深部综放沿空巷道围岩控制技术

针对深部综放沿空巷道围岩稳定性差、变形大、难支护的特点,通过理论分析、数值模拟和现场试验等方法,从巷道支护方式和巷道断面优化两方面讨论了深部综放沿空巷道的控制技术。研究表明:锚梁网索支护方式和直墙半圆拱形断面能够较好地控制深部综放沿空巷道围岩,减少巷道围岩变形,增强其稳定性。     

动压沿空巷道围岩变形演化规律的物理模拟

为了研究动压沿空巷道在煤柱宽度一定时,不同支护结构形式下围岩的变形破坏演化规律,利用新研制的地下工程综合模拟试验系统和先进的数字图像采集及相关分析技术,对动压沿空巷道在无支护、锚梁网索支护及支架支护3种不同支护形式下的围岩变形破坏与失稳全过程进行了研究.结果表明:实体煤巷在无支护情况下围岩表面位移大致分为加速变形、缓慢变形和二次加速变形三阶段;对于动压沿空巷道,在本工作面回采影响期间,巷道围岩变形远远大于掘进影响期间,锚杆加固范围内的煤体碎胀量主要发生在掘巷期间,而在回采影响期间,巷道周边位移主要是由深部煤体碎胀所引起;强烈采动影响阶段是动压沿空巷道围岩控制的难点,另外,锚梁网索支护较支架支护更适用于围岩变形量较大的动压沿空巷道.     

深部充填开采沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

以邢东矿深部高水充填工作面沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D模拟采高3.0~5.0 m时沿空掘巷围岩最大主偏应力的演化规律及塑性区响应特征。结果表明：①沿空掘巷围岩实体煤帮存在偏应力峰值带,煤柱内的偏应力峰值区位于3.0~4.0 m处,且巷道左下侧和左上侧分别存在偏应力低值区;②随着采高的增加,煤柱内偏应力峰值区和峰值都逐渐减小,而实体煤内偏应力峰值带有逐渐向右上侧扩展的趋势;③在采高增加过程中,巷道围岩塑性区的范围逐渐增大,且其扩展增大的方向与偏应力峰值带扩展的方向一致。据此,提出高预应力强力锚杆（索）支护系统对深部充填开采工作面沿空掘巷进行控制,并结合偏应力分布特征确定合理支护参数。现场应用证明该技术有效控制了围岩变形,实现了深部充填开采条件下沿空掘巷的稳定性控制。     

深部全煤沿空巷道锚梁网支护实践

介绍了深部沿空巷道高应力条件下,全煤巷道锚杆、锚索支护设计方法与技术途径,并与金属支架比较进行了经济技术效益分析。     

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。     

综放面沿空巷道围岩控制

西文通过现场观测，分析了综放面沿空巷道的围岩稳定性，并指出了控制围岩稳定性的技术关键，对几种围岩控制方法进行了比较，认为锚杆支护在综放沿空巷道中具有广阔的应用前景。     

深部煤层沿空掘巷围岩稳定性控制技术研究与应用

本文研究了深部煤层开采沿空掘巷支护技术方案,通过关键层理论对上覆岩层破断后形成的梁结构进行分析,运用薄板理论对关键层进行分析,根据极限平衡区宽度确定沿空掘巷的小煤柱留设宽度,最终利用高强预应力锚杆进行巷道支护。通过观测王楼煤矿七采区深部煤层沿空巷道的支护效果,发现巷道围岩稳定性保持良好。     

沿空巷道三维锚索支护围岩变形规律研究

提出了沿空巷道三维锚索支护技术,结合王庄煤矿沿空掘进巷道5218回风巷的生产地质条件,建立相似材料试验模型和数值计算模型,通过分析表面位移和围岩应力分布特征,对沿空巷道三维锚索支护时巷道围岩的变形规律进行了研究.研究结果表明:三维锚索支护技术能促进巷道顶板压力拱的形成,提高压力拱拱角处的承载能力;当载荷增加至1.4 MPa时,三维锚索支护巷道顶底相对移近量是普通支护的76.7%;两帮相对移近量仅是普通支护的66.7%;计算表明,三维锚索支护巷道顶底相对移近量最大值是普通支护的55.20%、巷道两帮相对移近量最大值是普通支护的52.05%.该研究结果在王庄煤矿5218回风巷支护实践中取得了成功;回采期间,采用三维锚索支护段巷道顶底板移近量最大值是普通锚网索支护的58.14%、两帮相对移近量前者是后者的49.34%.     

沿空巷道煤柱留设和围岩控制技术

为解决工作面留设18m宽煤柱造成资源浪费和接续面巷道变形量大的难题,通过传递岩梁理论分析,采用FLAC3D数值模拟计算,最终确定采用沿空掘巷留设5m窄煤柱的最优方案。巷道支护参数中采用优化后的"锚网杆+索"方案,通过监测,巷道变形量较之前巷道有明显减小,为同类型沿空巷道煤柱留设提供了借鉴。     

沿空巷道支架研究

本文根据七五矿沿空巷道存在的压力支护问题，分析选用了卡环式工字钢可缩支架，通过在的巷道中进行的工业试验，解决了适用七五矿沿空巷道压力特点的支架问题，也为以后受动压影响的巷道支护问题指明了方向。     

深部倾斜煤层沿空掘巷围岩变形特征与控制技术研究

通过对深部倾斜煤层沿空掘巷掘、采两阶段围岩应力场与位移场的分析,揭示了该类巷道围岩非对称大变形特征：窄煤柱帮与底板变形量远大于实煤体帮及顶板,巷道整体断面收敛率大。产生该变形破坏特征的原因：1)巷道埋深大,围岩处于较高的应力环境中;2)护巷煤柱宽度及支护阻力过小,使其过早进入残余承载阶段;3)无支护底板作为变形破坏能量主要释放通道,加剧了巷道顶帮围岩整体下沉。通过对不同宽度护巷煤柱方案的数值模拟,合理确定了试验巷道护巷煤柱宽度及试验巷道支护技术与参数。工程实践表明,采用新支护技术后,巷道窄煤柱与底板非对称变形大变形得到了有效控制,保持了巷道长期稳定。     

深部充填开采留巷围岩偏应力演化规律与控制

针对深部充填开采留巷围岩控制难题,以邢东矿1126运料巷为研究背景,采用应变软化模型研究工作面推进全过程中留巷围岩偏应力与塑性区演化规律。研究表明:(1)超前采动影响较明显区顶板约为32 m,底板和两帮均约为16 m,留巷采动影响较明显区顶板约为32 m,底板约为24 m;(2)从工作面回采开始到工作面回采结束的全过程对留巷围岩偏应力和塑性区进行监测得到:偏应力分布形态以瘦高椭圆状→近似圆状→小半圆拱→大半圆拱→扇形拱进行演化,偏应力峰值带以顶底板→顶底帮角(实体煤侧)和实体煤帮进行转移;塑性区分布形态以近似椭圆状→近似圆状→半球状进行演化,且塑性区呈非对称分布;(3)基于深部充填开采留巷围岩偏应力和塑性区非对称分布特征,提出了分区非对称围岩控制技术,实践表明,留巷围岩控制效果明显。     

复杂构造应力采区沿空掘巷非对称支护研究

综放工作面处于复杂构造应力区,为确定该区域地应力状况,采用空心包体应力解除法进行现场地应力实测,确定该区域为构造应力为主的高应力区。以地应力实测结果为依据,采用实测主应力大小和方向对数值计算模型进行初始地应力的加载,有效减小了由于不考虑构造应力导致模拟结果的误差;结合沿空巷道在掘进及回采过程的受力及变形演化机理,设计出沿空掘巷非对称支护方案,非对称支护中设计使用肩部锚索专用紧固构件,减小了锚索被剪断的几率,有效提高了锚索承载质量。工业性试验与矿压观测结果表明:在以构造应力为主的复杂应力区采用不对称支护技术,沿空掘巷支护效果良好,技术经济效益与社会效益显著。     

沿空留巷围岩应力演化规律及大变形机理分析

针对沿空留巷围岩要经受上下两个区段工作面采动应力影响,围岩变形量大、巷道维护困难的特点,以沁新煤矿为工程背景,运用数值计算的方法得出了沿空留巷全寿命期围岩应力演化规律和变形特征。通过对围岩加、卸载荷规律及破坏效应的分析,总结了沿空留巷围岩产生大变形的原因。结果表明:1巷旁支护体与实体煤帮力学性能的差异及其在形成稳定承载结构过程中为适应上区段工作面顶板垮落而产生的围岩持续变形是沿空留巷围岩大变形的主要组成部分;2沿空留巷全寿命期内围岩的受力可看作卸围压条件下的三次轴向加载和卸载作用,卸围压条件下的反复加卸载在加剧围岩变形破坏的同时也是围岩变形量积累的过程,最终导致围岩大变形的发生。     

深部倾斜煤层沿空掘巷上覆结构稳定与控制研究

采用理论分析方法,建立了深部倾斜煤层沿空掘巷上覆结构力学模型,分析了回采期间上覆关键块体稳定性与煤层埋深、倾角间的关系,发现沿空掘巷回采期间关键块体主要以发生转动失稳为主,控制关键块体转动失稳是维护巷道整体稳定的前提条件;并通过巷内支护阻力对关键块体转动失稳系数作用规律分析,得知关键块体转动失稳系数对窄煤柱与顶板承载能力的敏感性远大于实煤体帮,提高二者承载能力可有效抑制关键块体转动下沉。基于高强锚杆支护体系,提出以顶板高阻让压支护和倾斜穿层锚索加固窄煤柱为核心的深部倾斜煤层沿空掘巷非对称耦合控制技术,采用系统信息设计方法确定了试验巷道锚杆支护参数,成功地应用于工程实践。     

沿空掘巷窄煤柱宽度确定

沿空掘巷是我国煤矿回采巷道布置和维护的一种技术。本文针对具体生产地质条件,运用极限平衡理论、数值分析和现场工业性试验相结合的方法,通过应力场分析,得出：煤宽为3~5m时,垂直应力分布近似呈钝角三角形;煤宽为5~8m时,垂直应力分布近似呈锐角三角形;煤宽为8~10 m时,垂直应力分布近似呈梯形。通过位移场分析,得出煤柱向巷道内位移普遍大于向采空区侧位移,且随着煤柱宽度增大向巷道内位移增大,向采空区侧位移相对影响较小。最后得出沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和应力场分布、位移场分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及窄煤柱宽度的极限平衡理论计算5个方面综合考虑窄煤柱的宽度,最终确定窄煤柱宽度为5m。现场工业性试验表明,沿空掘巷巷道变形大、破坏严重的现状得以改善。     

沿空留巷矿压规律与支护关键

介绍了沿空留巷的阶段性矿压特征,以及沿空留巷上覆围岩活动分期规律,总结了沿空留巷的破坏形式以及支护的关键,提出了沿空留巷技术所存在的问题。     

上煤层遗留煤柱影响段沿空掘巷围岩破坏特征及补强支护措施

为研究近距离煤层开采期间上煤层遗留煤柱影响段沿空巷道围岩破坏特征及针对性补强支护措施,以神华宁煤集团灵新煤矿051606工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、工业性试验和矿压观测等手段,对051606回风平巷沿空掘巷期间受上煤层遗留煤柱影响进行研究。结果表明:当051606回风平巷掘进至上煤层遗留煤柱边界下方时,主要受剪切应力影响,而当继续掘进至遗留煤柱中轴线位置下方时,主要受垂直应力影响;051606回风平巷围岩主应力差呈非对称分布,煤柱侧内主应力差值整体要高于实体煤侧。提出以高强预应力锚杆和单体锚索为基础,辅以钢筋梯子梁、钢筋网和架棚支护的强护顶护帮围岩强化控制技术,现场应用结果表明,巷道顶底板和两帮移近量均约为300 mm,取得了较好的围岩控制效果。     

深部开采沿空巷道冲击危险性的工程判据研究

为研究深部开采沿空巷道冲击地压的发生条件,以沿空巷道应力场分布为切入点,建立了相应的工程力学模型,分析得到沿空巷道围岩高应力区附近的高应力差区是发生冲击地压的主要区域。以高应力差区的煤体为研究对象,分析得到了沿空巷道冲击地压发生的应力条件、应力梯度条件及煤体的冲击倾向性条件,并推导了冲击危险性的工程判据。结果表明：决定冲击地压危险性的关键因素是高应力差区域的应力峰值、应力差值、应力梯度和煤岩体强度以及冲击倾向性;通过调整沿空巷道实体煤巷帮与高应力峰值位置的间距,合理布置沿空巷道位置,可以有效控制沿空巷道的冲击地压灾害。     

深井窄煤柱沿空掘巷非对称支护技术应用研究

陕西高家堡煤矿-1 000 m水平沿空巷道在原支护方案下顶板及两帮变形严重,部分锚杆被拉断,且两帮变形呈不对称性,煤柱侧巷帮变形明显大于实体煤侧,导致巷道不能满足生产需求。分析了原支护方案存在的主要问题,提出\