高瓦斯矿井综采工作面隅角悬顶处理技术实践

太岳煤矿为高瓦斯矿井,现开采2~#煤层,其直接顶为细砂岩,该层细砂岩具有强度高、厚度大、层理和节理不发育等特点,属不易垮落顶板。随着工作面的推采,原两巷顺槽区域因顶板坚硬及原巷道支护和两侧煤柱的支撑,形成悬臂梁,造成悬顶区域不能及时垮落,导致悬顶区内瓦斯积聚、上隅角瓦斯浓度超限。经研究,制定了超前退锚剪网、施工切顶孔破坏原岩稳定、超前爆破预裂强制放顶和充填封实隅角垮落不完全区域等隅角悬顶综合治理措施。通过治理,隅角悬顶得到充分垮落,有效地减少了隅角瓦斯的积聚,隅角瓦斯浓度保持在0.1%～0.3%,取得了良好的治理效果。     

二氧化碳炮处理综采工作面巷道三角区悬顶

综采工作面在回采过程中,运输巷和回风巷三角区顶板由于工作面巷道煤柱支撑易产生悬顶,威胁工作面安全生产。通过利用二氧化碳炮在综采工作面巷道三角区悬顶处进行预裂爆破试验,有效解决工作面巷道三角区悬顶问题,消除了顶板突然垮落产生飓风和压出有害气体的隐患。     

综放工作面回风隅角悬顶水力压裂治理技术

为了解决小峪矿综放工作面回风隅角顶板难垮落,易形成瓦斯积聚的问题,采用水力压裂技术,在5206回风顺槽施工压裂钻孔,对巷道顶板进行预裂处理后,工作面回风隅角顶板能够分层分次逐渐垮落,回风隅角悬顶面积显著减小,悬顶面积最大为4.5 m~2,解决了因悬顶面积大导致瓦斯积聚超限的难题。     

切顶卸压沿空留巷围岩控制效果数值模拟研究

为研究切顶卸压对沿空留巷围岩控制效果的影响规律,基于UDEC软件,对沿空留巷侧向顶板悬顶与垮落2种情况下的围岩受力变形特征进行深入分析。研究表明:相对于直接顶悬顶状态,直接顶垮落时煤帮侧煤层和巷旁支护墙体上的垂直应力集中系数分别降低0.19和0.49;直接顶垮落状态下沿空巷道顶板下沉、底板鼓起、煤帮内移和墙体内移量相对于直接顶未垮落状态下,分别降低73%、60%、27%、75%;巷道侧向悬顶是造成沿空巷道围岩大变形的重要原因,切顶会促使采空区上方直接顶有效垮落,采空区上覆岩层的重力无法有效向巷道周围的煤岩体中传递,且垮落的岩层会对顶板起到一定的支撑作用,有助于降低巷道围岩所承受的压力。     

深孔爆破弱化坚硬顶板技术在大采高综采工作面的应用

潞宁煤矿2号煤层采用大采高综合机械化开采,煤层基本顶为厚14.57m的中粗砂岩,根据国内外坚硬顶板条件下开采经验,在开采过程中,为了避免工作面大面积悬顶突然垮落造成的冲击,需对坚硬顶板进行处理。介绍了22105大采高综采工作面在初采和正常回采期间坚硬顶板弱化处理的深孔爆破方案及具体参数。实践证明深孔爆破可以解决顶板难以垮落的问题,实现坚硬顶板条件下的安全开采。     

水力压裂切顶卸压控制临近巷道围岩变形研究

针对顶板坚硬、采空区悬露顶板面积较大、对临近巷道围岩变形影响较大等问题,提出超前水力压裂预切顶板方法,使采空区悬露顶板及时垮落。研究表明,工作面回采后预切顶板在裂隙面、岩层自重及动压影响下及时垮落,临近3314巷道围岩变形与未切顶时相比大大减少,大大缓解了临近巷道支护难度,减少了巷道返修工程量。     

水力压裂技术在工作面上隅角顶板治理中的应用

为解决回采工作面推进过程中回风顺槽上隅角顶板不能及时垮落的问题,基于现场地质力学实测和评估,采用水力压裂技术对顶板实施分段逐次压裂,现场监测结果表明,压裂后的工作面采空区顶板能够及时分层分次垮落,上隅角悬顶面积不超过10m~2,超前段巷道顶板离层和巷道变形量在允许范围内,能够满足安全生产要求。     

应用水力压裂技术解决工作面进风隅角悬顶问题

肖家洼煤矿工作面回采过程中进风隅角易出现悬顶问题,悬顶加剧邻近顺槽底鼓、片帮、顶板下沉等矿压显现。针对211303工作面进风隅角悬顶问题,采用水力压裂弱化控制技术提前对顺槽400～600m处巷道顶板进行预裂。工程实践表明,应用该技术后,进风隅角顶板能够及时分层垮落,隅角顶板垮落减弱高应力向临近巷道的转移,降低煤柱支撑压力,从而减缓临近巷道的变形,对矿井安全生产具有重要指导意义。     

三道沟煤矿综采工作面端头悬顶治理方法研究

针对三道沟煤矿85207工作面回采过程中可能存在工作面端头悬顶垮落致灾问题,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,对工作面悬顶机理及其治理方法进行了研究。结果表明:工作面回采后,在工作面端头部位形成三角形悬顶区域,理论计算得到顶板极限垮落距为30.6m,一旦悬顶超过极限垮落距,将发生顶板垮落致灾风险;通过对工作面悬顶治理方法进行优选,确定出工作面端头基本顶与直接顶提前断顶为最优治理方法。在此基础上,提出工作面端头提前爆破与浅孔水压致裂相结合的工作面端头悬顶综合治理方案,并给出了工作面端头悬顶辅助治理措施,有效解决了工作面端头悬顶问题,保证了工作面的安全高效回采。     

18104材料巷水力压裂切顶卸压技术实践

为了使得坚硬顶板能及时垮落,不造成大面积悬顶,以18104材料巷为研究对象,采用水力压裂技术对顶煤进行弱化,产生大量的水压裂缝,促使顶煤在悬露状态下及时破断、垮落,从而达到弱化顶板,通过现场实践,与实施水力前进行对比,采掘交锋前后,巷道变形明显减小,工作面推过后,巷道无后续大变形。保证安全开采的效果,且可以很好提高顶煤的回收率。     

首采工作面坚硬顶板预裂技术研究与实践

玉溪煤矿1301首采工作面老顶为一层坚硬厚实的中粒砂岩,在工作面切眼内实施工作面回采前深孔预裂爆破,通过对顶板预裂前后老顶断裂极限跨距的理论分析、回采初期顶板垮落情况、工作面综采支架工作阻力等的综合分析,发现顶板爆破有效缩短了初次来压步距,减小了悬顶面积,防止了大面积垮落时工作面瓦斯超限,减弱初次来压对支架的冲击破坏性。     

大采高工作面顶板结构分析与支架工作阻力确定

为掌握大采高工作面顶板破坏结构及矿压显现规律,计算分析了不同采高下顶板垮落规律并采用动载荷法确定支架的合理工作阻力。研究结果表明:大采高工作面基本顶悬顶面积增大,矿压显现明显;采高小且直接顶厚时,下位直接顶垮落后可充满采空区,上位直接顶破断并充当承载层,初次来压和周期来压时工作面矿压显现不明显;对比不同采高围岩塑性区分布规律,采高小,下位直接顶垮落充满采空区,上位直接顶不能承载上覆岩层质量弯曲下沉,在拉应力作用下屈服;采高增大至直接顶全部垮落充满采空区对基本顶形成支撑,基本顶形成承载结构,围岩破坏面较少;大采高开采时,基本顶悬顶面积增大造成工作面煤壁前方支承压力增大,直接顶破坏面较多;垮落带和裂隙带高度随采高增大几乎呈线性增长。根据对工作面支架工作阻力进行计算确定ZY15000/33/72D型液压支架符合现场工作面实际生产需求。     

基于岩层质量指数对采场直接顶运动参数的分析

以潘一矿1241(3)综采工作面为对象,首先用岩层质量指数法求出顶板的岩层质量,顶板第1层属于质量"坏"的岩层:顶板第2层为质量"一般"的岩层。应用专家系统法算出工作面直接顶厚度,直接顶由第1层顶板和第2层顶板的一部分组成。然后再求出直接顶初次垮落步距和悬顶距,直接顶第1层初次垮落步距和直接顶第2层初次垮落步距相差不大,由于复合直接顶岩层质量为"坏",因此悬顶距较小。最后推断出直接顶的垮落方式,直接顶的2层同时垮落。研究直接顶的运动参数为工作面顶板控制提供了依据。     

综采工作面端头悬顶水力致裂试验研究

为了解决禾草沟煤矿综采工作面端头三角区悬顶突然垮落将采空区中的瓦斯挤出造成上隅角瓦斯超限的问题,采用顶板水力致裂方法对50115回风巷开展了试验研究,现场共进行连续50 m的水力致裂试验,水力致裂区间工作面顶板共发生4次周期来压,通过对端头顶板垮落情况进行全程观测,试验段端头顶板垮落及时充分,端头悬顶突然垮落导致挤出积聚瓦斯的问题得到了有效解决。     

顶板预裂爆破技术在东峰煤矿回采工作面的应用

东峰煤矿在回采工作面应用顶板预裂爆破技术,既减小了工作面回采过程中对相邻巷道的动压影响,又避免了工作面初次来压时,因大面积悬顶的一次性垮落,造成上隅角及回风流中瓦斯超限报警事故。     

厚硬砂岩顶板水压致裂技术的应用

干河矿2-126综采工作面顶板为厚硬砂岩顶板,工作面来压步距长、矿压显现强烈,支架前方煤壁发生片帮垮落,威胁工作面生产安全.为解决坚硬顶板悬顶问题,提出水压致裂技术对顶板进行弱化.现场应用效果表明:采取水压致裂措施后顶板卸压效果明显,能够控制顶板及时垮落,工作面来压平稳,支架工作承受载荷在可控范围内,保障了工作面的正常生产.     

综采工作面两巷采空区顶板垮落不及时控制技术

综采工作面两巷采空区顶板管理一直是煤矿井下管理的难题,经常有顶板垮落不及时现象,造成空顶距大、瓦斯积聚、矿压集中,给工作面安全生产带来隐患。结合各矿地质条件及历年综采工作面两巷采空区顶板管理措施,提出综采工作面两巷采空区顶板垮落不及时的控制技术及措施,保证两巷采空区顶板随工作面推进及时垮落,减少悬顶面积,防止顶板及瓦斯事故的发生。     

煤矿开采中坚硬顶板弱化技术分析与应用

坚硬顶板抗拉抗压强度大、弹性模量高、节理裂隙发育程度不明显、单层岩体厚度大、整体性及自承能力强，在工作面回采过程中不易自然垮落，大面积悬顶严重。通过在开切眼顶板上深孔预裂爆破破坏顶板的完整性，能够减小直接顶初次垮落步距和顶板悬露面积，保证工作面安全、高效生产。     

工作面上方厚坚硬顶板水力弱化技术实践

为使韩家湾煤矿213108工作面在初采初放过程中上部坚硬基本顶及时垮落,杜绝采空区大面积悬顶,降低来压强度,确保工作面初采初放安全回采。通过分析水力压裂技术原理及施工工艺,对水力卸压钻孔进行设计,采用高、中、低位3种钻孔的联合布置形式,保证弱化效果和顶板垮落时间。在厚坚硬顶板水力弱化后对巷道的围岩变形量和端头悬顶长度进行了监测分析。结果表明,水力弱化顶板后,213108工作面回采期间围岩变形量较小,巷道端头悬顶长度在合理范围内,未出现大面积悬顶现象。     

综放工作面初采强制放顶技术应用

综放工作面初采期间是顶板管理的特殊时期,采空区悬顶面积较大,处理不好会导致工作面采空区顶板大面积突然垮落,造成冒顶、瓦斯超限等事故。通过在综放工作面初采实施强制放顶技术,提前破坏老顶的完整性,将老顶初次来压变为周期来压,缩小老顶初次来压步距,减小悬顶面积,实现顶板的安全管理。