预掘双回撤通道稳定性机理及控制技术研究

为解决预掘双回撤通道贯通时回撤通道围岩稳定性问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究分析了回撤通道贯通时围岩破坏机理、通道间合理煤柱尺寸、工作面贯通不同位置时围岩塑性区分布与应力分布规律。结果表明：主、辅回撤通道间煤柱理论宽度为20 m,此时煤柱内部应力分布呈现双峰状,辅助回撤通道围岩应力较小;20 m煤柱条件下,工作面进入末采期,主回撤通道围岩逐渐破坏,辅助回撤通道围岩塑性区范围较小,因此确定主、辅回撤通道间煤柱宽度为20 m。工作面末采期主回撤通道采用垛式支架加强支护,现场实测主回撤通道帮部最大变形量180 mm,巷道完整性较好。     

浅埋深中厚煤层预掘回撤通道支护技术研究与应用

为进一步提高综采工作面末采回撤速度、确保设备回撤空间，采用理论计算、现场试验相结合的方法对浅埋深中厚煤层预掘回撤通道支护技术进行初步研究，建立了工作面残余煤柱承载力学模型，理论分析得知残余煤柱宽度对煤柱承载性能的时空演化规律具有重要影响，末采期间残余窄煤柱出现区域性脆性破坏失稳状态是导致超前采动应力、顶板岩层断裂线前移的主要原因。现场试验末采段残余煤柱宽度约5 m时，整条窄煤柱在多重载荷作用下发生屈服，进而呈现大面积失稳破碎状态，巷内支护体承载受力急剧增加，锚索最大受力约为225 kN，最大顶底板移近量出现在通道中部靠工作面侧，约为100 mm，结果表明，采用高预应力强力锚杆（索）联合支护结构配合垛式支架外部支撑，可有效控制末采期间预掘回撤通道顶底板之间的闭合位移，为类似条件下预掘回撤通道支护提供工程借鉴。     

特厚煤层下分层回撤通道围岩稳定性分析

针对特厚煤层下分层工作面末采期间回撤通道围岩控制难题,以大柳塔煤矿活鸡兔井1^-2特厚煤层为研究背景,通过数值模拟及现场实测的方法,对末采期间回撤通道围岩应力及塑性区演化分布展开研究,提出围岩控制方案并成功应用。结果表明,特厚煤层下分层工作面过上分层采空区末采贯通前,下分层回撤通道围岩垂直应力场略微增大,工作面前方剩余煤柱塑性屈服,回撤通道围岩塑性区基本不发生再扩展;至末采贯通时,回撤通道区段煤柱帮围岩垂直应力集中程度显著增大,工作面及回撤通道围岩塑性区扩展剧烈,围岩变形破坏较为严重,易导致矿井动力灾害发生。根据末采期间工作面及回撤通道围岩塑性区分布,确定回撤通道采用支护(锚杆索+网+钢带)-改性(注浆)的协同控制方案,现场应用取得良好效果。     

特厚煤层综放工作面回撤通道支护技术研究

针对酸刺沟矿特厚煤层综放工作面回撤通道围岩支护与稳定的难题,基于现场实测和数值模拟,分析了回撤通道围岩的变形破坏特征,提出了回撤通道锚网索联合支护技术。结果表明:当工作面距离回撤通道30 m时,围岩塑性破坏范围开始增大,当工作面距离回撤通道10 m时,围岩塑性破坏剧烈,工作面贯通后,回撤通道顶板塑性区深度到达7 m,靠近煤壁侧的顶板破坏深度更深,煤柱帮塑性区深度达到3.5 m。根据回撤通道围岩变形破坏特征,坚持主控"顶板和煤柱帮"的原则,采用锚网索联合支护,并在6上109回撤通道成功应用,实现了工作面设备顺利回撤。     

特厚煤层预掘回撤通道锚-梁-注综合控制技术研究

针对不连沟煤矿特厚煤层工作面预掘回撤通道变形破坏严重的问题,采用现场监测和数值模拟方法研究了主回撤通道受工作面推进距离影响下围岩变形和塑性区分布特征。提出锚-梁-注综合控制技术来实现主回撤通道围岩有效控制,主要对策为通过锚杆索支护实现强力护表,长锚索配合刚性工字钢梁形成具有强托顶能力的锚吊梁结构,两帮注浆加固增强煤体承载能力。现场实践表明,锚-梁-注综合控制技术能够使末采期间主回撤通道围岩变形量大幅降低,保障工作面顺利回撤。     

回撤通道保护煤柱应力分布及其影响因素分析

基于理论分析方法,针对综采工作面末采阶段老顶在回撤通道保护煤柱上方断裂这一破坏形式建立力学分析模型,研究了保护煤柱在这一破坏形式下的应力分布规律,并分析相关参数对保护煤柱应力的影响规律。研究结果表明,老顶在保护煤柱上方断裂时,应力峰值偏向辅回撤通道一侧,且老顶断裂位置和留设宽度对煤柱的应力分布形式影响很大,其对末采阶段保护煤柱和回撤通道的围岩稳定起关键作用,在进行回撤通道保护煤柱宽度设计时,应充分考虑上述因素对煤柱稳定性的影响,对保护煤柱留设宽度进行合理优化,保证工作面回撤过程中的围岩稳定性。     

预掘回撤通道稳定性机理分析及应用

分析了影响预掘回撤通道稳定性的主要因素,提出了工作面剩余煤柱力学分析模型,揭示了工作面剩余煤柱动态力学变化特征。通过数值模拟方法研究了逐步开挖条件下,回撤通道两侧煤体的应力响应特征,发现回采末期回撤通道两侧煤柱存在明显的应力转移现象;数值模拟得到工作面剩余煤柱应力变化趋势与理论预测值有较好的吻合。采用应力测试技术对煤壁应力和垛式支架载荷进行了现场监测,应力监测结果与理论预测以及数值模拟结果具有一致性。采用多种手段对预掘回撤通道应用所涉及的力学作用机理进行深入的剖析。     

强矿压工作面回撤通道失稳机理与注浆加固技术

为保证末采期间回撤通道的稳定性,实现安全高效的工作面回撤,以布尔台煤矿22206综采工作面为工程背景,对末采期间回撤通道围岩加固技术进行了研究。采用理论分析的方法建立了末采期间剩余煤柱力学分析模型,得到煤柱极限稳定时剩余煤柱宽度计算方法,确定了最佳注浆时机对应的位置。同时对比分析了注浆前后煤岩体单轴压缩应力应变曲线,得到注浆可有效提高煤岩体强度。最后结合布尔台煤矿22206综采工作面情况进行计算,确定工作面末采期间主回撤通道内最佳注浆时机为剩余煤柱宽度10.1m时,进一步设计了注浆参数开展了剩余煤柱注浆,结果表明,工作面末采期间对主回撤通道正帮及顶板注马丽散NS加固材料,能有效控制回撤通道剩余煤柱和顶板的稳定,实现安全高效、经济合理地搬家倒面。     

特厚煤层动压巷道护巷煤柱合理宽度研究

针对某矿9#煤特厚煤层9-704综放工作面动压巷道在本工作面回采过程中,出现变形量过大难以控制的问题,采用理论分析、数值模拟及现场变形实测等手段对特厚煤层综放工作面区段动压煤柱应力分布和动压巷道变形进行研究。极限平衡法表明在该条件下动压巷道护巷煤柱宽度不应小于24.5 m.数值分析表明,煤柱宽度大于26 m时能够较好地控制煤柱的应力及变形,最终确定该动压巷道护巷煤柱宽度为26 m.现场实测表明,动压巷道变形过大的原因在于护巷煤柱留设宽度过窄。动压巷道护巷煤柱宽度的计算必须考虑煤柱沿相邻工作面采空区方向及本工作面方向塑性区的宽度。该研究对类似条件下动压巷道护巷煤柱的留设宽度具有一定借鉴意义。     

浅埋煤层综采面超前支承压力影响范围与末采让压技术研究

针对浅埋煤层综采面末采段煤柱留设和支架安全回撤问题,采用现场实测和理论分析对转龙湾煤矿23103工作面末采段进行了研究。结果表明:23103工作面末采段的超前支承压力影响范围约为19~20m,保护煤柱的极限平衡区宽度为4.86m。利用此研究成果可将23103工作面回撤通道间保护煤柱优化为20m,工作面末采段的理论让压位置取5m。经过理论分析和现场实测得出在理论让压位置处无需采取停采让压措施,直接推进即可实现工作面的快速贯通和支架的安全回撤。