长壁开采切顶短壁梁理论及其110工法——第三次矿业科学技术变革

为了深入了解近距离煤层群切顶留巷上覆岩层应力及变形演化规律,以白皎煤矿B₄煤层、B₃煤层、B₂煤层切顶成巷巷道2442、2443及2444运输平巷为研究对象,开展了3层煤回采巷道开挖物理试验研究,结果表明：①上煤层巷道切顶后,顶板卸压; 煤层开挖后,采空区顶板垮落并支撑巷道顶板,顶板增压; 煤层继续开挖,覆岩断裂,顶板卸压; 巷道顶板应力依次经历卸压、增压及卸压过程,其中,高位顶板应力增加较大,应力较高。②中部巷道切顶及煤层开挖后,上覆岩层压力同时向上煤层巷道围岩及本巷道采动破碎压实围岩转移,并在两巷道之间的上覆岩层中形成应力增高区。③下煤层巷道切顶及煤层开挖后,巷道围岩破坏严重,无集中应力,受前两次开挖卸压影响较大。④上覆岩层沿层理面出现错动变形,同时出现垂直拉伸剪切裂纹,采动影响越大,裂纹扩展程度越大。

     

近距离煤层群采空区下沿空留巷支护技术研究

为了解决近距离煤层群采空区下沿空留巷支护难题,结合西曲矿14305工作面应力分布及地质条件,通过理论分析和数值模拟,研究了顶板支承压力演化规律和围岩强度机理,对比了长、短锚索不同支护参数对围岩应力场的影响变化,确定了14305工作面沿空留巷巷内支护具体方案和参数,保证了施工和回采的安全性,有效提高了资源回收率。     

近距离煤层群下位煤层沿空留巷合理布置研究

为了解决近距离煤层群下位煤层沿空留巷受多次采动影响,巷道围岩变形破坏严重的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法,研究了巷道与回采空间合理的相对位置及支护参数。研究结果表明：上位煤层开采后在采空区正下方出现一定范围的应力降低区,为沿空留巷的布置创造了有利条件;上位煤层残留煤柱下方一定范围出现应力集中,煤柱影响范围和3+4煤层的交接与煤柱的水平距离为10.8~11.54 m。现场矿压观测表明,沿空留巷布置及巷道支护设计是合理的,巷道顶底板移近量以及墙体受力大小都在可控的范围内,为相似条件下沿空留巷合理空间布置及支护设计提供了依据和指导。     

深部近距离煤层群下层沿空留巷切顶锚注一体化控制技术

针对深部近距离煤层群下层沿空留巷大变形控制难题,选择中兴煤矿3203运输巷沿空留巷为研究对象,综合采用现场调研、 数值模拟和现场试验等方法,研究了近距离煤层群上层30203工作面开采作用下3203运输巷围岩应力变化特征,以及30203和3203工作面开采后3203运输巷沿空留巷围岩的应力和位移变化特征,得出随3203工...     

兰花宝欣煤业切顶卸压沿空留巷技术研究与应用

为提高煤炭回采率、缓解工作面采掘接续紧张局面,以兰花宝欣煤业2201工作面轨道顺槽为工程背景,提出了切顶卸压沿空留巷技术,包括巷道补强加固支护、顶板精准定向预裂切缝、临时加强支护、巷帮挡矸防护.现场监测巷道围岩变形主要发生在滞后工作面200 m范围内,试验巷道未发生大变形现象.     

自燃煤层切顶卸压留巷工作面通风技术分析

应用切顶卸压留巷技术会导致留巷段内漏风通道发育,采空区漏风严重,从而制约该技术在自燃煤层中的应用.2-503综采工作面为容易自燃煤层,所开采的5#煤层煤质较好,为提高煤炭回收率,矿井采用切顶卸压留巷技术,但面临采空区漏风严重、遗煤自燃风险较大问题.为实现安全回采,提出在2-503综采工作面采用切顶卸压留巷两进一回的W型...     

新义煤矿切顶留巷技术应用研究

为解决新义矿采掘接替紧张的问题,采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在该矿进行切顶留巷试验研究.首先,介绍切顶留巷技术原理、工艺流程及切顶留巷关键技术;其次,结合该煤矿工程地质条件,采用理论分析计算和现场爆破试验等方法,得出顶板预裂切缝高度为15 m、切缝角度为10°、锚索长度为10 m和7.3 m交叉使用等关键参数与技...     

古汉山矿综放面切顶沿空留巷采空区帮控制技术

基于煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等难题,以古汉山矿1604工作面为研究背景,提出切顶卸压沿空留巷技术。对沿空留巷采空区帮控制原理及围岩运动特征进行了理论分析,形成了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术采空区帮稳定性控制体系,并在现场进行了工业性试验。研究结果表明,采用高强预应力锚索补强顶板、单体柱π梁支撑顶板及可伸缩工字钢挡矸防护等联合支护体系可行;实体煤帮最大移近量为276 mm,采空区帮最大移近量为216 mm,顶板最大移近量为225 mm,底板最大鼓起量为164 mm,采空区帮挡矸防护体系变形不明显,留巷变形在合理范围内,留巷效果良好,可为类似条件下的切顶沿空留巷工程提供借鉴。     

复合顶板切顶卸压留巷围岩支护技术研究

复合顶板巷道切顶卸压留巷时往往面临围岩控制困难问题,给巷道后续使用带来制约.以东林公司E1301回风巷复合顶板切顶卸压留巷为工程背景,对留巷技术以及围岩支护方案进行设计.在切顶前采用锚索、锚索梁及恒阻锚索梁超前支护,留巷段采用架棚、单体液压支柱、档杆支架等支护.现场应用后,巷道围岩变形整体较小,可满足巷道后续使用要求.     

极近距离煤层下层煤采场顶板结构与控制

针对近距离煤层开采时,上层煤开采会对下层煤产生采动影响,导致下层煤邻近回采巷道围岩变形等问题,提出了近距离煤层错层位切顶卸压护巷技术。分析了错层位切顶卸压护巷技术原理,推导出近距离煤层错层位切顶高度的计算公式,给出错层位切顶的关键参数,研究了错层位切顶卸压护巷效果。结果表明：通过错层位切顶主动调控顶板断裂位置可缩短悬臂梁长度,同时切落后的岩石因受到采空区与夹层的缓冲作用减少能量向下传递,有效保护了下层巷道的围岩稳定;错层位切顶高度的确定需考虑顶板垮落的矸石对本层位空区与下分层空区的充填效果,以及层间岩石的垮落影响。现场工业性试验发现,错层位切顶后,动压巷道底鼓量由3.0 m降至0.5 m左右,降幅为83%。

     

带有导向孔的浅孔爆破在留巷切顶卸压中的应用研究

厚层坚硬顶板切顶卸压是优化沿空留巷围岩应力和结构有效途径之一,将导向孔应用到切顶卸压中是新的尝试。基于浅孔爆破沿空留巷切顶卸压机制,利用LS-DYNA数值模拟与理论分析相结合的方法,分析了导向孔作用机理,探究了参数选取对爆破效果的影响。研究结果表明:导向孔增加了自由面,对炮孔连线方向上的切向应力影响明显,提高了炮孔间裂隙贯通率和炸药能量利用率;装药孔不耦合系数取1.31时可充分发挥导向孔应力集中效应;最大切向拉应力与导向孔直径呈正变关系,但对远离导向孔的位置影响微小。根据岩石的动态抗拉强度,确定装药孔间距1.2 m。     

韩家湾煤矿切顶卸压沿空留巷技术应用

为进一步提高煤炭资源回收率,以韩家湾煤矿214201工作面应用沿空留巷开采技术为背景,为确保工作面成功留巷,在工作面实施爆破切顶卸压技术实践。结合煤层顶底板岩石物理力学性质,通过理论分析与现场试验确定切顶卸压爆破技术参数,在实施爆破切顶前采用恒阻大变形锚索加强切顶侧顶板支护,之后采用爆破切缝技术定向切顶卸压。现场监测结果表明,爆破切顶卸压之后,顶板能够按照预定的方向切缝,在工作面回采过程中,通过对留巷支护参数及形式的设计,最终所留巷道效果明显,达到了沿空留巷的目的。     

沿空巷道切顶围岩变形控制机理及工程应用

为减少薄-中厚煤层开采工作面区段煤柱损失,提出了切顶法沿空成巷无煤柱开采技术,即在上区段回采工作面运输巷内,采用张拉聚能爆破在运输巷顶板与采场侧向顶板间形成一条切缝结构面,该结构面可阻滞采场侧向顶板移动压力向沿空巷道围岩的传递,并促使侧向顶板沿切缝切落,切落矸石则隔断采空区而形成运输平巷采空区侧巷帮,矸石碎涨后充填冒落空间支撑上位岩层继续移动,从而实现沿空巷道稳定。沿空巷道切顶力学模型的理论与数值分析结果显示,巷旁爆破切缝将可传递采场岩层移动变形压力的岩梁结构改变为沿切缝切落的短臂岩梁结构,大大降低了沿空巷道受采场侧向岩层移动变形压力的作用,减小了沿空巷道围岩压力及变形量。基于该原理提出的巷内加强支护、巷旁密集支护、巷道顶板切缝等主被动联合切顶技术,在各种不同条件下薄煤层、中厚煤层切顶成巷工程实践中均取得了良好效果,实践表明,该方法可有效降低采场岩层移动对沿空巷道产生的压力,减小沿空巷道围岩变形。     

近距离坚硬顶板薄煤层开采支护技术

近距离薄煤层在准备采煤工作面时的巷道掘进中,受上层残余压力的影响,矿压显现突出,采用常规的巷道支护方法不能有效控制矿压。文章根据大同煤矿集团公司晋华宫矿实际情况,介绍了关于近距离采空区下半煤巷掘进工艺、支护和工作面开采期间有效控制矿压的方法。     

柔模混凝土沿空留巷和切顶卸压沿空留巷对比分析

沿空留巷是煤矿开采技术的一项重大改革。城郊煤矿21404轨道巷在沿空留巷期间,采取柔模混凝土沿空留巷和切顶卸压沿空留巷2种沿空留巷工艺方式,为了获知2种沿空留巷工艺的优缺点,经过一段时间的施工,从成本、施工工艺、劳动强度和留巷效果等方面进行对比。对比分析研究得出,对沿空留巷进行改进,优化施工步骤,降低了施工难度和成本及职工劳动强度,消除了作业过程中的危险步骤,保证了作业安全。     

沿空切顶成巷段巷道围岩变形规律研究

以宏景塔一矿回采工作面为研究对象,基于切顶卸压无煤柱自动成巷技术原理,采用数值模拟计算和现场实测的方法,对该矿成巷段巷道围岩支承压力分布及围岩变形规律进行分析。研究结果表明：随着工作面向前推进,巷道围岩支承压力呈先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势,支承压力稳定值为13.5 MPa;受工作面回采动压的影响,距离工作面70 m以内,锚索受力急剧增大到恒阻值、巷道围岩变形明显;距离工作面70~150 m,锚索受力迅速减小、巷道围岩变形逐渐变缓;在距离工作面150 m之后,锚索受力仅有微量变化、巷道围岩变形趋于稳定。因此确定支护体回撤保守安全位置为工作面后方150 m。工程实践表明：所设支护体回撤距离能够应对巷道围岩变形,成巷效果良好。     

缓倾斜厚煤层回风巷切顶成巷技术应用研究

切顶卸压自动成巷技术能大幅提高采区煤炭采出率、降低巷道掘进率,为进一步扩大该技术的试用性范围、完善其应用体系,以益新煤矿43073工作面缓倾斜厚煤层拱形断面回风巷为例,开展该地质条件下的技术应用研究。在对倾斜及缓倾斜煤层切顶成巷技术应用难点进行分析的基础上,对试验工作面留巷切顶进行设计,并采用数值模拟方法对切顶效果进行模拟验证;对缓倾斜厚煤层拱形断面上巷切顶留巷配套适应性技术进行总结,设计得到各项技术的关键参数;于试验工作面进行了实践验证,留巷变形及工作面矿压监测显示留巷整体变形量较小,切顶卸压效果明显,留巷可以满足相邻工作面的复用需求。     

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。