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。     

新产品简介

英格索-兰德钢绳吊架这是一种新型的支护系统,它能降低岩层控制成本和提高劳动生产率,是经过5年多的研究和发展取得的矿山支护科研成果。钢绳吊架使用高强度胶结钢绳锚索的水泥囊或树脂囊。支护系统的主要部件是英格索-兰德公司的摩擦式锚杆,这种锚杆的世界销售量在3千万套以上。支护系统是由水泥或树脂囊、孔内挤动水泥或树脂的木塞、摩擦式锚杆、钢绳和木纵梁组成。为了安装每架钢绳吊架,在巷道两上角各钻凿一个向外的倾斜孔,钻孔内插入钢绳、水泥囊或树脂囊、木塞、摩擦式锚杆,用摩擦式锚杆冲击木塞,可以使孔底充满水泥或树脂并张紧钢绳,木纵梁按一定间隔铺在钢绳和顶板之间。这种支护系统的用     

深井坚硬顶板沿空留巷技术研究与应用

针对深部坚硬顶板工作面沿空留巷的充填体遭压坏,留巷围岩变形较大,留巷效果不理想,特采取聚能环定向爆破强制放顶来释放顶板压力,同时采用注浆锚索护帮,提升围岩承载能力以提高沿空留巷的效果。以三河尖矿72207工作面沿空留巷为工程研究背景,通过聚能环定向爆破与超前施工注浆锚索等手段,在经历本工作面回采和充填留巷稳定阶段后,墙体整体维护效果优良,对类似条件下沿空留巷具有很好的借鉴意义。     

强力锚杆锚索联合支护预紧力匹配性试验研究

为了解决强力锚杆锚索联合支护时各自施加预紧力存在的匹配性问题,采用FLAC^3D数值模拟软件,对山西潞安环能股份公司漳村煤矿西下山回风巷在不同锚杆（锚索）预紧力下的围岩应力场分布规律进行了模拟分析。结果表明:预应力及其扩散是锚杆锚索发挥主动支护作用的关键因素;预紧力的施加在顶板表面形成压应力区的同时,也使得锚杆锚索的端部出现大小不等的拉应力区;当强力锚杆预紧力不低于85 kN且强力锚索预紧力不低于250 kN时,二者组合支护在顶板所形成的压应力区的连续性才具有支护作用,但是当锚杆预紧力大于140 kN或锚索预紧力大于350 kN后,再增加预紧力对压应力区的扩展效果不明显。根据数值模拟结果并综合考虑支护效果和施工工艺,建议进行强力锚杆锚索组合支护时,85~140 kN锚杆预紧力匹配250~350 kN锚索预紧力比较合理。     

加拿大地下矿山锚索应用评价

岩体加固包括在岩体内（内部）或井巷中（外部）安设支护设施。在过去25年内几种新型的地压支护方式被引入采矿工业中。60年代，钢绳锚索第一次进入加拿大采矿业。在过去十年间，锚索作为一种地压支护方式广为接受。锚绳是由一股中央钢绳和周围稍小一点的六股钢绳组成，总直径一般为15．2mm～15．9mm。钢丝均用高强度钢制成，其极限抗拉强度为26t。现在的锚索实际是在钻孔内设置一根或多根钢绳并用水泥砂浆灌注，以便加固围岩。锚索是一种内部支护形式，通常用在空场法和分层充填法中。锚索既可设置预应力（主动支护）也可不设预应力（被动…     

厚冲积层下带沟状煤体顶板控制分析与实践

文章应用"铰接体"的理论分析了"带沟状煤体"顶板的运动规律,认识到使用部分充填法管理顶板,可确保工作面直接顶板内的"铰接体"平衡结构的尽快形成,有利于厚冲击层注浆形成隔离层,提高了开采上限。     

不稳固巷道顶板的超前让压加固

实践表明,超前加固顶板能提高软岩区掘进巷道的工作安全性,降低巷道维护费用,防止因顶板大量破坏而使巷道报废。有科学理论根据地选择加固参数,对保证顶板的预定稳固性有着决定性的意义。为此提出了理论计算模型,根据该模型把加固岩体看作是两端固定的钢筋混凝土梁。根据用经典材料力学法的计算模型确定了作用在梁上的力与采矿技术条件的关系,因而可以用分析法论证钢绳锚索的间距和梁锚固端的长度(根据容许拔出力的大小)。     

近距离巨厚坚硬岩层破断结构及分区控制

为实现近距离巨厚坚硬岩层下厚煤层的安全高效开采,根据朱仙庄煤矿北翼采区煤岩赋存特征和工作面生产技术条件,建立了厚硬岩层下开采三维模型,分析了厚硬岩层厚度和直接顶充填系数对厚硬岩层稳定性的影响规律,采用理论分析研究不同回采分区条件下的支架-围岩相互作用特征。研究发现厚硬岩层厚度影响破断块体尺寸和力学结构形成,直接顶充填系数影响断裂块体下沉空间、破断位置和破断尺寸;根据矿压显现程度和顶板控制难易程度,把回采区域划分为顶板强烈来压区、顶板较强烈来压区和顶板来压不明显区,并提出厚硬岩层下煤层开采岩层分区控制的原则和方法。     

厚冲积层下带沟状煤体顶板控制分析与实践

文章应用“铰接体”的理论分析了“带沟状煤体”顶板的运动规律，认识到使用部分充填法管理顶板，可确保工作面直接顶板内的“铰接体”平衡结构的尽快形成，有利于厚冲击层注浆形成隔离层，提高了开采上限。     

深部大采高充填开采沿空留巷围岩控制机理及应用

针对深部大采高充填开采沿空留巷支护系统损毁等矿压现象,提出了高水材料充填体性能优化、锚杆索强力联合支护和钢管混凝土组合支架的综合控制技术,并阐明其作用机制。综合多种方法研究分析不同配比方案条件下的充填体力学性能和矿压规律,得出C2组配比材料充填能较快形成稳定平衡大结构;提出降低实体煤帮高度和采用高强锚杆索形成点线面结合的支护结构体系,保障关键支承点实体煤帮稳定,以及高预应力高强锚杆索和桁架锚索系统保障留巷顶板小结构完整;研制的圆钢管混凝土组合支架具有承载能力高、抗弯性能强、塑性与韧性好以及一定让压能力和抗侧压能力等优越性,能适应深部留巷顶板大变形和提升充填体围岩支护性能。现场实践表明,采用综合控制新技术后,无明显周期来压现象,支护系统未发生弯曲损毁现象,充填体侧顶底板移近量达490 mm,实现了深部大采高沿空留巷围岩的有效控制。     

无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律及关键支护技术

为系统研究无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压规律及关键支护技术,理论分析了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律,基于恒源煤矿Ⅱ632机巷工程实践,在巷道内布设位移观测点和顶板恒阻锚索测力计对巷道变形及恒阻锚索工作阻力进行连续观测,得到巷道在留巷期间巷道变形量、变形速率及恒阻锚索受力的变化规律。结果表明:切顶之后,由于顶板快速下沉所产生的冲击载荷,留巷围岩变形剧烈,尤其是强烈的底鼓现象;留巷段围岩变形受动压影响,变形更加剧烈;无巷旁充填切顶卸压沿空留巷顶部恒阻锚索总体平均受力为259.721 k N,最大受力达到275.76 k N,当工作面推过测点后,恒阻锚索受力趋于稳定;提出了"强化恒阻锚索配合锚杆(索)支护以增加顶板支护强度"、"当底板较软时,适当强化底板支护"和"注意留巷阶段的加强支护"的无巷旁充填切顶卸压沿空留巷关键支护技术。     

人工再生顶板大跨度切眼联合支护技术

在人工再生顶板大跨度切眼支护中,由于巷道地质条件复杂,矿压显现严重,且随着地压和巷道 断面的增大,存在一般锚网索支护难以克服的困难。根据人工再生顶板巷道的地质特点及矿压显 现特征,在大断面人工再生顶板条件下采用“木架棚+锚索”联合支护。此种支护结合主动支护 和被动支护的优点,减少顶板离层冒落,实现了对大断面切眼的有效控制,防止了切眼强烈变形 、断裂,保持了切眼的稳定性,达到了良好的支护效果,为人工再生顶板下的煤炭开采提供了可 靠的安全保证。在充填开采下,采用钢梁和单体液压支柱不便于回收,而木材价格低廉,减少了 支护材料的丢失浪费,取得了显著的经济效益。“木架棚+锚索”联合支护技术对于充填开采大 跨度巷道具有借鉴作用。     

回采工作面破碎带的矿压特点与支护

根据对断层带破碎顶板和完整顶板的矿压观测,分析了两种顶板条件下,顶板压力、支柱载荷、顶板下沉量等不同的矿压显现特征。本文还介绍了在不同情况的破碎顶板下,采取的局部充填、挑落破碎层、打木楔等相应的支护措施,较好地控制了破碎顶板的实践经验。     

综放巷内预充填无煤柱掘巷围岩变形特征与控制

巷内预充填无煤柱护巷技术是在上工作面平巷内紧靠非截割帮预先构筑充填体墙,本工作面掘平巷时沿充填体掘巷,实现无煤柱开采。采用FLAC3D对综放巷内预充填无煤柱掘巷围岩的变形与破坏特征进行数值模拟,结果表明该巷道变形呈现非均匀性,并进一步对巷道围岩进行不稳定分区:巷道浅部顶板"拉破坏区",顶煤、基本顶与直接顶的分层处"剪切错动离层区",充填体帮肩角"压剪切落区",实体煤帮"高应力压剪区"。在此基础上提出"分区非匀称支护"技术体系,即以高强高预应力让压锚杆和倾斜锚索为支护主体,且将锚索整体向充填体偏移,从而使巷道变形协调。研究结果在潞安集团常村煤矿进行井下试验与应用,有效控制了无煤柱掘巷围岩的变形。     

专利简介

矿体与胶结充填体隔离层结构的形成方法此发明旨在提高相邻进路的开采作业安全性和降低充填料对矿石的贫化。在开采当层进路后在矿石帮壁中钻凿锚杆孔，要使锚杆的瑞部伸出于进路采空区。在锚杆上悬挂和固定好弹性板或弹性网。为固定此弹性板，要将铺杆伸出段折回，用聚合物绳绑扎伸出段。根据回采相邻进路时充填体片落碎块作用于弹性板上的压力对钱杆在充填体中的拉拔稳固性确定锚杆伸出段的长度。沿进路安装隔离层后再在进路中充满胶结充填料。采空区充填程度的检查方法此发明的实质是在采空区检查范围内安装接地电极和垂直电极。测量与插…     

煤矿巷道顶板锚索受力特征与分区锚固机理

锚索是煤矿巷道围岩控制的主要支护材料,随着开采深度增加,巷道围岩应力环境恶化,顶板锚索破断问题较为突出,极易引发冒顶事故,严重影响生产安全。为解决煤矿巷道顶板锚索破断率高,层状顶板难以实现稳定控制等难题,综合采用数值模拟、理论分析和现场试验等方法,研究了巷道顶板不同区域锚索的真实受力特征和长短锚索对顶板的支护效应,分析了不同区域锚索对顶板的锚固机理。研究结果表明：布置在顶板不同区域的锚索受力具有显著的差异性,锚索在下位顶板岩层中受力较为复杂,同时承受拉伸荷载和剪切荷载,越靠近顶板中部其受到的轴向拉力越大,而越靠近巷帮其受到的横向剪切荷载越显著;提高锚索的预紧力有利于实现顶板的稳定控制,使锚索受力趋于均匀,减小有害受力;锚索的长度增加有利于扩大顶板的支护范围,但短锚索对其锚固范围内围岩的支护刚度优于长锚索;巷道顶板在横向可分为三区,即一个中心区和两个肩角区,长锚索优先布置在中心区,主控顶板的挠曲离层,短锚索布置在肩角区,主控顶板的层间剪切错动;巷道顶板在竖向可分为三层,即非稳定层、亚稳定层和稳定层;基于顶板锚索分区锚固机理,提出了以长短锚索为主导的多层次支护技术,并在现场取得了良好的工程...     

东峰煤矿沿空留巷围岩变形规律研究

根据东峰煤矿3G02综放工作面沿空留巷300 m段内矿压数据的观测,分析沿空留巷围岩变形规律。得出如下结果:(1)巷道变形以顶底板移近量为主,其中顶板下降为主要变形量,两帮变形以煤帮鼓出为主;(2)整体上现有煤帮和墙体锚杆锚栓的支护强度可以满足要求,局部范围有破坏,顶板锚索受力普遍偏大,特别是充填区域,需要加强支护;(3)3G02工作面4~5个周期来压步距形成一个充分垮落循环,覆岩充分破断,冒落矸石对上位岩层形成支撑,上位岩层达到平衡状态,留巷达到稳定;(4)通过围岩收敛变形、顶板锚索受力、锚杆锚栓受力和墙体压力等矿压数据可以看出,顶板岩层剧烈运动范围很大,正常地段为滞后工作面40~100 m,特殊地段约为滞后工作面120 m。     

复合顶板巷道锚索的破断及其分析

在复合顶板巷道支护中,由于巷道地质条件复杂,矿压显现严重,随着地压和巷道断面的增大,普遍存在着大量的锚索破断问题。锚索破断后,巷道支护的稳定性与安全性受到威胁。根据复合顶板巷道的地质特点及矿压显现特征,现场调查并分析了锚索破断的状况及其原因,提出锚索应该在正确的工作方式下工作,以减少复合顶板巷道锚索的破断。     

高应力千米埋深综掘煤巷全锚索支护技术研究

为提高顺槽巷道顶板支护强度,减少顶板事故的发生,长城二矿在高应力、大埋深条件下,首次在1907S运输巷采用全锚索支护顶板。通过矿压观测、支护效果分析,不断优化锚索间排距,在临时支护方式改进、顶板钢带尺寸及外露长度优化、设计综掘机液压系统涨紧锚索等方面取得成功经验,为上海庙矿区类似条件下顺槽巷道的支护提供了借鉴。     

深部煤巷顶板冲击裂变失稳机制及其动力表现型式

冲击矿压85%发生在巷道中,随着开采深度的增加,冲击矿压发生的频次和灾害烈度都急剧增加,深部煤巷冲击矿压灾害防治已经成为一个亟待解决的技术难题。针对深部煤巷顶板冲击裂变失稳机制进行研究,基于弹塑性及断裂力学原理,分析了巷道顶板岩层集力聚能破断失稳机理,推导了巷道顶板冲击裂变失稳的承载、形变及能量条件,阐述了冲击动载作用下复合顶板"层间离层-岩梁开裂-动力震裂"的裂变失稳演化规律。深部煤巷顶板冲击失稳模式与顶板岩梁宏观主控裂隙的发育扩展关联密切,在高静载和强动压的叠加作用下,巷道顶板呈"一横五纵"6条主控裂隙展布发育,各横纵裂隙协同扩展直至汇合贯通,最终形成"门式"震裂块体瞬间推入巷道空间发生冲击破坏。最后揭示了深部煤巷顶板岩层动力破坏失稳的6种表现型式,提出了"顶部桁架锚索+跨中长锚索+顶角斜锚杆"强力联控支护对策。