综采工作面沿空留巷技术实践

为了实现矿井煤炭资源的高效回采,降低煤炭资源损失量,提出在125220胶带运输顺槽采用切顶卸压留巷技术,摒弃以往20 m宽护巷煤柱。胶带运输顺槽采用切顶卸压留巷技术后,留巷段顶底板、巷帮收敛量均较小,围岩变形不会给巷道后续使用带来不利影响,取得显著留巷效果。     

王庄煤矿高应力综放面巷道围岩控制技术

以王庄煤矿2202工作面9106回风顺槽高应力条件切顶卸压后留设窄煤柱为工程背景,基于煤岩体岩石力学实验,通过现场调研、理论分析及数值模拟相结合的研究方法,对深井高应力条件下回采巷道的联合控制技术进行研究。最终确定合理的切顶角度为30°,水力压裂长度为21 m,留设窄煤柱宽度为7.5 m时可以获得较好的留巷效果,实现资源回收和回采巷道掘进速率的最大化;在9105工作面运输顺槽切顶后,进行91062回风顺槽掘巷,采用十字布点法对巷道变形量进行检测,巷道顶底板及两帮的最大变形量分别为231 mm、198 mm,能够满足巷道使用需求。     

2305厚煤层工作面回采巷道小煤柱护巷技术研究

长治三元中能煤业有限公司2305工作面回风顺槽采用8 m煤柱护巷,依据现场条件并结合工程类比法确定锚网索支护方案,提出通过切顶卸压方式降低回风顺槽应力集中程度,对围岩支护方案以及切顶卸压技术方案进行设计。结果表明,采用的围岩支护及卸压方案可实现2305工作面回风顺槽围岩有效控制,顶底板、巷帮最大位移量分别为350 mm、290 mm。     

中厚煤层复合顶板切顶卸压无煤柱自成巷技术应用研究

切顶卸压无煤柱自成巷技术可通过留巷顺槽顶板的预裂切缝,利用顶板垮落矸石对采空区进行有效充填,从而从根本上实现无煤柱开采。为进一步完善切顶卸压无煤柱自成巷技术体系,探究不同地质条件下的顶板切缝卸压效应,论文以塔山煤矿8304工作面中厚煤层复合顶板条件作为工程实例,进行该地质条件下的切顶卸压无煤柱自成巷试验。首先本文对切顶成巷的作用机理及工艺流程进行总结,随后针对8304工作面辅运顺槽顶板的具体岩性变化进行切顶关键参数设计,最后于现场进行了实地工程试验。现场试验结果表明,最终成巷顶底板移近量为261 mm,两帮移近量为63 mm,留巷断面可满足8305工作面复采需求,该试验的成功可为切顶卸压自动成巷技术的进一步推广应用提供一定的借鉴。     

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。     

东峰煤矿3201工作面切顶卸压护巷技术应用

为了解决东峰煤矿3201工作面轨道顺槽原支护方式不能满足安全回采需求,顺槽变形大、难支护等现状情况,基于切顶卸压原理提出了对3201轨道顺槽进行切顶卸压处理,采用理论分析和工程经验,确定了切顶卸压的具体参数:钻孔长度为18 m、钻孔直径为50 mm、钻孔间距为600 mm、钻孔倾角为75°、封孔长度为8 m;进一步优化了沿空留巷的支护参数:巷旁支护参数为巷旁支护宽度1200 mm,墙体向巷内迎山5°;超前支护范围为超前工作面临时支护范围不少于20 m;滞后支护范围为工作面后方250 m,采用单体支柱配合π型钢梁打一梁四柱抬棚;最终通过现场工作面试验,结果表明轨道顺槽变形量得到了有效控制,可以保证轨道顺槽的安全使用,为矿井带来更大的经济效益和安全效益。     

李家楼煤业煤柱合理宽度确定及切顶卸压方法研究

针对李家楼煤业综采工作面煤柱尺寸留设大及巷道变形严重问题,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了1206工作面煤柱合理宽度及其切顶卸压方法。结果表明：对1206回风顺槽实施切顶后,侧向支承应力集中系数可由切顶前17.3 MPa降至12.1 MPa,切顶可取得明显的卸压效果;对于10 m煤柱宽度,巷道处于应力降低区且整体变形较小,确定合理煤柱宽度为10 m。在此基础上,研究提出了超前深孔预裂爆破切顶方法,以及巷道顶板采用“锚杆+金属网+W钢带+锚索”联合支护,两帮采用“锚杆+金属网+钢筋梯子梁+煤柱帮锚索”联合支护方法。通过现场实践,巷道整体变形得到有效控制,实现了工作面安全高效开采。     

近距离煤层孤岛工作面两侧煤柱留设宽度探讨

瑞龙煤矿近距离煤层下组工作面回采巷道围岩变形量较大。以该矿150108孤岛工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟等方法对工作面两侧的煤柱留设宽度进行了探讨;最终确定150108轨道顺槽与150107采空区煤柱宽度为25 m,150108胶带顺槽与150109工作面采空区煤柱宽度为20 m。通过现场应用并对两顺槽巷道进行矿压监测表明,巷道围岩稳定,顶底板移近量最大为95 mm,两帮移近量最大为132 mm,围岩变形较小,留设的煤柱宽度能够满足现场要求。     

回采面顺槽深孔预裂爆破切顶卸压技术的应用

因工作面顺槽掘进过程中受相邻回采面的采动影响,导致顺槽掘进期间及后期回采过程中受压较大、维护困难;以斜沟煤矿23111工作面为工程实例,拟在该工作面的顺槽回采期间提前采用深孔爆破方法进行切顶卸压,以减小对相邻工作面顺槽掘进的影响;应用结果表明,顺槽深孔爆破切顶卸压技术切断了回采面及端头采空区的采动压力传播,显著减轻了相邻工作面顺槽掘进及回采期间的矿压显现.     

新义煤矿切顶留巷技术应用研究

为解决新义矿采掘接替紧张的问题,采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在该矿进行切顶留巷试验研究。首先,介绍切顶留巷技术原理、工艺流程及切顶留巷关键技术;其次,结合该煤矿工程地质条件,采用理论分析计算和现场爆破试验等方法,得出顶板预裂切缝高度为15 m、切缝角度为10°、锚索长度为10 m和7.3 m交叉使用等关键参数与技术,单孔最优装药结构为7＋6＋5,孔间距300 mm。留巷稳定后,顶底板最大移近量为400 mm,监测结果表明:切顶卸压条件下,留巷效果满足生产需求。     

运输顺槽深孔爆破断顶卸压护巷技术研究

针对济宁二号煤矿93下11-2运输顺槽在采动影响下巷道围岩变形大、难维护的问题,结合深孔爆破切顶卸压技术原理和理论计算,确定了切顶高度45 m、切顶角度75°以及钻孔布置方式。现场工业试验表明,深孔爆破断顶卸压后,巷道顶底板变形约80.5 mm,两帮移近量约71.8 mm,巷道围岩变形明显减小,取得了较好的效果。     

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...     

祥升煤矿3301工作面切顶卸压无煤柱开采技术

为了减轻工作面回采过程中巷道支护的压力,祥升煤矿3301工作面采用了顺槽切顶卸压无煤柱沿空留巷技术。通过经验法确定巷道切顶参数,采用钻孔爆破法施工。考虑到爆破会对巷道的稳定性有影响,对巷道分段进行了加强支护。现场实践结果表明,在切顶卸压后巷道的支护更加容易,可节约支护成本约为542元/m。     

大埋深高应力煤巷帮部递进式卸压技术及应用

针对唐口煤矿的多断层、高应力等冲击地压危险诱发因素,在常规煤体卸压技术基础上,提出了分段扩孔卸压技术、一孔多用卸压技术及沿空顺槽跨面超前预卸压技术,构建了适于高应力巷帮的递进式卸压解危技术体系。研究表明：分段扩孔卸压技术采用巷帮浅部小孔径-深部大孔径的钻孔方式,提高了巷帮深部高应力区卸压效果,施工效率提高至1.4倍;一孔多用卸压技术包括浅孔“钻+切”技术和深孔“钻+压+注”技术,每百米总钻进量为常规卸压技术的66%;沿空顺槽定向断顶-跨面预卸压技术有效减少了下一工作面顺槽的卸压孔数量,达到了临邻近两工作面顶板来压、下一工作面顺槽掘进支承压力一次性削弱的目的。     

坚硬顶板切顶卸压无煤柱开采技术研究

为解决唐山沟煤矿留煤柱开采存在的巷道掘进率高、煤炭资源浪费严重、留设煤柱造成应力集中存在安全隐患等问题,采用数值模拟和现场试验的方法,对坚硬顶板条件下切顶卸压无煤柱开采技术的切顶高度、切顶角度、爆破钻孔间距等关键参数进行研究。数值模拟结果表明:采用双向聚能爆破技术可以起到顶板卸压作用,而且随着切顶高度的增加,其切顶卸压效果更为明显;切缝存在明显的角度效应,不但能够影响采空区顶板垮落,还能够影响应力增高区分布。现场爆破试验表明,当钻孔间距为600 mm时,爆破孔贯通效果最好,对围岩的破坏最小。采用切顶高度6 m、切顶角度15°、爆破钻孔间距600 mm的技术参数,在唐山沟煤矿8820工作面回风巷进行沿空留巷现场试验取得了良好效果。     

预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术应用

以青洼煤业2207综放工作面为工程背景,在概述该工作面特殊地质条件的基础上,对预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术原理进行阐述,并对该综放工作面所采取的沿空留巷恒阻锚索补强、单体柱密集支护、预裂切顶爆破的联合支护方式进行分析探讨。结果表明,深孔爆破技术能够保证顺槽顶板预裂卸压,采空区顶板在采场周期来压的作用下必将沿爆破设定方向切落;垮落的矸石因受到岩石碎胀影响而形成对采空区顶板的有效支撑,并自动形成采空区临近侧巷帮,保留胶带顺槽,避免常规留设煤柱所引起的资源浪费,使煤炭资源回收利用效率显著提升。     

金辛达煤矿沿空留巷切顶卸压技术

金辛达煤矿为了提高煤炭资源利用率,在202工作面采用沿空留巷切顶卸压技术。介绍了切顶卸压方案及留巷工艺流程,并分析了矿压监测情况。应用结果表明,110工法区较121工法区支架最大压力减小;运输顺槽侧留巷时较未留巷时最大周期来压步距增大6 m, 110工法采空区充填效果更好。采用切顶卸压无煤柱开采后,消除了顶板的应力集中,减少了巷道变形,保证了矿井的安全生产,提高了资源利用率。     

水力压裂纵向切槽钻头的研制与试验

为解决采用常规水力压裂进行强烈动压巷道切顶卸压效果难以控制的问题,研发了一种钻孔内纵向切槽钻头,进行了一系列实验室试验和井下试验。研究结果表明,纵向切槽钻头可有效实现孔内纵向切槽,引导水力压裂主导裂缝沿切槽方向起裂和扩展,满足强烈动压巷道水力压裂切顶卸压要求,切槽效率比传统的横向切槽钻头效率提高30%~50%;何家塔煤矿井下试验表明,纵向切槽水力压裂主导裂缝沿巷道轴向起裂和扩展,扩散范围达20～30 m,起裂压力明显小于常规水力压裂的起裂压力;受工作面回采影响后纵向切槽水力压裂段煤柱应力增量相对普通水力压裂段和未压裂段明显较小,切顶卸压效果明显好于普通压裂段和未压裂段;纵向切槽水力压裂切顶卸压段工作面端头三角区悬顶长度平均3.7 m,明显小于常规压裂段和未压裂段平均悬顶长度6.2 m和8.0 m,且顶板断裂较为整齐。     

古城煤矿N1303工作面切顶卸压沿空留巷技术应用

为保障N1303回风顺槽沿空留巷围岩稳定,设计采用切顶卸压留巷方案,切顶炮孔参数为Φ50 mm×15 000 mm,炮孔间距1.2 m,切顶作业在超前工作面30～50 m实施;巷旁充填体采用C30混凝土,结合工作面特征进行充填体支护参数、浇筑空间挡矸方案、充填步距和临时支护的具体设计,并在留巷期间进行围岩变形观测分析。结果表明：留巷期间围岩变形量小,围岩处于稳定状态。     

塔山煤矿综采工作面切顶留巷技术

为解决塔山煤矿三采区采掘接替紧张的问题,采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在该采区进行切顶留巷试验研究。首先,系统介绍了切顶留巷技术原理、工艺流程及切顶留巷关键技术;其次,结合该煤矿工程地质条件,采用理论分析计算、数值软件模拟和现场爆破试验等方法,得出顶板预裂切缝高度为7.5 m、切缝角度为15°、恒阻锚索长度为9 m等关键参数,单孔最优装药结构为4+3+3+2,孔间距500 mm。留巷稳定后,顶板最大下沉量为188 mm,底鼓最大值为100 mm,两帮收缩最大值为164 mm,监测结果表明切顶卸压条件下,留巷效果满足生产需求。