综放工作面沿空留巷合理巷道参数的数值模拟

为有效降低巷道掘进工程量、提高煤炭资源回收率,文章以南阳煤矿3206综放工作面进风巷沿空留巷工程为背景,通过数值模拟、现场实测的方法,分析了不同留巷宽度、巷旁支护宽度条件下巷道围岩的变形特征,确定了综放沿空留巷的合理巷道参数,主要得到如下结论：1）巷道顶板、底板整体呈现中部垂直变形大、两端垂直变形小的非对称变形特征,且巷旁充填帮侧的顶板垂直变形明显大于实体煤帮的顶板垂直变形;2）巷道巷旁支护帮与实体煤帮整体呈现上部水平变形大、下部水平变形小的变形特征,即巷道顶板侧巷道帮部的水平变形明显大于巷道底板侧巷道帮部的水平变形;3）当留巷宽度为3600mm、巷旁支护宽度为1400mm时,巷道最大顶板下沉量、底板鼓起量、巷旁支护帮变形量和实体煤帮变形量分别为117.76mm、-0.94mm、53.24mm和38.37mm,均最小;4)3206综放沿空留巷的合理留巷宽度为3600mm,合理巷旁支护宽度为1400mm,经现场实践表明,巷道围岩变形小,留巷效果良好。     

锚杆支护巷旁充填沿空留巷技术研究

研究了锚杆支护巷道沿空留巷的支护与围岩相互作用关系，尤其是巷内锚杆支护对沿空留巷顶板及煤帮的作用机理，为沿空留巷围岩控制提供理论依据。结合工程实例，介绍成功应用锚杆支护、沿空留巷的工程实践。     

中厚煤层综采面切顶沿空留巷围岩控制技术研究

为解决煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题,以鹿台山矿为研究背景,综合理论分析、现场试验等手段,对沿空留巷上覆岩层运动规律开展研究,提出沿空留巷围岩控制的关键技术。研究结果表明:根据沿空留巷上覆岩层运动结构及其运动特征,提出沿空巷道围岩稳定性控制基本原理,并确定沿空留巷围岩控制应在采空区侧强制切顶卸压、巷道顶板加强、挡矸防护和滞后支护组成的沿空留巷围岩控制技术;留巷巷道顶底板下沉量98 mm,底板底鼓量最大约102 mm,实体煤帮最大变形量约134 mm,采空区帮最大变形量约108 mm,锚索最大受力322 kN,留巷变形在合理范围内,留巷效果良好,可为类似条件下的切顶沿空留巷工程提供借鉴。     

松软破碎围岩条件下沿空留巷控制对研究策

针对新矿集团赵官煤矿1704东运输巷沿空留巷围岩变形量大、巷道破坏严重的情况,利用围岩变形监测等手段,结合沿空留巷原有支护方案,分析了松软破碎围岩条件下沿空留巷围岩变形特点,提出了相应的围岩控制对策,并通过数值模拟得出了合理的留巷宽度和支护参数。工程实践表明:沿空留巷正常地段顶板下沉量均不超过300 mm;巷道累计卧底深度400 mm,实体煤帮横向变形量控制在240mm以内,充填体一侧变形量控制在140 mm以内,与1704东运输巷沿空留巷相比,围岩变形量减少一倍。     

锚杆支护巷旁充填沿空留巷技术研究

研究了锚杆支护巷道沿空留巷的支护与围岩相互作用关系,尤其是巷内锚杆支护对沿空留巷顶板及煤帮的作用机理,为沿空留巷围岩控制提供理论依据。结合工程实例,介绍成功应用锚杆支护、沿空留巷的工程实践。     

变厚煤层沿空留巷变形破坏原因及规律

为揭示变厚煤层沿空留巷变形破坏原因及规律,理论分析了不同开采高度对沿空留巷的影响,并利用数值模拟分析了变厚煤层沿空留巷的围岩变形情况和应力分布规律。研究结果表明:煤层厚度增大,顶板下沉量增大,充填体所需支护阻力、充填宽度和回转角度增加,充填体变形破坏严重并向巷道内移,在巷道实体煤帮和帮角处产生应力集中,应力峰值向深部延伸。厚度较小时,巷道变形不显著,但实体煤帮应力集中,存在变形隐患。     

中厚煤层综采面切顶沿空留巷围岩控制技术研究

为解决煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题,以鹿台山矿为研究背景,综合理论分析、现场试验等手段,对沿空留巷上覆岩层运动规律开展研究,提出沿空留巷围岩控制的关键技术。研究结果表明:根据沿空留巷上覆岩层运动结构及其运动特征,提出沿空巷道围岩稳定性控制基本原理,并确定沿空留巷围岩控制应在采空区侧强制切顶卸压、巷道顶板加强、挡矸防护和滞后支护组成的沿空留巷围岩控制技术;留巷巷道顶底板下沉量98 mm,底板底鼓量最大约102 mm,实体煤帮最大变形量约134 mm,采空区帮最大变形量约108 mm,锚索最大受力322 k N,留巷变形在合理范围内,留巷效果良好,可为类似条件下的切顶沿空留巷工程提供借鉴。     

基于无损检测技术的沿空留巷锚杆支护质量评价

针对高河矿区工作面沿空留巷的锚杆支护实际情况,采用锚杆无损检测技术,分别对W1309沿空留巷工作面前方稳定区锚杆和后方的柔模支护区锚杆进行实时轴力检测,同时对顶板和巷帮围岩变形进行动态监测。在分析沿空留巷锚杆受力与围岩变形分布规律的基础上,进一步分析当前支护形式下巷道锚杆整体支护效果。     

浅谈沿空留巷巷道锚杆支护控制机理

阐述了沿空留巷在研究和应用方面存在的问题,在此基础上,研究了沿空留巷锚杆支护与围岩相互作用关系,特别是在巷道内锚杆支护对沿空留巷顶板及煤帮的作用机理,为沿空留巷围岩的控制提供了理论依据。     

沿空留巷下位岩层断裂特征数值模拟及控制技术研究

为解决沿空留巷直接顶松软破碎,严重影响基本顶和沿空留巷稳定性的问题,以新元煤矿3414工作面为研究对象,建立UDEC Trigon模型,通过模拟不同支护条件下沿空留巷下位岩层断裂特征,分析其对围岩稳定性的影响。数值模拟发现,沿空留巷围岩以剪切裂隙为主;充填区顶板张拉裂隙较为发育,是沿空留巷围岩控制的薄弱环节;沿空留巷下位岩层沿充填体外侧断裂,抑制了剪切裂隙在实体煤帮发展,增加了巷旁充填体和实体煤帮的承载结构的稳定性。工程实践表明:采用高预应力、高刚度锚索及时支护充填区直接顶的围岩综合控制技术,沿空留巷下位岩层沿充填体外侧断裂,巷道围岩顶底板最大变形量为900 mm,两帮最大变形量为800 mm,能够满足通风和瓦斯排放的要求。     

沿空留巷高预紧力锚杆支护技术实践

小青煤矿E1403沿空留巷工作面开采过程中采用高预紧力锚杆支护技术有效地控制留巷围岩变形,满足了留巷支护强度需要,在沿空留巷支护技术上取得成功,提高煤炭资源的回采率,降低巷道的掘进率,为沿空留巷的推广应用积累了宝贵的经验。     

深部沿空留巷实体煤帮变形影响因素及规律

在老顶"给定变形"作用下,建立了深部沿空留巷实体煤帮变形力学模型,采用位移变分法推导得到实体煤帮中部移近量计算式,研究实体煤帮变形影响因素及规律,得到实体煤帮中部移近量与实体煤帮支护强度、巷道宽度、巷道高度、老顶回转下沉角、巷道埋深之间的关系.结果表明:实体煤帮中部移近量随着巷道宽度、巷道高度、老顶回转下沉角、巷道埋深的增加而增大;实体煤帮中部移近量随着实体煤帮支护强度增加而减小.研究成果为深部沿空留巷实体煤帮支护设计提供理论依据.     

综放工作面巷旁充填沿空留巷支护技术研究

为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术,通过对工作面实际地质情况及现有巷道支护现状对留巷影响分析的基础上提出使用木垛+袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的问题,提出对于实体煤帮和顶板采取高强度高预应力锚索主动支护、充填体要支设及时等围岩控制对策,矿压观测结果表明:在工作面后方60m以外巷道围岩变形速度趋于稳定,围岩变形很小。     

窄高水材料巷旁充填沿空留巷围岩偏应力演化及控制

为了解决高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩破坏严重及难以控制的问题,以登茂通公司2202综采工作面1.4m窄高水材料巷旁充填沿空留巷为工程背景,基于实验室实验测试了水灰比为1.6∶1高水材料的强度特征,通过数值模拟及现场工程试验研究了高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩偏应力分布规律及其失稳破坏机制。结果表明：①随着超前工作面距离的不断增加,偏应力峰值带位置逐渐发生偏转,偏应力峰值大小逐渐减小,越靠近工作面采动影响越剧烈|②超前工作面40m范围内的巷道围岩偏应力峰值带主要集中在巷道右上肩角与左下肩角,超前工作面距离大于50m时的围岩偏应力峰值带主要集中在巷道顶底板围岩深部处,且近似呈对称状分布|③工作面回采且留巷完成后,留巷围岩偏应力峰值主要集中于实体煤帮与实体煤侧顶板处,支护时需保证锚索杆体穿过实体煤帮及顶板围岩偏应力峰值带位置。基于此提出高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩采用“顶板全锚索支护+巷内三排单体支柱+实体煤侧补强锚索加固+巷旁高水材料充填墙”对拉预紧锚杆并辅以单体柱护墙+采空区侧单体柱撑顶并辅以锚杆加固顶板的分区域非对称综合控制技术,通过现场工程实践证明了留巷围岩控制技术的合理性,保障了高水材料窄巷旁充填沿空留巷的稳定性。     

综放沿空巷道窄煤柱稳定性分析及围岩控制技术研究

为对18501工作面沿空巷道保护煤柱的稳定性和顺槽的支护合理性进行分析,通过Fl AC3D软件建立18501综采工作面沿空掘巷模型研究窄煤柱内应力特征及位移分布规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为10m,并提出了顶板锚索、巷帮锚杆的巷道补强支护措施及添加树脂锚固剂的巷道补强支护措施和实体煤侧巷帮扩刷等围岩控制措施后,沿空巷道两帮及顶板的变形量较之前分别减少了24%和61%,巷道表面位移量控制在允许范围内,能够保证10m窄煤柱护巷条件下巷道在回采期间正常安全的使用。     

古汉山矿综放面切顶沿空留巷采空区帮控制技术

基于煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等难题,以古汉山矿1604工作面为研究背景,提出切顶卸压沿空留巷技术。对沿空留巷采空区帮控制原理及围岩运动特征进行了理论分析,形成了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术采空区帮稳定性控制体系,并在现场进行了工业性试验。研究结果表明,采用高强预应力锚索补强顶板、单体柱π梁支撑顶板及可伸缩工字钢挡矸防护等联合支护体系可行;实体煤帮最大移近量为276 mm,采空区帮最大移近量为216 mm,顶板最大移近量为225 mm,底板最大鼓起量为164 mm,采空区帮挡矸防护体系变形不明显,留巷变形在合理范围内,留巷效果良好,可为类似条件下的切顶沿空留巷工程提供借鉴。     

松软煤层沿空留巷围岩稳定性控制技术

为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术,通过对工作面实际地质情况及现有巷道支护现状,在留巷影响分析的基础上,设计研究出使用木垛和袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对于实体煤帮、顶板采取高强度、高预应力锚索主动支护、充填体要支设及时等围岩控制对策,通过矿压观测结果表明:在工作面后方60 m以外巷道围岩变形速度趋于稳定,围岩变形很小。     

松软煤层综放面沿空留巷围岩控制技术研究

为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术。在对工作面地质情况及现有巷道支护现状对留巷影响分析的基础上,提出使用木垛+袋装矸石充填、撕下帮沿空留巷方案;针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对实体煤帮、顶板采取高强度、高预应力锚索主动支护、及时支设充填体等围岩控制对策。矿压观测结果表明,在工作面后方60 m以外巷道围岩变形速度趋于稳定,围岩变形很小。     

窄柔模墙体沿空留巷围岩偏应力演化与控制

为研究柔模混凝土巷旁充填下沿空留巷围岩偏应力的分布与演化规律,以山西吕梁贺西煤矿3301工作面沿空留巷为工程背景,采用实验室试验的方法确定了沿空留巷巷旁混凝土充填材料的单轴抗压强度,通过现场调研、理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法研究了本工作面回采过程中沿空留巷围岩偏应力和塑性区的分布及其演化规律,揭示了工作面回采扰动下沿空留巷围岩的非对称变形破坏机制。数值模拟研究结果表明:随着工作面不断向前推进,沿空留巷围岩偏应力以对称椭圆→非对称圆→窄"条带状"→宽"条带状"的形态进行演化,其塑性区呈现分区域扩展的动态响应特征,从而确定了超前与滞后采动区顶板、底板与两帮的影响距离;非对称分布的"条带状"偏应力峰值带呈现出由回采侧向实体煤侧偏转演化的趋势。基于工作面回采过程中沿空留巷围岩偏应力与塑性区的分布及演化规律,将沿空留巷围岩以偏应力峰值带与塑性区轮廓线为边界划分为2个区域,按围岩支护不同又将留巷围岩划分为实体煤帮A区、留巷顶板B区和柔模混凝土墙体C区,提出沿空留巷窄柔模墙体拉筋配合铁板加固辅以单体支柱护墙+巷内强力双排单体支柱+实体煤帮与顶板高强高预紧力非对称锚杆索的分区非对称耦合控制...     

极近距离煤层采空区下留小煤柱沿空掘巷技术研究

木瓜煤矿正在进行10号煤层的采掘活动,为提高煤炭采出率设计应用留小煤柱沿空留巷技术,在9号煤层采掘的影响下10号煤层及围岩松散破碎严重,通过理论计算及数值模拟研究确定合理的小煤柱宽度为8 m,沿空巷道采用"锚杆(索)+W型钢带+注浆"支护方式,现场应用后进行围岩位移情况的监测,沿空巷道掘进期间顶底板最大移进量为300 mm,实体煤帮最大位移量273 mm,煤柱帮最大变形量249 mm。10-100工作面回采期间,顶底板最大移进量376 mm,实体煤帮最大位移量292 mm,煤柱帮最大位移量为308 mm。