煤柱下近距离煤层回采巷道合理位置研究

针对回坡底矿井11号煤层开采时易受到近距离10号煤层回采影响的开采实践,文章以回坡底矿10号、11号煤层近距离煤层群为工程背景,通过理论分析、数值模拟对上下煤层巷道不同布置形式进行了分析,分析表明:煤柱下底板应力影响范围随深度增加而加大,剧烈程度随深度增加而降低;当11号煤工作面巷道与10号煤巷道重叠布置时,上下煤层煤柱均保持有较大核柱区,且巷道集中应力较小,能够保证下煤层工作面的正常安全回采。研究结果为回坡底矿井近距离煤层群下层煤开采巷道布置提供了理论依据。     

近距离煤层外错布置巷道支护技术研究

以山西省晋能集团盛平煤矿3#煤近距离煤层开采为研究背景,针对下层煤工作面巷道外错布置于上层工作面煤柱下方,巷道顶板破碎支护效果差的问题,采用FLAC3D数值模拟方法对下层工作面巷道外错布置于煤柱下方时的应力分布情况及围岩变形情况进行了研究,对类似近距离煤层工作面巷道的支护具有重要的借鉴意义。     

近距离煤层综采工作面过上覆采空区煤柱技术研究

针对西山煤电西曲矿14307综采工作面近距离下伏煤层过上覆采空区遗留煤柱时发生动载矿压的安全问题,通过应用水力压裂技术,在高应力区巷道围岩中打设一定数量的钻孔,在水力压裂作用下提前破坏遗留煤柱,减弱煤柱边界承压能力,并在现场采用顶板在线监测、巷道围岩观测、锚杆（索）测力计观测等多种手段进行指导和验证,有效解决近距离煤层综采工作面过上覆采空区煤柱容易发生动压事故的问题。     

近距离煤层双重采动对上层煤轨道大巷扰动影响规律研究

针对山西省黄土坡煤矿1109工作面轨道大巷受近距离煤层双重采动影响的问题,采用FLAC 3D数值模拟软件对近距离煤层双重采动大巷底板所在标高应力分布特征进行了分析研究。研究结果表明:下层1249工作面停采后,随着距离1249工作面水平距离的增大,工作面上方煤柱内垂直应力峰值由44.2 MPa逐渐降低,大巷底板位置应力集中现象明显;下层煤开采结束后,当上层1109工作面推进至距离大巷180m时,大巷开始受到采动影响,随1109工作面的继续推进,大巷所在位置垂直应力逐渐增大,水平应力逐渐减小。现场实测显示,当1109工作面推进至距离测点155m时,大巷发生明显变形,工作面在此处停采,停采线距大巷平均距离169m。     

近距离煤层开采矿压规律和布置方式研究

为了探究近距离煤层同采时上煤层对下煤层的影响,以芦沟煤矿平均间距5.32 m的10号和11号两近距离煤层为研究对象,基于错距理论和采场岩层断裂运移规律,建立了底板受力模型,对上煤层回采后地板应力分布、破坏范围和合理的布置方式、错距进行了研究。结果表明:上煤层工作面采场的稳压区内顶板稳定,没有冲击动压作用,安全性好,是合理的布置位置。在上煤层开采超前支撑压力和支架支撑作用下,下层煤工作面前方产生集中应力,使得煤层和顶板发生裂隙的扩展和联合,最终发生破坏。10号煤开采时,对底板的扰动破坏长度为40.95 m,破坏最大深度为10.97 m,即工作面布置错距应该大于40.95 m。现场工程应用,两工作面错距为42 m,实测得到液压支架载荷均衡,矿压显现缓和,说明布置合理。     

斜交煤柱叠加影响下工作面应力场分布特征研究

针对近距离煤层群工作面受上方多层采空区斜交煤柱叠加影响造成采场顶板垮落、煤壁片帮和压架等问题，以沙坪矿9309工作面为工程背景，在实验室测试煤岩体基本力学参数的基础上，利用数值模拟和理论分析等方法对斜交叠加煤柱影响下工作面应力场的分布特征进行研究。研究表明：叠加煤柱造成其下方9309工作面在未开采时就处于较高集中应力状态，集中系数为2.3；受煤柱影响，工作面前方最大超前支承应力的距离随推进距离的增加而逐渐减小；工作面处于煤柱下方时，煤柱集中应力因采动影响而逐渐降低和转移，工作面前方12 m左右范围内集中应力却逐渐增加，当回采稳定后，工作面顶板受叠加煤柱影响的范围为工作面长度的72%，煤柱叠加区应力普遍在25 MPa左右，集中系数6.0左右；遗留煤柱尺寸越大，其集中应力在底板中的传播距离越远，影响范围越广，工作面顶板集中应力越大。     

窄小煤柱集中应力在下煤层顶底板中的应力分布规律研究

以某矿27301工作面地质条件为背景,通过理论分析,对近距离煤层群开采中,上层煤窄小煤柱对下层煤顶、底板应力分布进行研究得出:下层煤的应力降低区位于距上层煤煤柱边缘4 m以上的位置,下层煤工作面布置时,上下顺槽应与上工作面煤柱内错4 m,最为安全合理。     

近距离下煤层开采顶板稳定性影响因素的数值模拟

以乌达煤田近距离煤层平错式布置开采为工程背景,采用数值模拟软件模拟了采空区下近距离下层煤开采时,综采面顶板稳定性与间隔层厚度和上层煤柱宽度之间的关系。研究结果表明,煤层间隔层厚度越小,对采场顶板稳定性影响越大,当间隔层厚度小于1 m时,顶板不能自稳,必须采取加固措施;上层煤层遗留煤柱宽度越大,下层煤上部的应力集中系数越小,而且遗留煤柱宽度对煤柱外采空区下顶板稳定性的影响范围相差不大。     

凉水井煤矿4~(-2)煤底板扰动深度试验研究

为研究近距离煤层上层煤开采后采空区积水对下层煤安全开采造成的影响,有必要对上层煤开采底板破坏深度及下层煤导裂带高度进行研究。结合凉水井煤矿现场实际情况,运用工作面底板注水试验方法对该矿4-2煤开采底板扰动深度进行研究。结果表明,底板由于煤层采动地板岩层在应力集中下产生首次破坏,破坏深度在15 m左右,之后底板由于顶板周期来压,底板破坏深度加深至16 m左右,为实际工程中极近距煤层的开采和防水方案确立提供依据。     

近距离煤层大倾角工作面采空区下安全开采技术研究

 以近距离煤层大倾角工作面采空区下开采为研究背景,针对煤壁片帮、顶板冒落及支架、运输机下滑的机理进行了分析。文章认为,上覆煤层采空区遗留煤柱造成应力集中,采场二次采动破坏加剧了工作面煤岩体的变形,其整体强度降低,煤层倾角及底板破坏深度对支架及运输机下滑的影响比较大,文章提出了针对性的安全开采控制技术,实现了工作面的安全开采,对类似条件下工作面安全开采提供了有益的指导作用。     

采空区下近距离特厚煤层回采巷道失稳机理及其控制

采空区下近距离煤层开采时,下层煤回采巷道将受到上煤层采空区遗留煤柱、本煤层相邻工作面动压的影响,针对孙家沟煤矿特厚煤层放顶煤工作面13311回风巷严重的冒顶、两帮内挤和底臌等变形破坏现象,采用现场实测、理论分析及数值模拟等研究方法,探讨了回采巷道失稳机理及主要影响因素。研究表明,13311回风巷变形失稳主要影响因素为迎邻近工作面回采动压掘进、巷道布置方式和巷道支护参数不合理。与上层煤回采巷道垂直布置、巷道支护强度低且迎采动掘进时,下层煤回采巷道容易失稳。为改善13313回风巷围岩稳定性,有效控制巷道变形,根据试验巷道围岩物理力学性质及受力特征,研究提出了有针对性的解决方案:首先改进巷道布置方式,将下煤层回采巷道布置在采空区下,且应距离上煤层采空区遗留煤柱不小于20 m;其次增大护巷煤柱宽度,把区段护巷煤柱宽度增加到20 m以上,减少迎采动掘进动压的影响;最后,采用高预应力全锚索加强支护,提高锚杆锚固段的整体性及其承载能力。据此,在13313回风巷进行了工业性试验并进行了巷道矿压观测,结果表明:经受相邻13311工作面回采动压影响后,区段煤柱整体完整,具有良好的承载性能;锚索受力达到了250～300 kN,约为其破断力的50%,锚索受力增长平稳,较好地控制了巷道离层和围岩变形;13313回风巷顶底板移近量为400 mm左右,两帮移近量为300 mm左右,巷道围岩变形量得到了有效控制,保证了巷道的整体稳定性,取得了良好的支护效果。但是,采用该种巷道布置方式,下层13号煤层13313工作面回采时,因工作面上方11号煤层区段煤柱集中应力的影响,对其顶板和煤壁管理提出了更高的要求,需引起高度重视。     

灰岩顶板巷道小煤柱尺寸确定及支护技术研究

辛置煤矿东四左翼采区开采10号煤层,基本顶为K2灰岩,为提高资源回收率,工作面间留设小煤柱。在地质力学参数测试和分析的基础上,理论分析和数值模拟确定了工作面合理小煤柱尺寸,设计了高预紧力锚杆锚索巷道支护方案,进行了现场试验。试验结果表明,6 m小煤柱设计宽度合理,巷道围岩应力较低;掘进期间锚杆锚索预紧力高主动支护效果好,锚杆锚索受力稳定,回采期间巷道两帮变形量可控,能满足工作面安全、高效开采的需求。     

极近距离煤层变厚度顶板下部回采巷道综合控制技术

针对三交河矿极近距离煤层采空区下变厚度顶板下部煤巷布置及合理支护的技术难题,通过上部残留煤柱应力扩散分析与提高掘采回收效率考量,确定601首采面两巷采用反向大错距的布置方案。在开展现场巷道顶板窥视、锚固力测试与预紧扭矩转化试验的基础上,提出了适应不同地质条件的煤巷差异化支护方案:架棚-锚杆联合支护、锚杆-锚索支护及锚杆-钢带-锚索支护。在井下实施了两条回采巷道的全进尺支护示范,监测结果表明:掘巷期间锚杆锚索工作载荷快速稳定,预紧力设计合理,围岩最大变形量30mm;回采期间超前巷道顶板最大下沉93mm。相关回采巷道综合控制技术保障了近距离下部煤层的安全高效开采。     

倾斜厚煤层沿空梯形巷道煤柱合理宽度研究

为了探究倾斜煤层沿空巷道合理煤柱宽度留设,采用理论分析、数值模拟和工业性试验相结合的方式开展研究。结果表明:通过建立沿空巷道基本顶力学模型,推导出倾斜煤层内应力场影响范围为12.2~12.8 m;数值模拟不同煤柱宽度下巷道围岩偏应力分布特征,最终确定合理窄煤柱宽度为10 m;继而提出顶板预应力锚杆+高强度单体锚索+桁架锚索支护耦合作用下的非对称围岩控制技术,现场矿压观测结果表明巷道围岩稳定性良好。     

受上覆采空区影响的巷道群稳定性控制研究

近距煤层下行开采中,因受上层煤采空区及煤柱的影响,下层煤巷道的应力环境及围岩破坏机理均发生复杂变化。采用理论分析、数值模拟与工程应用的综合方法,研究下层煤应力分布规律、巷道群的变形破坏机制及稳定性控制对策。研究表明:受上覆采空区释压作用影响,其下方巷道围岩应力集中较小、巷道较为稳定;受煤柱压力传递影响,煤柱下巷道围岩垂直应力急剧升高,应力集中系数达3.84,巷道两帮及肩部大范围压剪破坏,最终导致巷道整体失稳;煤柱下高应力区巷道宜采用拱形断面,增加支护强度与锚固预应力,顶板锚索(杆)向巷道两肩角倾斜布置,使支护体系与围岩塑性破坏区相互耦合并得到共同强化。在支护优化后巷道顶板下沉量减小42.8%,锚杆、锚索实测工作载荷分布合理,实现了对煤柱下近距煤层巷道的安全有效控制。     

深部厚顶煤巷道围岩稳定性相似模型试验研究

针对深部厚顶煤巷道围岩控制难题,采用相似模型试验方法,分析了埋深、构造应力等因素对厚顶煤巷道围岩变形、围岩应力及支护结构的影响,揭示了厚顶煤巷道围岩稳定性规律:随着埋深增大,两帮及顶煤内应力峰值增大,围岩变形破坏程度增大;随着构造应力增大,围岩变形破坏程度增大,构造应力对顶煤稳定性影响显著,顶煤水平应力呈现出"两端低、中部高"分布形态,且应力峰值位置随构造应力增大向深部转移,下位顶煤、煤层与顶板交界面附近的顶煤破坏严重,最终发生"尖顶型"垮冒;顶板锚杆和穿过煤岩层交界面的锚索易被剪断。对于深部构造应力作用下的厚顶煤巷道,认为提高顶煤锚固体的抗剪能力尤为重要,提出采用"高强高预紧力锚杆及斜拉锚索梁"支护技术,以此增强厚顶煤锚固体的抗剪能力、提高两帮承载能力,顶煤和两帮稳定性的提高则有助于减小底臌量。研究成果成功应用于工程实践。     

基于采动应力边界线的顶板巷道保护煤柱留设方法

针对平顶山一矿31010工作面回采期间顶板丁戊三乘人巷严重变形的问题,通过现场实测和数值模拟研究了巷道变形的原因及保护煤柱留设的问题。结果表明：工作面回采后,上覆顶板岩层中的应力发生改变,将应力值等于1.05倍原岩应力的点构成的曲线定义为采动应力边界线。采动应力边界线由开采煤层向上覆岩层呈外扩式发展,采动应力边界线距开采边界的水平距离随着距开采煤层高度的增大而逐渐增大,但增大趋势逐渐减小。采动应力边界线内侧岩层应力出现增压区和减压区,而外侧岩层仍处于原岩应力状态,采动应力边界线是划定工作面上覆岩层是否受工作面回采影响的边界线。目前顶板巷道保护煤柱宽度是按岩层移动角进行设计的,没有体现内部岩层移动变形及应力特征,导致顶板巷道保护煤柱宽度不合理而出现破坏,为此提出了基于采动应力边界线的顶板巷道保护煤柱宽度设计方法。按照此方法设计的平顶山一矿31010工作面顶板乘人巷保护煤柱宽度应为158 m。     

半煤岩巷道复合顶板支护设计

根据鸡西矿业集团平岗煤矿东一采区14#层煤层赋存条件,结合锚杆、锚索支护机理进行理论分析,合理选择14#层煤巷道复合顶板支护方式和支护参数;分析了复合顶板巷道帮、顶封闭式支护技术效果和经济效益。     

中厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

以恒源煤矿487工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,基于该矿工程实况采用理论计算、数值模拟等手段综合确定487工作面回风巷最优护巷煤柱宽度为5m;基于数值模拟分析了487工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤以及煤柱内围岩应力分布、围岩变形与塑形区演化特征,针对性提出了高强锚杆索组合非对称支护技术,并分析了巷道支护应力场的...     

软弱厚煤层巷道变形特征及支护技术

针对软弱厚煤层巷道支护中存在的问题,分析了软弱厚煤层巷道变形破坏特征,提出采用由高预应力锚杆、单体锚索、锚索桁架组成的联合支护系统。以金海洋公司5203巷道为例,分析了生产地质特征,并将该套支护系统应用于现场支护试验,试验结果显示顶板控制效果良好,对同类巷道的支护设计具有一定的参考价值。