坚硬厚顶板无煤柱开采围岩控制技术研究

在经济与技术上,沿空留巷无煤柱护巷相较于保留煤柱护巷都具有极大的优越性,在我国,沿空留巷技术的发展和应用受制于多样化的煤层赋存条件。采用理论分析、数值模拟和工业性试验等方法研究围岩应力特征演化规律、围岩控制技术,实现特厚坚硬顶板条件下沿空留巷,形成对围岩控制具有针对性的技术体系。     

无煤柱开采技术发展现状及研究方向

介绍了无煤柱开采技术的应用特征,概括了英国、加拿大,南非以及我国在无煤柱开采技术方面的发展历程及现状,认为我国在无煤柱开采方面存在的问题主要有：沿空留巷充填材料及设备成本高,传统的沿空留巷理论与围岩控制要求不匹配,沿空留巷巷帮支护设计理论不完善;沿空掘巷留设煤柱的位置及尺寸理论不健全,控制围岩变形破坏的支护技术和方法无法完全适应现代煤矿的发展需要。结合目前围岩控制理论和支护技术方面的问题,讨论了关于沿空留巷和沿空掘巷巷道围岩控制技术的发展方向和前景,供相关研究借鉴。     

无煤柱开采技术在煤矿中的运用

作为一种有效的开采技术,无煤柱开采在煤矿中的应用能够有效提升开采效率,但与此同时也存在沿空留巷充填材料和设备成本高、沿空留巷理论与围岩控制需求不匹配等一系列问题,需要采取有效的方式去解决和完善.为此,笔者结合自身工作经验开展了相关研究,供同行业工作者参考借鉴.     

无煤柱开采技术在煤矿中的运用

传统粗放型煤矿开采技术缺陷众多,造成生态环境急剧恶化,资源大量损失,进一步加剧资源枯竭危机,也阻碍了煤矿开采现代化、绿色化发展。无煤柱开采技术具有经济高效、资源回收率高、施工工艺简单等优势,在煤矿开采中广泛应用,但同时也存在沿空留巷材料成本高、沿空留设墙体稳定性控制难度大、传统沿空留巷理论与围岩实际控制需求不切合等问题。因此,围绕无煤柱开采技术在煤矿中的实际应用展开研究,概述无煤柱开采技术应用特征,结合实际案例,讨论无煤柱开采技术应用途径,供相关煤矿开采工作提供参考。     

神东矿区无煤柱开采关键技术及应用研究

为了进一步提高煤炭资源回收率,减少矿井掘进队伍数量,降低巷道掘进进尺,提高掘进率,消除由于区段煤柱留设带来的采空区遗煤自燃隐患和集中压力影响,神东矿区研究应用无煤柱开采技术,通过理论设计和现场实践应用相结合的方法,持续优化施工工艺,研究得出了适合神东矿区开采条件的柔模混凝土和切顶卸压沿空留巷工艺,研发了沿空留巷液压支架、内嵌式锚索、恒阻锚索等关键创新设备,应用结果表明在神东矿区近水平、浅埋深条件下采用沿空留巷和沿空掘巷无煤柱开采工艺是完全可行的,有限提高了掘进效率,缓解了接续紧张,保证了顶板安全。     

无煤柱开采围岩控制技术及应用

为了研究窄煤柱沿空掘巷非对称支护下围岩变形与应力分布特征, 采用理论分析方法, 研究窄煤柱沿空巷道对称支护与非对称支护力学机理; 基于马道头煤矿现场工程实践, 采用数值模拟与工程效验方法, 研究非对称支护下巷道围岩力学特征与稳定性。理论分析结果表明, 非对称支护可有效降低巷道顶板弯矩, 减小巷道顶底板与两帮变形量。模拟结果表明, 煤柱内部压应力增高区与弹性核区保障了煤柱承载性能。现场实测结果表明, 采用“锚索+槽型钢”非对称支护, 巷道顶板、窄煤柱侧巷帮与实体煤侧巷帮最大变形量分别为100、79、62 mm, 巷道松动圈与裂隙发育处于中等水平。

     

沿空留巷技术在土城矿无煤柱开采中的应用

土城煤矿通过配合表面位移观测和加强支护措施,使沿空留巷技术获得成功,说明沿空留巷技术在土城矿无煤柱开采中不但技术上可行,而且还能获得较好的经济效益。     

我国无煤柱护巷技术的应用

本文在总结我国1981～1990年期间无煤柱护巷应用情况的基础上,简要分析了无煤柱护巷技术的发展趋势和存在的技术障碍。针对这些问题,文中就无煤柱护巷的基本参数进行了初步分析,并归纳了我国在无煤柱护巷技术方面取得的主要经验。     

无煤柱护巷的应用与进展

本文概述了我国发展无煤柱护巷技术以来取得的主要成果，分析了存在的问题，重点介绍了近１０年来我国在无煤柱护巷基础研究及沿空掘巷和沿空留巷等方面取得的主要技术进展，并对今后我国无煤柱护巷的发展进行了评述。     

薄煤层开采软弱煤岩体巷道变形特征与稳定控制

针对百色矿区薄煤层开采条件下半煤岩巷道大变形及难控制等问题开展了一系列研究工作。首先,在巷道工程资料与数据的基础上,开展了薄煤层回采巷道工程地质特征的分析,发现薄煤层巷道围岩地质构造普遍较为复杂,岩体完整性差;现场监测了回采巷道围岩的变形全过程,分析了掘巷影响阶段、掘巷影响稳定阶段和工作面回采期阶段等时期的围岩工程行为及变形特征。然后,根据所收集的岩样和自制的煤岩组合体试样,分别进行了点载荷强度和不同高度比的煤岩组合体力学强度试验,结果表明,此类岩石力学强度较低,煤体与岩体破坏呈不均匀性。最后,在现有的理论基础上,分析了半煤岩巷道的滑移机制,推导了煤岩体层间滑移与巷道围岩失稳的本构方程,根据锚索的挤压承载和锚杆抗剪作用机理等阐明了软弱半煤岩巷道控制原理和支护要点,提出了以"顶板预应力长锚索+帮高刚度桁架锚索"为主体的"锚、网、索、梁"整体支护技术。支护试验表明:所提出的支护技术对于半煤岩巷道的控制效果较好,围岩变形在可控范围之内。     

厚煤层大采高工作面无煤柱开采技术研究及应用

为提高晋煤集团长平煤业Ⅲ4303大采高工作面采出率,采用无煤柱开采技术,通过实验室试验、理论分析与工业性试验相结合的研究方法,对大采高工作面无煤柱开采技术进行研究,根据柔模混凝土力学性能试验结果知柔模混凝土的强度高于普通混凝土强度,标准养护28d时抗压强度为38.3MPa,结合Ⅲ4303大采高工作面的具体情况,确定巷内采用“锚网索+波纹钢带”联合支护,巷旁C30柔模混凝土宽度为1.5m,并采用理论分析验证巷旁充填体的承载能力。通过工程实践表明：无煤柱开采技术实施后,Ⅲ4305工作面回风巷顶底板及两帮的最大移近量分别为220mm和240mm,保障了巷道围岩的稳定|带来的煤柱效益为1.02亿元,提高了矿井的生产效益。     

沿空侧采空区煤层自燃监测技术研究

准确的推断沿空掘进煤炭自燃的危险区域,预测煤自燃的发火期及高温点的分布,对指导煤矿防灭火和安全生产具有极其重要的意义。根据现场监测数据分析及2308采空区气体、温度、气压等参数的测定,较准确的分析出煤柱高温点位置及周围巷道漏风分布,保证了矿井的安全生产。     

综放沿空留巷围岩控制技术分析

针对常村矿S2-6综放工作面的具体地质采矿条件和现有支护状况，分析了S2-6综放工作面沿空留巷的技术措施。在实测资料基础上，分析了综放沿空留巷围岩控制效果，得出的结论对综放沿空留巷推广应用具有指导意义。     

无煤柱开采技术研究与应用

无煤柱开采是提升矿井采掘效率、提高煤炭资源采出率的重要途径。以山西某矿W1319工作面巷道布置为例,提出了留煤柱护巷、无煤柱护巷、工作面过空巷3种巷道布置方式,通过现场调研、理论分析、工程实践论证了无煤柱护巷的可行性,对山西某矿或其他类似条件下矿井进行无煤柱护巷具有良好的指导和借鉴意义。     

留巷钻孔法煤与瓦斯共采技术

针对深井高地应力、高瓦斯含量、低渗透率煤层群开采效率低和深部开采面临的安全技术问题难以突破的现状,提出煤与瓦斯共采新思路、新方法.揭示了采动影响区内顶板岩层裂隙的动态演化及采空区侧“竖向裂隙发育区”的形成规律、Y型通风方式下采空区的空气压力场分布和卸压瓦斯的流动规律,建立了留巷钻孔法替代巷道钻孔法抽采卸压瓦斯的煤与瓦斯共采的新理论、新方法.     

特厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设及支护设计

王洼二矿110507工作面采用留窄煤柱沿空掘巷的工艺进行巷道的掘进。为确定煤柱留设宽度及支护方式,通过理论计算和FLAC 3D软件模拟,建立110507工作面沿空掘巷模型,探究不同宽度窄煤柱护巷时回风顺槽的围岩应力及变形规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为6 m,并提出锚网索联合支护的支护方式。通过现场布置观测站进行监测,发现巷道掘进过后40 d基本趋于稳定;变形稳定后煤柱帮深基点的最大变形量为124 mm,实体煤帮深基点的最大变形量为50.1 mm,巷道两帮移近量均在200 mm左右,顶底板移近量均在100 mm左右。围岩变形量及围岩深部位移均控制在允许范围内,巷道支护设计合理,能够满足顺槽的正常掘进作业和运行。     

综放开采合理护巷煤柱宽度研究

根据新柏矿"两软一硬"复合顶板的5#煤赋存状况,通过理论分析和数值模拟,对不同煤柱宽度时沿空掘巷系统围岩应力分布和破坏特征进行了研究,对不同煤柱宽度时的巷道系统进行了综合分析和评价,确定了相邻工作面区段沿空掘巷留设煤柱的合理宽度,对类似综放沿空掘巷煤柱合理宽度的确定具有参考价值。     

孤岛煤柱内采动作用下大巷围岩变形机理与控制技术

针对王庄煤矿孤岛煤柱内630运输大巷围岩变形量大、维护难度大的问题,着重分析了工作面动压、孤岛煤柱宽度、巷道支护技术等因素对围岩稳定性的影响,揭示了孤岛煤柱内支承应力呈“前期高强高速扩张、中期稳势缓慢增压、后期持续高强作用”的演化规律,阐明了该类巷道具有来压不均匀、采动帮塑性区向深部扩展诱发顶板失稳的特征.提出了壁后充填碹体增大围岩径向约束力、浅部注浆限制深部围岩位移、锚杆支护调动围岩自承能力的控制技术.现场观测结果表明,630运输大巷经历两侧采空影响后,最大表面位移约64 mm,控制效果良好.