切顶卸压无煤柱自成巷顶板断裂特征研究

为研究无煤柱自成巷开采条件下基本顶不同断裂位置对巷道变形的影响,分析顶板岩层运动特征,建立基本顶不同断裂位态力学模型,分别推导出基本顶在不同断裂位置时的巷内临时支护强度计算公式,得出巷内临时支护强度临界值。采用离散元数值软件UDEC对基本顶不同断裂位态下的岩层运动进行模拟分析。结果表明:基本顶在实体煤侧及采空区侧发生断裂,巷道变形较小,而在巷道上方发生断裂时变形破坏严重;通过调整切顶护帮支架对巷道顶板支撑力控制下位顶板的变形,使基本顶在较为有利的位置发生断裂;通过切顶护帮支架、恒阻大变形锚索支护等技术可以有效控制巷道变形,并在柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面成功应用。     

切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析

为了探索切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规留煤柱开采应力分布的区别,以国内外首个切顶卸压无煤柱自成巷开采工业性试验为工程背景,运用FLAC3D数值模拟软件建立了大煤柱开采,小煤柱开采Ⅰ(相邻工作面回采巷道未掘),小煤柱开采Ⅱ(相邻工作面回采巷道已掘),无煤柱开采4种不同开采方式的数值计算模型,并对其应力分布特征进行了模拟和对比分析。得出如下规律:在工作面前方,平行于工作面长度方向,煤柱留设方式对应力分布的影响存在一定范围,在影响范围内垂直应力大小关系为:小煤柱开采Ⅱ大煤柱开采小煤柱开采Ⅰ无煤柱开采;留大煤柱,小煤柱开采时,靠近本工作面回采巷道附近均存在明显的应力集中,而无煤柱自成巷开采由于取消了超前掘进巷道,从而消除了掘巷引起的应力集中;在工作面侧向,大煤柱开采应力集中位置始终位于大煤柱内部,小煤柱开采Ⅱ位于下区段工作面实体煤内部,小煤柱开采Ⅰ和无煤柱开采则位于巷道煤帮内部,应力峰值位置与巷道距离大小关系为:无煤柱开采小煤柱开采Ⅰ小煤柱开采Ⅱ和大煤柱开采;大煤柱开采时侧向应力峰值最大,小煤柱开采时次之,无煤柱开采最小,其峰值较大煤柱开采降低18.1%~20.3%,较小煤柱开采Ⅱ降低11.8%~17.3%,采空区顶板稳定后,无煤柱开采和小煤柱开采Ⅰ峰值较为接近。     

切顶卸压无煤柱自成巷关键技术研究及应用

为了缓解矿井采掘衔接紧张局面,以曙光煤矿一采区2~#煤开采进行切顶卸压无煤柱自成巷关键技术研究,使工作面一定范围内的周期压力和巷道内的压力得到了降低,大大提高了矿井的安全生产水平,为相似开采条件下的工作面提供实际的技术经验。     

切顶卸压无煤柱自成巷全周期围岩受力及变形规律

切顶卸压无煤柱自成巷所留巷道需经受掘进期间影响、本工作面超前采动影响、滞后工作面覆岩运动影响及下一工作面超前采动影响,因此对巷道顶板变形的全周期性研究至关重要。以神府-东胜煤田典型特点煤层开采为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场试验方法对无煤柱自成巷过程中的顶板变形规律和机进行研究。理论分析认为,开采煤层在基岩层薄、松散层厚的赋存条件下,厚松散层可简化为上覆荷载,巷道顶板的变形可视为顶板来压控制关键岩层的变形。巷道掘进阶段可将顶板视为两端固支的超静定梁式结构,预裂切缝阶段、留巷稳定阶段和二次回采超前影响阶段可将顶板视为受力状态不同的简支状态,一次采动影响阶段可将其视为悬臂状态。在一次采动影响阶段,顶板最易发生变形的位置为悬臂岩梁的自由端,该阶段是留巷过程中稳定性最差的阶段,应做好高强临时支护。数值模拟和现场试验发现,巷道顶板在掘进阶段应力及位移最小且呈现对称分布,预裂切缝后顶板应力开始出现非对称分布。一次采动阶段,围岩应力显著增大并最终趋于平稳,二次采动阶段巷道围岩应力会再次轻微增大。巷道顶板变形与应力分布相对应。巷道掘进阶段和预裂切缝阶段顶板轻微变形,一次采动影响阶段为巷道围...     

坚硬顶板大采高工作面切顶卸压无煤柱自成巷矿压显现特征分析

为掌握厚层坚硬顶板大采高工作面切顶卸压无煤柱自成巷矿压显现特征,以吉宁煤矿2109工作面为工程背景,通过对留巷过程中工作面支架压力、巷道围岩变形量、恒阻大变形锚索受力、顶板离层变化分析,表明切顶爆破能够切断采空区顶板对巷道顶板的应力传递,使留巷侧顶板处于明显的卸压状态,并给出工作面自成巷受采动影响范围和影响程度,为设计提供依据,供相似条件参考。     

中厚煤层切顶卸压无煤柱自成巷技术关键参数研究

现阶段切顶卸压无煤柱自成巷开采技术在薄煤层条件下应用较多,而对于中厚煤层的应用研究较少。为提高煤炭资源采出率,同时为避免以传统充填手段实现沿空留巷导致充填体位置产生应力集中,以切顶短壁梁为理论基础,以西山煤电集团公司杜儿坪煤矿62711工作面为工程背景,分析了切顶卸压无煤柱自成巷开采技术在中厚煤层的工艺流程及关键技术参数。通过理论分析和数值模拟的方法,分别对传统长壁式采煤法及切顶预裂爆破高度为4、6、8 m及切顶角度为5°、10°、15°、20°时巷道围岩应力分布及顶板位移情况进行了分析,结果表明：在合理的预裂爆破切顶高度和切顶角度条件下,不仅可以迫使顶板岩层在工作面回采后及时垮落并充满采空区,还可以有效切断巷道与采空区顶板岩层之间的应力传递路径,使得应力集中区域向实体煤深处转移,改善巷道围岩所处的应力环境,起到切顶卸压的作用。     

不同煤厚条件下切顶卸压无煤柱自成巷技术应用

为了探究不同煤厚条件下切顶成巷技术体系,以禾草沟二号煤矿薄煤层工作面、店坪煤矿中厚煤层工作面和柠条塔煤矿厚煤层工作面为工程背景,研究了以煤厚为主要影响条件下的切顶成巷关键技术参数,并开展了现场工程试验。研究发现:巷道顶板切得开、留巷围岩护得好是保证切顶成巷技术成功实施的关键,其关键技术可概括为顶板定向预裂成缝技术、NPR恒阻锚索支护技术、动压区临时支护技术和碎石帮挡矸护巷技术;不同煤厚条件下,采空区矸石的垮落状态和顶板覆岩的运动规律不同,从而决定了应采取不同的设计参数。     

柠条塔煤矿切顶卸压自成巷技术研究及应用

基于"切顶短臂梁"理论,以柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面为工程背景,成功试验了不掘顺槽巷道、不留煤柱的切顶卸压自成巷新技术。该技术通过从根本上改变传统长壁开采技术的工艺体系和装备体系,利用其关键工艺和配套的装备系统在工作面回采过程中一边采煤一边自动形成顺槽,最终对全盘区所有工作面实现无巷道掘进和无煤柱开采。并根据现场生产和工程地质条件,确立了试验工作面的关键技术参数。结合现场生产和应用效果,验证了其技术的可行性和优越性。在提高资源回收率、缓解采掘接替紧张、降低应力集中等方面优势显著,具有广阔的应用前景。     

厚煤层无煤柱自成巷碎石帮成巷技术研究及应用

针对厚煤层无煤柱自成巷开采技术实施过程中,采高大导致碎石帮变形难以控制的问题,以柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面为工程背景,采用理论分析和现场试验相结合的方法,建立了挡矸支护结构的受力分析模型,分析了碎石帮侧向压力的变化规律,并对滞后工作面不同距离的碎石帮进行了分区。提出了以"切顶护帮支架+可伸缩U型钢+金属网"为主的碎石帮控制措施。经现场实测,碎石帮控制效果良好。     

店坪煤矿切顶卸压无煤柱护巷技术应用

以店坪煤矿9#煤层9-100工作面开采为工程实例,为提高采出率,拟在该工作面回风巷应用切顶卸压无煤柱护巷技术;通过理论计算与实践分析,确定了切顶卸压技术的关键参数;实践表明,护巷达到预期效果,经济效益增收显著.     

综采工作面切顶卸压自成巷技术应用探索

针对传统开采方式需要留设煤柱造成煤炭资源的浪费、工作面接替紧张等问题,本文以亿欣煤业XV2303运输巷道为研究背景,介绍了该技术的主要原理,设计了巷道的预裂爆破切缝的主要爆破参数及巷道的支护方式,并对留巷段巷道进行监测.该试验工作面成功保留巷道865 m,留巷段顶板下沉量为20～50 mm,工作面后方30 m范围内支柱压力均值为8120 kN,采空区顶板垮落程度较好,基本沿切顶线位置垮落,巷道围岩较稳定,能够满足下一工作面的使用要求.     

鹿台山煤矿切顶卸压无煤柱成巷技术应用分析

针对鹿台山煤业2号煤层留设区段煤柱护巷造成资源浪费以及由于留设区段煤柱产生较强的应力集中危害生产等问题,经过查阅大量的相关文献以及大量的矿井调研,提出切顶卸压无煤柱开采技术;并通过分析切顶卸压的作用机理,提出本矿的切顶卸压的具体参数以及相应的支护方式;通过现场观测表明所选用的参数较为合理。     

切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术研究与应用

为解决高瓦斯煤层群开采保护层遗留煤柱所带来的冲击地压、煤与瓦斯突出等事故,提出了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采的技术方案,实践表明:切顶卸压沿空留巷技术实现了对采场的卸压作用,成功地保留了工作面机巷作为邻近工作面风巷,消除了保护层遗留煤柱带来的不利影响,并为以后沿空留巷技术和切顶技术的应用提供借鉴。     

切顶卸压无煤柱自动成巷技术在亿欣煤业的应用

晋煤集团晋圣亿欣煤业XV1306工作面采用切顶卸压无煤柱自动成巷技术,文章介绍了切顶卸压无煤柱自动成巷原理及工艺流程。现场应用表明,巷道成型良好,完全能够满足正常回采要求,该技术的成功应用产生了较大的经济和社会效益,具有较高的推广价值。     

榆树泉煤矿厚硬顶板无煤柱自成巷卸压方案设计研究

基于榆树泉煤矿1014综采工作面煤层顶板上方厚硬顶板不易垮落,顶板来压剧烈等问题,设计了厚硬不易垮落顶板预裂卸压方案及巷内加强支护方案,并通过数值模拟软件分析得出采用综合的顶板预裂爆破控制技术,可大幅降低巷道顶底板位移量,有效缓解实体煤柱上方应力的集中程度。最后,针对试验巷道进行工业性试验,得出巷道顶底板移近量为424 mm,顶板下沉量为300 mm,底鼓量93 mm,侧帮移近量286 mm,应用效果良好,满足巷道使用要求。     

工作面切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术

某矿为了保证矿井采掘衔接,减少巷道掘进工程量,结合矿井地质条件,在1-101工作面轨道巷实施了切顶卸压沿空留巷技术,使保留巷道继续服务于下一工作面的回采活动。现场实施后,通过对留巷围岩位移监测,结果表明,巷道围岩整体较为稳定,变形较小,可满足下一个工作面的回采要求。     

深部综放开采软岩巷道切顶卸压自成巷技术研究

针对鸟山井田深部综放开采软岩巷道支护难度大的难题,阐释了深部岩层非线性的应力应变特征,在综放面采用切顶卸压自成巷技术,同时采用理论分析、数值模拟和工程试验,研究了深部留巷的可行性,将留巷过程分为三个区并提出了针对性控制对策。将该技术在鸟山煤矿11031综放工作面回风巷道进行现场试验,现场监测结果表明：该巷道从掘进开始到回采结束,顶板下沉量表现出切缝侧大于巷中大于实体煤帮的规律,最大下沉量分别为155,128,81 mm,顶板离层量稳定时约119 mm,数值模拟结果表明切缝后顶板最大下沉量为175mm,有效控制了深部软岩巷道围岩变形,各项监测指标良好,验证了针对该综放面深部留巷设计的正确性。     

坚硬厚层顶板切顶卸压自成巷恒阻锚索支护应用

为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度为9.3m,支护密度0.8根/m2的恒阻大变形锚索加固顶板。现场应用结果表明：巷道顶板下沉量较小,成巷效果良好,可以满足复用生产要求,说明恒阻大变形锚索能很好适应切顶卸压自成巷对巷道顶板的变形影响,也为其他类似条件下沿空留巷顶板支护提供一定参考。