综放沿空掘巷围岩控制机理及支护技术研究

通过对综放工作面采场应力分析,运用锚杆支护围岩强度强化理论,提出了综放工作面沿空掘巷围岩控制机理,树脂和长锚固高强锚杆支护能提高围岩力学参数,提供较高的支搞阻力并具有较大的延伸率,适用综放工作面沿空巷道高应力和大变形特点,采用高强锚杆支护系统能有效地保持综放沿空掘巷道的稳定,并成功地应用于工程实践。     

深部特厚煤层对采对掘巷道围岩综合应力场演化研究

深部特厚煤层对采对掘巷道受高应力及多次强烈采动影响,应力环境复杂,围岩控制难度大,井下综合应力场演化对于巷道支护方式及参数的确定有益。以麻家梁煤矿14103辅运副巷为工程背景,采用井下实测、理论分析和数值模拟方法,揭示巷道围岩原岩应力场、采动应力场、支护应力场及位移场演化规律。实测得出麻家梁煤矿巷道围岩原岩应力场分布特征;揭示出相邻工作面回采滞后采动影响阶段是巷道围岩采动应力增加的主要阶段;锚杆锚索施加高支护应力可在围岩中形成稳定承载结构。基于应力场、位移场综合分析,得出14103辅运副巷围岩采动应力增加先于巷道变形的增加;受二次采动应力作用,围岩发生扩容变形,出现应力增加不明显而变形显著增大的现象,揭示出采动应力场、支护体受力及位移场时空演化相互关系。该结果对巷道布置方式及支护方案提供了依据。     

小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

以淮南矿业集团某矿11613大采高综采工作面为研究对象,在留设7 m煤柱的基础上,分析比较了围岩采用锚索梁和注浆加固前后的位移场,得到巷道围岩位移场演化规律,提出了大采高小煤柱沿空掘巷的预应力巷道围岩控制技术,并对支护效果进行了观测。现场工业性试验验证了支护方案的效果,保证了矿井的安全生产。     

综放回采巷道围岩矿压的采厚效应研究

本文在现场观测的基础上,以谢桥矿综放工作面工程地质和开采技术条件为背景,对一次采厚不同情况下的综放巷道围岩应力分布进行了系统的数值分析研究。研究结果表明:随一次开采厚度的增加,综放回采巷道位移变化和应力变化截然不同。随采厚的增加,综放巷道的位移量明显增大,变形与一次开采厚度成正比;随一次采厚的增加,综放巷道围岩的应力降低,其峰值大小与一次采厚成反比,峰值距工作面煤壁距离与一次采厚成正比,即随一次采厚增加,围岩应力影响范围增大,而峰值降低。该研究成果为采场巷道合理布置与维护及综放开采动力灾害的防治,提供了理论依据。     

大采高综放开采几个理论问题的研究

提出大采高综放开采的概念,对大采高综放开采主要基础理论问题如：大采高综放开采工作面参数的确定、煤壁片帮冒顶机理与防治、提高工作面煤炭采出率、大断面高煤帮巷道支护、围岩活动规律与特种综放支架研发进行了探讨,以期推动这一技术的发展.     

厚煤层综放大煤柱沿空巷道围岩应力及变形规律

为了控制超长"孤岛"综放工作面巷道围岩变形和确定合理的煤柱尺寸,对兴隆庄煤矿4324超长"孤岛"综放工作面大煤柱沿空巷道围岩应力与变形规律进行实测研究.分析了采动影响下巷道支承压力的影响范围、峰值位置、峰值系数等特征参数,分析了大煤柱的破碎程度与应力状态特征,分析了巷道顶底板和两帮的移近量等在采动影响下的变化规律,为类似条件下巷道布置与支护设计提供了科学依据.     

试验巷道不同支护方案下UDEC模拟分析

以吉祥煤矿151101综采工作面回采巷道为研究对象,在回采巷道支护形式与参数合理选择的研究中,科学地对比了不同支护方案下数值模拟结果,针对煤层的地质条件与顶底板的情况,在巷道帮部和顶底布置测线,对巷道围岩垂直应力、水平应力、巷道围岩变形情况进行监测分析,得到巷道变形应力场、位移场,从而为回采巷道支护方案的设定提供依据。     

新景矿厚煤层大采高工作面沿空掘巷层位优化设计

针对大采高工作面沿空掘巷巷道围岩变形破坏严重、维护困难的问题,文章以新景矿15028综放工作面回风巷为背景,对试验巷道围岩物理力学参数进行了测试,运用FLAC3D软件分析研究并优化了回风巷层位,对巷道稳定与支护有着现实意义。     

大采高工作面采场支承压力分布规律分析

以寺河矿大采高高效回采工作面为试验对象,采用超前支柱监测、回采巷道及留巷变形监测、煤体应力监测等技术手段,研究分析了该工作面采场支承压力分布规律及巷道变形特征,为工作面巷道布置、采场及巷道围岩控制等提供依据。研究结果表明,与常规大采高工作面相比,该工作面超前支承压力的影响范围为9~15 m,集中系数为1.7~1.9,峰值位置前移,位于煤壁前方12 m处;后方支承压力具有明显的分区特征并伴有一定的滞后性;侧向支承压力峰值位置变化不大。     

大采深高瓦斯松软厚煤层综放工作面巷道布置及支护技术研究

大采深高瓦斯松软厚煤层综放工作面巷道矿压大,上隅角瓦斯易积聚,工作面排水困难,选择合适的巷道布置方式、支护方式及支护参数相当重要。通过工业性试验,采用双回路巷道布置,外侧巷道采用沿顶掘进、让压锚杆组合支护方式可以经济、有效地保证工作面正常回采。     

综放开采沿空留巷围岩控制技术研究

为了提高矿井煤炭回收率并缓解采面采掘接替紧张局面,针对三元煤矿4305综放工作面沿空留巷围岩控制存在的问题,提出以超前切顶卸压+顶板补强支护+巷帮挡矸支护+采后临时支护为核心的围岩控制技术。现场应用后,留巷段顶板、底板及巷帮位移量分别为88 mm、29 mm及65 mm,同时可多回收煤炭约36万t。     

综放回采巷道支护形式选择的距离判别分析方法及应用

选择支护形式是综放回采巷道支护设计的重要内容。根据综放回采巷道的围岩特征, 以围岩强度、煤层强度、巷道埋深、围岩节理裂隙发育程度、采动影响系数、顶煤厚度、护巷煤柱宽度和断面面积作为支护形式选择的指标, 借鉴距离判别分析理论, 建立了综放回采巷道支护形式选择的距离判别分析模型。应用表明: 距离判别分析模型选择能力强, 识别精度高, 是综放回采巷道支护形式选择的一种有效方法。该方法对综放回采巷道围岩道稳定性分类及支护方案选择等具有重要意义。     

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。     

急倾斜特厚煤层综放工作面采场运移与巷道围岩破裂特征

急倾斜煤层的赋存环境及水平分段综放的开采方式加剧了综放工作面采场结构与应力演化的复杂性,增加了综放工作面稳定性评估的难度,为此采用多手段联动的方法对煤岩体结构与巷道围岩破裂特征进行综合探测。通过急倾斜煤层综放工作面覆岩结构与应力分析巷道围岩产生分区破裂的力源条件;基于钻孔应力监测、声波探测、光学钻孔摄像等监测方法,获得了巷道围岩质量与离层区分布位置,钻孔内壁裂隙发育程度、裂隙数量与长度以及动态破裂演化特征。综合分析表明：急倾斜特厚煤层巷道围岩破碎具有分区分布特征,顶板与两帮裂隙呈现不规则的分区演化特征,裂隙区与完整区交替出现,煤体侧巷道帮的裂隙分布区域大于岩体侧。     

厚煤层综放面切眼跨度对围岩稳定的影响

综放面切眼是一种特殊的煤层巷道，由于其跨度大、顶煤厚和围岩整体强度低等特点，导致切眼围岩稳定性较低，支护困难。以西沙河煤矿1901综放面为研究背景，在现场生产技术条件的基础上，总结切眼围岩的破坏规律，并利用数值模拟软件详细分析不同切眼跨度对围岩稳定性的影响。结果显示：随着切眼跨度的增大，顶板及两帮塑性区增大，最大位移值增大;且应力由帮部向顶角转移，顶角破坏严重，应重点支护。最后提出支护方案，并进行工业性试验，效果良好。     

窄煤柱综放煤巷钢梁桁架非对称支护机理及应用

针对王家岭煤矿窄煤柱综放煤巷围岩控制难题,分析指出相邻大型综放工作面覆岩剧烈活动及其基本顶对巷道区域直接顶的倾斜挤压力是导致顶板产生水平移动和非对称破坏的本质原因。建立考虑基本顶对直接顶倾斜挤压应力的窄煤柱综放煤巷直接顶力学模型,得出巷道顶板最大变形区域(7.5≤x≤9.5 m)。研发了以钢梁-槽钢组合结构和多根锚固至顶板纵深处锚索为关键部件的多锚索钢梁桁架系统,阐明其控制原理。建立多锚索钢梁桁架非对称支护的力学模型,得出非对称弯矩减小量分布特征,探讨其与非对称变形的一致性,并结合现场实践确定控制方案。现场实践表明,20103运输巷采用钢梁桁架非对称支护技术后,围岩变形量均控制在安全范围内,实现了对窄煤柱综放煤巷围岩非对称变形破坏的有效控制。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论,构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型,数学推导煤柱承载应力,结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法,确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性,并开展巷道表面位移现场观测试验,结果均较为理想,验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

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。     

特厚煤层综放面高精度微震监测技术的应用

为了研究同煤集团塔山煤矿特厚煤层综放面围岩运动的规律、科学地进行开采设计并为矿山压力控制提供科学依据,根据综采放顶煤工作面的实际情况,按高精度微震监测技术的要求,确定了测区布置的原则,分析了影响监测定位精度的主要因素,对采集数据进行了研究比对,初步得出了塔山煤矿特厚煤层综放工作面围岩运动参数.