深部沿空留巷围岩稳定性控制技术研究

针对深部开采沿空留巷期间巷道围岩变形失稳的问题,以张小楼井95210工作面运输巷为例,对沿空留巷期间巷道围岩应力分布和变形规律进行模拟。结果表明,沿空留巷巷道围岩具有应力高、变形速度快、工作面后方围岩活动期长等特点,根据这些特点提出巷道围岩支护设计方案。工程实践表明,所设计的支护参数是合理的,围岩变形得到有效控制。     

综采工作面沿空留巷围岩稳定性控制技术

针对新景煤矿7211工作面生产地质条件,通过现场调研、理论分析、数值模拟及实验室测试等研究方法,对沿空留巷无煤柱护巷技术进行了深入分析研究,确定了以预应力锚杆锚索锚网巷内支护技术作为基本支护、锚索补强支护和充填体承载相结合的留巷支护方案,并在现场进行了工业性试验,取得了较好的效果。     

松软煤层沿空留巷围岩稳定性控制技术

为解决矿井综放工作面接替紧张的问题,提出松软煤层沿空留巷技术,通过对工作面实际地质情况及现有巷道支护现状,在留巷影响分析的基础上,设计研究出使用木垛和袋装矸石充填撕下帮沿空留巷方案,针对沿空留巷围岩控制难度大的难题,提出对于实体煤帮、顶板采取高强度、高预应力锚索主动支护、充填体要支设及时等围岩控制对策,通过矿压观测结果表明:在工作面后方60 m以外巷道围岩变形速度趋于稳定,围岩变形很小。     

沿空留巷围岩控制技术研究

分析沿空留巷顶板破断垮落特征,建立了巷旁充填沿空留巷的力学模型,提出了巷旁支护体主要参数的确定方法。分析沿空留巷巷内支护特点,介绍沿空留巷锚杆支护技术,并将研究结果应用于工程实践。     

沿空留巷围岩结构稳定性力学分析

以往对沿空留巷围岩结构特征了解不够,难以准确计算巷旁支护阻力,导致沿空留巷困难甚至失败。因此,根据沿空留巷上覆岩层垮断特征,提出了"大结构"、"小结构"概念,分别构建了围岩"大结构"、"小结构"力学模型,研究分析了"大结构"形成"低形态拱"和"高形态拱"的条件,推导出了拱高计算式,研究认为:在巷旁顶板岩层残留边界二次破断前,若及时加固煤帮,提高巷内和巷旁支护阻力,则上覆岩层易形成"低形态拱";若巷道煤帮松软,或巷道支护阻力不足,则易形成"高形态拱"。通过研究拱脚的水平力对"大结构"形态演化及其稳定性影响,发现拱脚处的水平力是造成拱破坏的主要原因,若拱脚处的水平力大于其抗剪力,拱将失稳破坏,造成"低形态拱"的拱高增加或"高形态拱"的跨度向外扩展,引起"小结构"的岩层载荷增加,"小结构"的岩层载荷不仅与"大结构"的形态、拱高和跨度相关,而且与二次破断区顶板"铰接岩层"的稳定性密切相关,根据关键层理论,确定"大结构"拱高范围内顶板硬岩层位置及其所控制的软岩层组,采用滑落失稳判据和挤压变形失稳判据,自上而下判别出顶板"铰接岩层"的稳定性,进而确定围岩"小结构"的岩层载荷,据此推导出巷旁支护阻力计算式。     

薄煤层沿空留巷围岩控制技术研究

采用数值模拟和工程实践相结合的方法,揭示了沿空留巷围岩应力分布规律和稳定机理,得出了煤层越薄,煤体承载力越强,越不容易产生应力转移,应力峰值距离工作面煤壁距离约为2.5m等结论,为沿空留巷支护设计提供理论依据。通过分析不同充填体参数,得出宽度1.2m时的巷旁支护体承载变化规律,实现对基本顶稳定性的控制。分析了薄煤层沿空留巷围岩-充填体承载结构底帮失稳特征,提出了相应加强支护方案,对充填体基座底板有效吸收载荷进行了优化,最终实现对沿空留巷围岩的有效控制。     

深井沿空留巷围岩控制技术实践

本文以6113工作面深井沿空留巷为工程背景,通过合理的充填体宽度留设及支护措施、巷内高强度支护系统及超前和滞后工作面加强支护措施,有效控制了沿空留巷围岩的稳定,取得了良好的工程实践效果。     

章村矿沿空留巷围岩控制技术

以冀中能源邢台章村矿4224采区为研究对象,通过现场调研、理论计算及数值模拟等手段,对该矿2#煤层沿空留巷围岩稳定控制技术进行了研究,提出了无人工充填巷旁支护体的护巷方式,以补打锚索、架设单体支柱等方法作为加强支护的手段,并通过在上帮挂网的方式有效阻止了矸石流入巷道。     

我国沿空留巷围岩控制技术现状

沿空留巷是实现无煤柱开采的重要技术方向。文章通过论述我国当前沿空留巷技术发展历史,提出沿空留巷存在的关键问题,并结合现场实际,进行了沿空留巷工业试验研究。     

沿空留巷围岩失稳机理与控制技术

通过建立沿空巷道上方老顶断裂前、后形成的"悬臂梁"和"砌体梁"力学结构,分析结构的力学、运动特点,研究得出沿空留巷围岩可能发生切落、回转、破断(跨冒)和冒落等四种失稳状况,提出巷内锚网组合支护加固煤帮防止切落,控制顶板、防止冒落;巷旁工字钢配砌筑矸石带或浇筑充填料,增加支撑点,形成"简支梁"结构,阻止老顶回转和下沉;动压范围内辅以单体液压支柱弱化应力影响,防止老顶断裂和跨冒等联合控制技术。经淮南、淮北矿区的实践证明,能有效控制围岩的变形与失稳,局部巷修后满足使用要求,为沿空留巷技术的推广应用提供了技术指导。     

沿空留巷稳定性及控制技术研究

为了提升巷道围岩稳定性,以镇城底矿22605工作面为研究背景,利用数值模拟软件对巷道围岩应力应变进行研究.研究发现,原有支护条件下巷道顶板下沉量及巷道煤柱变形量较大,提出采用注浆加固技术,注浆加固后巷道顶板及巷道煤柱帮的变形量得到了有效控制,为沿空留巷稳定性作出一定的贡献.     

沿空留巷不均衡承载围岩控制技术

针对新元煤矿3414工作面沿空巷道不均衡承载现象,结合3414工作面生产地质条件,建立巷道承载力学模型和UDEC Trigon数值计算模型,理论计算得到巷道不均衡承载系数k_σ为2.93,表明巷道实体煤帮承受荷载大于充填体帮,巷道围岩裂隙以剪切裂隙为主,充填区域顶板在基本顶和充填体强大的垂直挤压力作用下,发生张拉裂破坏和剪切破坏,并沿充填体内侧断裂,表明该区域为沿空留巷围岩控制的薄弱环节。工业试验表明,采用及时支护充填区域顶板的围岩综合控制技术,可有效控制沿空留巷围岩稳定。     

沿空留巷围岩变形机理及控制技术

为控制沿空留巷围岩变形,分析不同阶段巷道围岩结构和应力分布,研究围岩变形机理,结果表明:影响沿空留巷围岩变形的主要因素是巷道顶板的三铰接梁结构.结合影响巷道顶板下沉和巷帮挤出的具体因素,研究下沉量和挤出量的计算方法,并以下沉量和挤出量为依据,确定沿空留巷围岩变形的控制策略.通过研究巷旁支护对控制围岩变形效果的影响,提出根据顶板下沉量判断顶板触矸情况,确定巷旁支护工艺.利用数值模拟软件,计算某矿沿空留巷时巷道围岩与巷旁充填体的应力分布情况,验证该矿沿空留巷围岩变形的控制效果和巷旁支护的合理性.     

深部矿井沿空留巷围岩控制技术研究

针对深部矿井沿空留巷围岩变形严重的问题,以海石湾煤矿6113工作面运输巷沿空留巷为工程背景,采用数值模拟和理论分析的方法,研究了深部沿空留巷围岩位移、塑性区等演化规律,得到:充填体宽度2.5m,配合巷内基本支护、巷内超前支架、工作面后方单体液压支柱加强支护,充填区域顶板采用锚杆、锚索加强支护,巷道变形得到了有效控制,深部沿空留巷取得成功,为类似条件沿空留巷提供参考。     

沿空留巷围岩稳定原理与控制技术研究

建立了沿空留巷上覆岩层结构力学模型,根据沿空留巷围岩载荷和变形特征,将沿空留巷分为3个阶段。研究得到沿空留巷围岩稳定机理:1巷内支护采用高阻让压支护,提高沿空留巷围岩承载能力和抗变形能力;2在采空区顶板破断和沿空留巷围岩应力调整的剧烈阶段采用高阻力巷内让压加强支护;3构筑的巷旁支护体具备:快速增阻并有较大的切顶阻力和变形能力,在上覆岩层剧烈活动阶段能有效切断采空区侧一定高度的顶板、冒落矸石有效支撑上位顶板,确保沿空留巷处于卸压状态;在上覆岩层活动趋于稳定阶段,巷旁支护体有一定的后期支护阻力,适应沿空留巷围岩一定变形与应力调整。工程实践表明:巷内采用锚杆、锚索支护,回采工作面后方应力调整剧烈阶段采用高阻力、让压巷内加强支护,采用高水材料构筑巷旁充填体,可适应沿空留巷围岩活动规律,有效控制巷道围岩变形,适当卧底后满足第2个工作面安全回采的使用要求。     

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。     

大倾角薄煤层沿空留巷围岩控制技术

针对新庄孜矿62110工作面上风巷倾角大、煤层薄,且该留巷维护时间长、变形大,分析了该条件下巷道围岩支护的特点,提出了采用架喷锚注和巷帮充填对留巷进行联合支护,并应用FLAC2D5.0软件模拟分析了不同充填墙体尺寸对留巷效果的影响。矿压观测结果表明:采用架喷锚注支护后,随工作面向前推进及充填墙体强度增加,墙体承受的压力逐渐加大,巷道移近量呈跳跃性减小性的趋势。     

我国沿空留巷围岩控制技术研究进展与展望

我国煤矿沿空留巷技术研究与应用已超过60 a,形成了充填式沿空留巷和切顶式沿空留巷两大技术类型,但是由于不同矿区煤层生产地质条件复杂多样、留巷巷道所处矿压显现强烈等诸多困难,导致沿空留巷技术推广应用呈现起伏。首先梳理了近年来我国沿空留巷主要技术类型、围岩稳定原理、巷内支护技术、巷旁支护技术、适应性评价与围岩稳定性监测方面取得的成效和关键技术进展,分析了现阶段不同技术的应用适用性。然后,总结了目前沿空留巷技术面临的难题与挑战：对强矿压工作面沿空留巷仍未能形成系统理论;充填沿空留巷围岩与支护体相互机制的理论认识仍然存在缺陷;巷旁支护体充填材料力学及变形特性尚不能适应深部、强矿压工作面沿空留巷;沿空留巷底臌机理及控制技术尚不完善;强动载或冲击地压沿空留巷充填体稳定控制研究尚处于空白。最后,针对现阶段我国沿空留巷技术应用面临的难题和挑战,提出了几项储备型技术：厚煤层综放/一次采全高沿空留巷有控切顶–充填围岩协同控制技术、面向强矿压工作面含外加剂改性高水材料沿空留巷技术;针对沿空留巷数值模拟岩石力学参数智能反演问题,建立了一套沿空留巷数值模拟岩石力学参数智能反演工作流,提出了沿空留巷支护参数智能...