深井沿空留巷巷旁充填技术及应用

沿空留巷是国内无煤柱护巷的主要形式,从充填材料及参数选择、设备配套及布置、充填区域顶板支护及工艺流程方面对深井沿空留巷巷旁充填技术进行了探索与实践,优化了巷旁充填工艺,分析了巷旁充填沿空留巷及充填体的变形及受力情况。实践表明:深井沿空留巷巷旁充填技术能够保证顶板支护结构的完整性和稳定性,充填体能够达到控制顶板下沉并适应顶板剧烈活动的要求。     

混凝土泵送充填在留巷中的应用

合理利用资源,将煤矿矸石再次利用作为巷旁充填混凝土材料,根据混凝土材料的配比及性能特征,设计了合理的巷旁充填支护参数,构建了泵送混凝土材料的充填工艺系统,并对金刚煤矿3117工作面沿空留巷巷旁充填工业试验进行研究.试验结果表明,在设计时间内,混凝土材料具有良好的塑性性能,既能有效地控制围岩变形,适应巷道顶板的活动规律,又能安全维护和保留巷道,因而是一种理想的沿空留巷巷旁充填材料     

高性能混凝土在沿空留巷巷旁充填中的应用

通过分析研究屯兰矿18205工作面采用高性能混凝土进行沿空留巷巷旁充填支护试验情况,总结了材料的组成、性能特点和充填体构造与充填工艺要求,并对存在的问题及产生的原因进行了分析,提出了治理对策和预防措施。结果表明：高性能混凝土具有良好力学性能,可用于井下沿空留巷巷旁充填支护。充填体按高宽比1.0∶0.7,并配以适当的构造钢筋,对已充填体的墙体裂缝可采用无机注浆材料堵漏,高性能混凝土作巷旁充填材料,充填体稳定性好,可在沿空留巷巷旁充填支护中推广应用。     

煤矿井下巷旁充填早强混凝土沿空留巷技术

针对济宁二号煤矿深部中厚煤层综采工作面地质条件复杂、开采深度大、工作面搬家频繁、采掘接续紧张、工作面孤岛开采等问题,研究了沿空留巷顶板运动规律,采用以巷旁充填早强混凝土为主体的沿空留巷技术,对沿空留巷巷旁混凝土墙受力与变形进行了数值模拟分析,并对巷旁支护参数和顶板锚固加强支护进行了设计.在93上02工作面运输巷中采用该技术沿空留巷870 m,混凝土墙墙体稳定;93上03工作面轨道巷沿空留巷后,矿压观测结果表明沿空留巷变形小于煤柱护巷,经济效益显著.     

沿空留巷巷旁充填系统模板支架及其应用

沿空留巷巷旁充填系统是目前国内机械化程度较高的充填系统。在总结无煤柱开采沿空留巷巷旁支护技术基础上,针对回采工作面以模板支架为关键装备的巷旁支护充填系统,重点阐述了不同形式或用途的模板支架结构特征。结合煤矿生产应用实践,介绍了回采工作面巷旁支护模板支架充填系统工艺。实践证明:充填支架(模板)适于沿空留巷巷旁支护系统,充填体强度性能稳定,可有效控制顶板及围岩活动,留巷维护效果良好。     

大采高综采沿空留巷巷旁充填支护技术

基于亨健煤矿大采高综采工作面区段运输平巷沿空留巷支护困难的现状,进行了大采高综采沿空留巷巷旁支护技术研究.选用袋装ZKD型新型高水速凝材料构筑巷旁充填体,研制了ZX28800/20/32型沿空留巷专用液压支架对充填体两侧顶板进行临时加强支护.结果表明:新型高水材料固化后充填体抗压强度比原高水材料平均提高40%～50%,凝固速度快,初凝时间8～20min,充填体承载和变形性能好,并可根据工程需要对材料强度和凝固时间进行调控,更适应于沿空留巷巷旁充填支护需要.沿空留巷专用支架移动方便,工作阻力达2 400 kN,可延缓充填体受力时间.采取这些措施提高了留巷的机械化程度,加快了留巷速度,改善了护巷效果.     

两硬薄煤层沿空留巷巷旁充填支护技术

为了解决两硬薄煤层开采过程中半煤岩巷掘进量大的问题,实施沿空留巷巷旁充填支护技术。通过沿空留巷支护机理理论分析,确定了巷道加强支护的方案,开发出高效充填材料,对巷旁充填体支护参数进行了优化设计,并简化了沿空留巷施工工艺。实践结果表明:该支护技术效果显著,充填体能够密实接顶,接顶率不小于95%,充填体初凝时间小于40 min,早期抗压强度可达到2 MPa左右,具有一定可缩量,沿空留巷两帮和顶底板最大移近量分别控制在123和114 mm以内,沿空留巷巷旁充填支护效果达到了预期要求。     

沿空留巷充填体宽度及支护技术研究

沿空留巷在解决煤柱、瓦斯和采掘接替等诸多方面有明显优势,以寨崖底矿3#煤层120308工作面为工程背景,从工作面上覆岩层活动规律着手,通过分析研究其应力集中规律,工作面沿空留巷上覆岩层的位移变形规律,结合地质资料建立数值力学模型,模拟受采动影响时充填体的变形规律,提出了巷旁充填体的支护技术与支护参数以及巷道补强支护技术与支护参数。同时,根据矿压观测结果分析沿空留巷巷旁充填体的变形规律,论证沿空留巷所采用的高水充填材料不但在技术上可行,且经济效益显著。     

薄煤层厚灰岩下混凝土巷旁充填沿空留巷研究

基于薄煤层厚灰岩顶板沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特点,论证了采用普通混凝土巷帮支护的可行性,混凝土充填体能够满足薄煤层厚灰岩顶板岩层运动规律。通过数值模拟软件FLAC~(3D)模拟了不同充填体宽度下的留巷效果,并设计了充填体宽度范围为1.5~2.0 m时混凝土为充填体材料的沿空留巷方案。实践表明,采用临时支护去支护初期顶板,有效控制了顶板初期下沉,有效弥补了混凝土初凝时间长和初凝强度低的缺点;采用混凝土作为充填体材料,很好地适应了采空区厚灰岩顶板岩层的运动,达到预期的留巷效果。     

坚硬顶板下沿空留巷巷旁充填体合理宽度优化研究

巷旁充填体宽度是沿空留巷体系的一个重要参数,决定着留巷体系的稳定。不同顶板条件下,巷旁充填体具有不同的合理宽度。根据沙曲煤矿沿空留巷的工程地质情况,对坚硬顶板条件下沿空留巷巷旁充填体合理宽度优化进行研究,采用理论计算确定充填体宽度范围在(1.65m,3.75m)内,通过数值模拟选择合理宽度值为3.0m,并通过工程实践对确定的充填体合理宽度值进行验证,工程实践中留巷体系整体变形量小,能够保证留巷具有有效的使用断面,留巷能够成功。分析表明:在坚硬顶板条件下,巷旁充填体宽度具有一定的选择范围,在该范围内选择合理的巷旁充填体宽度能够有效降低留巷体系的变形量,提升留巷体系的稳定性,该种方式确定的坚硬顶板条件下沿空留巷巷旁充填体合理宽度能够运用于类似条件矿井。     

沿空留巷围岩控制技术研究

分析沿空留巷顶板破断垮落特征,建立了巷旁充填沿空留巷的力学模型,提出了巷旁支护体主要参数的确定方法。分析沿空留巷巷内支护特点,介绍沿空留巷锚杆支护技术,并将研究结果应用于工程实践。     

两硬近距离薄煤层工作面沿空矸石充填留巷研究

为解决两硬(顶、底板均为坚硬岩层)近距离薄煤层沿空留巷巷旁充填体易失稳问题,通过建立充填体承载力学模型及不同充填体强度下留巷围岩塑性破坏数值模拟,认为留巷稳定的临界充填体宽度为2.0 m、抗压强度为23 MPa。实验室试验对充填材料(矸石)性能影响因素的权重、充填体强度特征进行了研究,提出了充填体高效材料配比和充填工艺。现场工程实测数据表明,上述研究得到的充填体宽度、材料配比和工艺参数能有效维护沿空留巷稳定性,较好实现两硬近距离薄煤层沿空留巷技术。     

综采工作面高水充填沿空留巷技术应用实践

以祥升煤业6201综采工作面为背景,分析了高水充填沿空留巷巷旁充填体作用机理,认为巷旁充填体有一定的支护强度和可缩性,能够适应巷道顶板运动规律,并确定了巷旁充填沿空留巷充填材料、技术工艺和补强支护方案。井下试验表明:充填体受力不大,材料强度和可缩性设计合理;巷道围岩变形不大,能够满足安全生产和通风需要。     

薄煤层开采高水材料巷旁充填沿空留巷技术研究

以南屯矿薄煤层3602工作面运输顺槽为工程背景,提出了沿空留巷的支护方法、;采用数值模拟分析了不同巷旁充填体宽度时的沿空留巷维护效果,确定了合理的巷旁充填体宽度。工程实践表明,该支护手段效果显著,高水材料巷旁充填沿空留巷效果达到了预期要求。     

薄煤层下短距离泵送混凝土充填沿空留巷技术研究

根据薄煤层坚硬顶板下沿空留巷矿压显现规律,建立了巷旁支护模型:采用柔性支护理念设计临时空间的顶板,在充填体处留有一定下沉量,避免充填材料由于强度不足而被压坏。通过对比沿空留巷方案确定:采用矸石带与短距离单体支柱支护初期顶板,并将其作为混凝土充填的内侧模板,将混凝土搅拌机放置在井下的轨道巷内,极大地简化了充填系统。实践表明,泉上煤矿16701炮采工作面沿空留巷时,在井下搅拌混凝土后直接泵送至工作面,沿空留巷效果较好,基本满足下一工作面的生产需要。     

薄煤层开采高水材料巷旁充填沿空留巷技术

以南屯矿薄煤层3602工作面运输顺槽为工程背景,提出了沿空留巷的支护方法;用数值模拟分析了不同巷旁充填体宽度时的沿空留巷维护效果,确定了合理的巷旁充填体宽度。工程实践表明,该支护手段效果显著,高水材料巷旁充填沿空留巷效果达到了预期要求。     

坚硬顶板沿空留巷巷旁“让-抗”支护机理

坚硬顶板条件下沿空留巷,工作面顶板悬顶距大,悬顶时间长,巷旁支护体将承受较大的压力,支护体易发生变形和破坏。通过建立坚硬顶板沿空留巷巷旁支护力学模型及对顶板不同运动阶段支护体内应力分布和围岩变形数值模拟,结果表明：在顶板岩层运动早期支护体应具有较大的可缩量,在保持支护体本身不遭受严重损坏的前提下,允许顶板产生一定下沉,以释放掉一定的顶板压力;在顶板岩层运动后期支护体应具有较高的支护阻力,抵抗坚硬顶板部分重量并进行断顶。提出了不等强充填体(上软下硬材料组合而成)支护方式,在坚硬顶板条件下采用该支护方式能较好地实现沿空留巷开采技术。     

薄层顶板沿空留巷巷旁充填体合理宽度研究

以中兴煤矿1204下工作面材料平巷沿空留巷为工程背景,应用理论计算、数值模拟等方法研究了沿空留巷薄层顶板的稳定性,分析了不同充填体宽度对充填体应力的影响规律和围岩变形破坏特征,得到了1204下工作面材料平巷沿空留巷巷旁充填体载荷以静载荷为主,动载荷为辅,冒落带高度为15.4m,裂缝带高度为49.2m的结论,确定了合理的充填体宽度为2.5m。现场实践表明,这种方法确定的充填体宽度使沿空留巷围岩稳定性较好。     

大采高工作面沿空留巷巷旁加强支护数值模拟研究

以斜沟煤矿18505材料巷沿空留巷为研究对象,通过数值模拟,研究了5种不同支护方式的支护效果,得到最佳支护参数。模拟结果表明:大采高工作面在回采时实施沿空留巷技术是能成功的,需提供巷内及巷旁共同支护;巷内增加支柱可有效抑制顶板下沉;在5.4 m采高、3 m充填带条件下,沿空留巷之后在巷道内实施"3根单体支柱和3根木支柱"的补强支护方案,支护效果良好。现场实测发现留巷时巷旁充填体稳定可靠,围岩顶底板最大变化量为806 mm、两帮最大变化量为419 mm,基本达到沿空留巷的使用要求。     

凉水井煤矿浅埋薄煤层坚硬顶板沿空留巷关键技术实践

以凉水井煤矿431301工作面沿空留巷为工程背景,分析了凉水井煤矿浅埋薄煤层坚硬顶板沿空留巷可行性,提出了凉水井煤矿浅埋薄煤层坚硬顶板沿空留巷关键技术:采空区侧向端部坚硬顶板结构承载技术,高水材料快速构筑沿空留巷巷旁支护技术和锚网索联合单体液压支柱或门式支架形成沿空留巷巷内支护技术。矿压监测结果表明:431301工作面胶运巷沿空留巷围岩变形小,达到了预期效果。研究成果可为类似生产地质条件下的沿空留巷无煤柱开采提供技术参考。