键参数。通过在2101轨道巷现场试验，切顶成巷效果较好，可以满足现场的安全生产需要。     

爆破切顶卸压技术在维护沿空巷道中的应用

为了提高留巷的稳定性,减小实体煤帮和充填墙体承担的荷载,通过UDEC数值模拟的方法,分别对未切顶卸压爆破顶板和爆破顶板前后顶板破断情况以及巷道变形情况进了研究分析。表明:切放顶爆破卸压后充填墙体和实体煤帮压缩变形较小;实体煤帮、充填墙体、巷道两帮、最大变形量均显著减小;顶板下沉量、底鼓量也明显减小。     

薄煤层小煤柱沿空掘巷支护技术

在分析矿井地质条件的基础上,根据经验公式,研究确定薄煤层条件下沿空掘巷小煤柱的合理尺寸。为了保证巷道的稳定性,根据试验面的地质条件,结合实践经验以及采矿理论确定试验巷道采用锚网梁索联合支护的方式。现场试测表明,采用锚网梁索联合支护方式,能够满足安全生产的需要。留4 m小煤柱沿空掘巷的实践,取得了良好的经济效益。     

半煤岩沿空留巷技术

半煤岩沿空留巷技术,通过掘进期间对硐室扩散通风条件及开采期间煤垛承压强度提高,使工作面推进过程中溜头部位预留4.5m深煤柱,工作面推进不到6m即贯通煤垛通风口,形成正常通风条件,8m煤垛可有力承受开采影响压力,完整保存了一条顺槽,为相邻工作面减少了掘进工程量,提高了薄煤层生产接续能力。