特厚煤层综放工作面小煤柱巷道支护技术研究

为解决特厚煤层高强度综放开采工作面小煤柱巷道维护困难的问题,以同忻矿8305特厚煤层综放工作面5305小煤柱巷道为研究背景,运用理论计算及数值模拟分析了不同支护参数对支护效果的影响,结果表明：提高预紧力,“三径”匹配保证锚固力,适当减小锚杆索长度增加支护密度以形成连续的预应力场,再配合相应的组合锚索可提高小煤柱巷道整体的围岩稳定性。基于此提出了特厚煤层高强度综放开采工作面小煤柱巷道锚网索联合支护方案,并通过现场实测验证了方案的合理性。现场应用表明：小煤柱巷道在采用高预紧力锚网索联合支护方案后,掘进期间顶底板最大移近量为63 mm,两帮最大移近量为96 mm;回采期间巷道顶底板最大移近量为420 mm,两帮最大移近量为729 mm,支护效果良好,巷道围岩变形得到了有效控制。     

多次动压影响巷道的围岩控制方法

针对厚煤层大采高工作面多次动压影响巷道围岩变形大的问题,结合成庄矿53082巷情况,分析了多次动压巷道围岩变形特征,提出锚杆索补强加固及浅部裂隙封堵和深部围岩加固的巷道加固方案,并进行井下试验。试验表明:巷道两帮最大移近量为376mm,顶底板最大移近量为502mm,巷道围岩变形控制效果较好,能够满足工作面安全生产使用要求。     

特厚煤层采动影响巷道控制技术研究

基于现场调研,总结并分析了特厚煤层采动影响巷道围岩变形破坏特征及其原因,采用数值模拟方法研究了不同支护方案下围岩应力及位移的变化规律。结果表明巷道断面大、顶煤较厚、煤体裂隙比较发育、受相邻工作面的采动影响是导致回风平巷围岩发生变形破坏的原因;针对巷道围岩控制难点,提出采用加长锚杆与桁架锚索联合支护控制体系;现场采用优化后的支护方案,观测得到最大顶底板移近量193 mm,最大两帮移近量182 mm,巷道围岩控制效果良好。研究成果有助于实现煤炭的安全高效开采,同时也为相似地质条件巷道围岩控制提供了参考。     

特厚煤层大采高综放面沿空掘巷支护技术

以塔山矿特厚煤层大采高综放工作面开采技术条件为工程背景,针对采用大煤柱护巷所造成的煤柱损失大、煤柱内应力集中程度大、巷道处于应力增高区支护难度大等问题,提出采用沿空掘巷技术来减小煤柱损失、改善围岩应力环境。对高强度锚杆(索)高预应力支护进行模拟,得出附加预应力场分布规律,通过对比分析确定了沿空掘巷围岩支护形式和参数,试验并分析了巷旁支护对煤柱的加固效果。现场监测结果表明:巷道掘进过程中顶、底板移近量最大57mm,两帮移近量最大64mm;工作面回采过程中顶、底板移近量平均131mm,两帮移近量平均221mm,设计的支护方案较好地控制了围岩移动;巷旁支护可以减小煤柱侧煤壁变形,但造成实体煤侧煤壁变形量增加。     

厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理论分析了巷道围岩变形大的原因,采用数值模拟的方法研究了采空区侧向的应力分布特征、位移变形规律、破坏特征。现场监测数据表明,工作面超前90 m范围外围岩变形缓慢,巷道顶底板及两帮最大变形量均小于50 mm,超前工作面90 m的影响范围内,巷道受到超前集中应力影响而变形剧烈;巷道顶、底板移近量最大为848 mm,两帮移近量最大为583 mm,区段煤柱优化后,巷道变形较优化前有了显著的降低,巷道顶、底板移近量降低了43.76%,两帮移近量降低了35.93%,综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定厚煤层综放工作面区段煤柱宽度为32 m。     

大采深强冲击倾向性小煤柱沿空巷道支护技术研究

针对高家堡煤矿4号特厚煤层采深大且具有强冲击倾向性,现有支护方案不能满足巷道围岩控制的问题,根据首采工作面支护效果现场实测数据,基于整体耦合让压设计理念,确定锚杆(索)合理支护参数,确定沿空巷道小煤柱合理参数,提出"高强预应力蛇形让压锚杆+鸟窝耦合让压锚索+强力护表构件"联合支护技术,巷道最大顶底板移近量为126mm,移近率3.71%,两帮平均移近量198.3mm,平均移近率3.97%。监测数据表明:支护方案可满足大采深强冲击倾向性巷道控制要求,有效保证了工作面安全生产。     

特厚煤层坚硬顶板孤岛工作面综放开采技术研究

为解决特厚煤层坚硬顶板大采高综放孤岛工作面回采过程中遇到的强矿压问题,以同忻矿8102工作面为背景,模拟分析了孤岛工作面开采过程中的应力分布状况,依此为基础提出了以"小煤柱沿空掘巷+高工作阻力液压支架+坚硬岩层地面水力致裂+巷道卸压"为核心的孤岛工作面安全生产技术保障体系,并通过现场实测验证了保障体系的合理性。现场应用表明:21000kN高工作面阻力液压支架支护能力富余量大,适应效果良好;巷道采用6m小煤柱沿空掘巷,回采期间顶底板最大移近量为700mm,两帮最大移近量为1020mm,巷道围岩变形可控,满足工作面实际生产需求。     

综采放顶煤工作面回采巷道支护技术研究

为增强综放工作面巷道支护效果,提高巷道稳定性,以韩家洼煤矿22305综放工作面回风巷道地质条件为基础,分析巷道围岩力学性质,确定巷道支护方案及参数,并在现场进行了支护实践。同时对支护改进的巷道进行监测,监测结果表明,改进支护的巷道围岩顶底板移近量最大为100 mm,两帮移近量最大为85 mm,围岩变形量较小,巷道稳定性较好。     

松软厚煤层综放工作面沿空掘巷技术

以松软厚煤层沿空掘巷小屯矿14257综放工作面运输顺槽为工程背景,通过理论研究和数值模拟等手段,确定了窄煤柱的合理尺寸为5~6 m。针对巷道的地质条件提出高预紧力、高强锚网索联合支护加固方案,并对巷道掘巷期间围岩表面位移进行监测。结果表明:巷道表面位移总体呈现出窄煤柱侧帮顶板实体侧帮底板的趋势,顶底板最大移近量为157 mm,两帮最大移近量为191 mm,围岩控制效果明显,可保障工作面的安全回采。     

深部矿井下山采区底板巷道跨采技术研究

针对平煤十矿采区底板回风下山巷道工程地质条件,通过数值计算研究了深部回风下山底板巷道变形破坏严重的主要原因、跨采前后底板巷道围岩应力场和位移场以及跨采期间巷道围岩变形规律。研究结果表明,原岩应力高、围岩岩性差以及工作面采动影响,是采区回风下山巷道围岩变形失稳破坏严重的主要原因。跨采前巷道底板应力场呈"泡形"分布规律,巷道围岩最大应力集中系数为2～3;跨采后底板巷道围岩应力恢复到原岩应力。跨采期间底板巷道围岩移近量为底板巷道与跨采工作面水平距离L的单调递增函数。研究结论对于实现采煤工作面安全跨采提供了技术支撑。     

综放工作面煤柱巷道软岩底板非对称底臌机理与控制

针对综放工作面煤柱巷道非对称底臌剧烈、支护维护困难、起底工程量大等难题,以大南湖一矿综放工作面煤柱巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等综合研究方法,分析了煤柱巷道围岩周边应力环境特征及其作用下的变形破坏形态。结果表明:煤柱巷道底板强度低下以及在采动影响下围岩应力环境出现非均匀现象,进而导致巷道底板塑性区出现非均匀分布,是造成非对称底臌的内在原因;底臌变形规律监测结果显示,非对称底臌程度与放煤厚度有内在联系,放煤厚度在5.9 m范围内,放煤厚度越大,基本顶岩层破断偏转角度亦越大,巷道围岩周边主应力比值、主应力旋转角度等参数越大,底板塑性破坏引起的非对称底臌变形越剧烈;底板最大塑性破坏深度位置随着主应力方向旋转角度的增加,逐渐向巷道中部位置移动,导致底臌变形最大位置分布不同,同时,煤柱巷道的这种底臌变形可控性较差,现有技术条件下企图采用高强支护是不可行的,控制上应以适应底臌变形为主;然而,当放煤厚度超过5. 9 m,基本顶岩层有沿煤柱边缘失稳切落的可能,巷道围岩应力环境趋于原岩应力状态,巷道围岩塑性区分布范围大幅降低,底臌变形较小。据此,以巷道非对称底臌规律为依据,提出了以调整采掘关系、优化巷道底臌硬化方案为主的底臌控制对策,现场应用效果良好,底臌变形量有效减少的同时,巷道底臌处理工作量亦大幅降低。     

易自燃煤层综放开采采准巷道支护技术研究

采准巷道支护问题一直是矿井研究的课题之一。结合耿村煤矿易自燃煤层的开采条件，提出了控制、减小采区上山巷道变形的具体措施；研究指出易自燃煤层综放开采回采平巷变形破坏的主要原因是：上方小煤矿开采后造成底部回采平巷积水，国岩软化后巷内基本支架钻底，支架工作阻力低。认为应将全煤回采平巷布置在煤层底板煤矸互叠层上方，并采用加强支护措施，以保证巷道的正常使用。研究成果已在耿村煤矿综放开采中得到了推广实施，取得了预期效果。     

孤岛综放工作面双侧沿空顺槽合理支护技术

针对孤岛综放工作面在回采过程中矿压增大,导致巷道难以维护问题,通过松动圈实测研究了孤岛综放工作面巷道的失稳机理,提出了锚梁网索一体支护方法,并进行了现场工业性试验。结果表明:巷道经此种方式支护后,巷道顶底位移和两帮位移在掘巷期间(160 d以内)变形很小,在工作面回采期间变形虽然有所增大,但总的变形量仍然较小,保障了煤矿的顺利开采和人员安全。     

Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top－coal caving face

Based on the deformation characteristics of the roadways driven along goaf in fully mechanized top-coal caving faces, the author considers that it is the key to ensure the stabili-ty of surrounding rocks of roadway driven along goaf to control the deformation during the pe-riod affected by mining. Considering the characteristics of the roadway layout in fully mecha-nized top-coal caving faces, a technical scheme of destressing is put forward and the de-stressing effect is analyzed by using the software of Universal Distinct Element Code 3.0( UDEC 3.0).     

综放沿空掘巷底板力学机理与控制技术研究

针对谢桥煤矿沿空掘巷底板变形严重问题,在沿空掘巷整体力学环境分析的基础上,建立了底板力学模型,通过对底板失稳机理的分析,指出综放工作面沿空掘巷底板破坏主要是实体煤帮高应力的作用,控制的关键是加强实煤体帮、底角和窄煤柱的支护。这一思想在1101(3)综放面沿空掘巷实践中取得了很好的支护效果。     

综放工作面沿空巷道围岩破断机理及支护技术研究

针对综放工作面沿空巷道超前段变形严重、支护困难的问题，理论分析了综放沿空巷道上覆岩层断裂结构模式，结合段王煤矿090510工作面的地质条件，确定了沿空轨道巷合理的掘巷位置|采用数值模拟对090510轨道巷在采动作用下的塑性区分布以及应力分布情况进行了分析，得到了轨道巷在回采过程中超前段的主要破坏特征，并探讨了巷道围岩变形机理|提出利用补强机理，采用补打锚索结合超前液压支架对超前段加强巷内支护的方案。现场实践表明：超前段围岩变形较小，有利于实现高产高效且保障了工作面安全生产，为综放工作面超前支护技术提供了示范和参考。     

3209工作面运输顺槽支护设计优化

针对综采放顶煤工作面运输顺槽原支护设计下巷道围岩变形严重的情况,通过采用加密支护、优化支护参数等措施,控制了巷道围岩变形量,两帮移近量稳定在270 mm,顶底板移近量稳定在205 mm,支护效果良好。     

大佛寺矿40108综放工作面运输顺槽修复支护技术

大佛寺矿40108综放工作面运输顺槽由于受综放工作面回采动压和周期来压的影响,顺槽顶板产生较大的变形,顶板支护强度不足导致运输顺槽整体变形严重,影响了安全生产。根据运输顺槽围岩破坏规律研究结果完成了运输顺槽修复支护方案设计和现场实施。现场监测结果表明,运顺的支护修复方案合理有效,抑制了运输顺槽围岩的进一步变形破坏,达到了预期的效果,保证了工作面安全回采。     

综放工作面过上覆集中煤柱应力区支护技术探析

以8102孤岛小煤柱综放工作面为研究背景,针对该工作面受上覆集中煤柱应力影响,巷道变形严重的问题,提出在采煤侧煤帮施工卸压孔、底板开卸载槽、地面水力压裂、巷道顶板补强支护以及单体柱超前支护加固技术和工艺,有效降低强矿压给回采工作面带来的安全风险,实现工作面的安全回采.     

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度综合确定方法

为解决特厚煤层综放开采大煤柱尺寸下煤炭资源损失量大、沿空掘巷小煤柱合理宽度确定方法单一、研究结果与工程实际存在较大差距的问题,本文以扎赉诺尔矿区灵东煤矿为工程背景,提出了基于JW-6型地下高频电磁波CT系统、钻孔应力监测系统、数值模拟等多手段下特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的综合确定方法,并依据此方法分析了灵东煤矿特厚煤层综放开采侧向支承压力分布规律及演化规律、煤柱承载及变形特征,以此确定了灵东煤矿特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度为6.0～9.0m。工程实践结果表明,该综合分析方法确定的特厚煤层综放开采小煤柱宽度合理,回采期间巷道围岩变形量绝大部分控制在300mm以内,变形量小,满足工作面安全生产需要,提高了煤炭资源回收率。该研究成果对特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定具有重要参考意义。