综放沿空掘巷底鼓的受力变形分析

在分析综放沿空掘巷底板力学环境的基础上，建立了底板力学分析模型，运用弹性理论对底板较大范围内的应力应变分布规律进行了求解，认为综放沿空掘巷的底鼓主要与巷道底板一定深度的岩层及实煤体侧高支承压力有关，从理论上阐述了综放测空掘巷比普通回采巷道更易产生底鼓的力学原理，并探讨了底鼓控制的新途径。     

特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。     

综放面沿空掘巷的支护技术分析

概述综放面沿空掘巷的矿压显现特点和综放面沿空掘巷的支护现状 ,并对控制沿空巷道围岩大变形的技术关键、锚杆支护机理及支护措施进行了分析。就现有的支护技术而言 ,锚杆与注浆加固的联合支护技术 ,一方面加固了沿空巷道周边的破裂岩体 ,提高了围岩的自承能力 ;另一方面 ,改善了破碎岩体的结构和力学性能 ,为锚杆支护提供了可靠的物质基础。从力学观点看是综放沿空掘巷支护的最佳形式之一。     

基于基本顶断裂位置的综放沿空掘巷煤帮支护技术

针对深部综放开采大断面沿空掘巷不易支护的难题,采用理论分析及现场实践的方法,研究了深部综放开采大断面沿空掘巷煤帮的破坏特点,揭示了帮部长锚索结合锚网联合支护的作用原理,提出了根据钻进煤粉量的变化来判断基本顶断裂线位置及确定深部沿空巷道巷帮锚索支护长度的方法,并在东滩矿1306工作面验证了该方法的有效性。研究表明:深部综放开采大断面沿空掘巷具有水平变形大,两帮鼓出大,特别是实体煤帮鼓出严重的特点;帮部长锚索结合锚网联合支护能够在浅部通过锚杆群和金属网形成点面结合的支护体系形成挤压加固墙,从而抵抗塑性区煤体对其侧向压力,起到加固巷道的作用;基于钻进煤粉量、围岩压力和顶板的断裂之间的联系,提出了深部综放开采大断面沿空掘巷实体煤帮的控制对策和深部沿空巷道实体煤侧巷帮锚索支护长度的确定方法;以东滩矿1306轨道巷为例进行了实体煤帮的钻孔煤粉测试,并基于测试结果进行了实体煤帮加固设计;现场工程实践表明加固后实体煤帮的水平变形明显减小,证实了该加固方法的有效性。     

综放沿空掘巷顶煤稳定性及不对称支护

针对综放沿空掘巷顶煤稳定性差这一问题,建立了顶煤稳定性力学模型,研究了巷道顶煤破裂的判别条件及巷道上覆岩层的运动规律,在此基础上提出了综放沿空掘巷不对称支护的理念,结果表明:综放沿空掘巷巷道顶煤稳定性存在3种类型:即顶煤几乎不开裂、开裂比较频繁和开裂频率很高。顶煤开裂位置在巷道顶板中心偏煤柱侧,裂缝处的巷道顶板经历着"冒漏-回转挤压-冒漏"的往复过程,巷道顶板的支护设计应是适当靠近煤柱侧的偏心设计。工业性试验表明不对称支护对综放沿空掘巷有较好的控制效果。     

综放沿空掘巷合理位置及控制技术

采用理论分析方法,建立了沿空掘巷的结构力学模型,推导出“内应力场”宽度表达式,确定了合理的沿空掘巷位置,预计了沿空巷道围岩变形量,进而确定巷道断面参数。提出顶板高强度高预应力锚杆支护和高强度锚索加强支护、减小窄煤柱帮锚杆间距和实体煤帮二次支护的非对称综放沿空掘巷围岩控制技术,采用系统信息设计方法确定了锚杆支护参数,成功地应用于工程实践。     

综放沿空掘巷锚梁网支护

结合工程实例介绍综放沿空掘巷锚梁网支护。通过理论计算和数值模拟合理确定综放沿空掘巷窄煤柱的宽度 ,使巷道处于应力降低区而围岩相对完整 ,易于维护。树脂药卷加长锚固高强度螺纹钢锚杆支护系统对围岩提供较大支护阻力的同时 ,具有较大的延伸率 ,适应综放面沿空巷道大变形的特点。因此综放沿空掘巷采用高强锚杆支护可有效维护巷道稳定     

窄煤柱综放回采巷道围岩稳定性分析及控制技术

基于郭庄煤矿2304综放面运输巷具体地质及生产条件,采用数值模拟对不同煤柱宽度下沿空掘巷围岩应力分布特征进行深入分析。通过构建综放沿空掘巷弧形三角块结构模型,揭示综放面沿空掘巷围岩稳定性机理。根据现有巷道支护理论,提出树脂加长锚固高强锚杆支护系统并进行锚索补强的围岩控制技术。现场实践应用表明:支护方案对综放沿空掘巷围岩变形控制效果显著。     

综放沿空掘巷锚梁网支护

结合工程实例介绍综放沿空掘巷锚梁网支护,通过理论计算和数值模拟合理确定综放沿空掘巷窄煤柱的宽度,使巷道处于应力降低区而围岩相对完整,易于维护。树脂药卷加工锚固高强度螺纹钢锚杆支护系统对围岩提供较大支护阻力的同时,具有较大的延伸率,适应综放面沿空巷道大变形的特点。因此综放沿空掘巷采用高强锚杆支护可有效维护巷道稳定。     

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。     

特厚硬煤层综放开采合理区段煤柱尺寸研究

 水帘洞煤矿3801综放工作面地质条件极其复杂,合理确定区段煤柱是实际遇到的工程难题。通过采场前后方侧向应力场与位移场在线观测,获得了综放沿空实体煤侧向应力分布规律及变形情况;通过数值模拟得到了不同煤柱尺寸沿空实体煤侧向应力分布变化规律。综合分析得到了合理煤柱留设尺寸,为彬长矿区同煤系特厚硬煤层综放开采确定合理煤柱尺寸提供了科学依据。     

沿空巷道底鼓破坏与支护技术研究

以3005综采工作面沿空掘巷为工作背景,在分析巷道底鼓破坏特征的基础上分析了巷道围岩强度及应力、护巷煤柱、支护方式对底鼓破坏的影响,给出了优化后的锚杆支护方案及底板处理方案。实践表明,巷道底鼓治理方案合理,巷道底鼓得到了有效改善,可以满足工作面安全生产要求。     

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。     

Deformation mechanism of surrounding rocks and key control technology for a roadway driven along goaf in fully mechanized top－coal caving face

The variation of the stress in the bolted surrounding rocks structure of the roadway driven along goaf in a fully mechanized top-coal caving face with moderate stable conditions are studied by using numerical calculation. The essential deformation characteristics of the surrounding rocks in this kind of roadway are obtained and the key technology of bolting sup-port used under these conditions is put forward.     

综放沿空巷道不对称支护技术研究

为研究不对称支护对综放沿空巷道围岩的影响,以高良煤矿3205综放面附近的一条沿空巷道工程为背景,在传统对称支护方案设计基础上,对煤柱侧锚杆和锚网进行加强设计,得到了不对称支护方案;采用FLAC^3D数值模拟分析对称和不对称支护条件下沿空巷道周边围岩的应力、变形。分析结果表明,非对称支护方案对围岩应力分布影响不大,但能够有效改善沿空巷道周边围岩的位移。     

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。     

高应力三软煤层综放大断面沿空掘巷支护技术

通过分析综放沿空巷道的上覆岩层结构特征,指出其支护难的原因在于超前支承压力与侧向支承压力的叠加,论述了综放沿空巷道锚杆支护作用机理,并运用系统观点提出了一“支”一“卸”的围岩控制技术。现场应用实践表明:加固与卸压是高应力三软煤层综放沿空巷道围岩控制的科学有效方法,具有显著的技术经济效益     

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。     

柔模混凝土沿空留巷过陷落柱支护技术研究

针对陷落柱影响段综放沿空留巷施工困难、成巷效果差等问题,以霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷为例,介绍陷落柱段巷内异型柔模混凝土墙体支护、底板注浆等技术。工程实践表明：在陷落柱影响段柔模混凝土沿空留巷施工速度快,留巷效果好,采空区封堵严实,具有良好的经济效益和应用前景。     

上隅角埋管抽放前后采空区瓦斯运移规律研究

针对新安煤矿14211沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题,对综放开采工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。根据CFD数值模拟的理论,建立采空区瓦斯渗流的三维非均质模型,并得到了模型中相应参数的确定方法。利用Fluent数值模拟软件,对比分析了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯有无情况下的采空区瓦斯运移及浓度分布规律。模拟结果表明:通过上隅角瓦斯抽放可平均减少42%的上隅角和采空区的瓦斯,有效解决了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯积聚问题,从而保障了综放开采工作面的安全生产。