切顶卸压沿空留巷围岩变形规律研究北大核心

沿空留巷围岩剧烈的矿压显现已成为煤矿安全高效生产的瓶颈,切顶卸压作为能够有效降低巷道压力的有效措施之一,受到了越来越多的关注。以王庄煤矿91-101工作面风巷为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了新型切顶卸压沿空留巷围岩竖向位移变化规律、应力及塑性区的分布特征,揭示了切顶高度对围岩变形影响规律。研究结果表明:新型切顶技术效果显著,巷道采空侧位移比未断顶时减小了46.7%,最佳切顶高度为19 m;现场沿空留巷顶底板和两帮平均移近量分别为312 mm和128 mm,留巷变形得到有效控制。     

6m巷高综放工作面切顶留巷关键技术

为解决韩城矿业公司桑树坪二号井无煤柱开采沿空留巷引起的巷道顶板下沉、底鼓严重等问题,进行了6 m大采高综采放顶煤切顶沿空留巷的现场试验和施工;通过聚能爆破的方式对留巷进行了超前切顶,切断巷道直接顶和部分基本顶,改变巷道围岩应力分布特征,为巷道在采动影响期间的稳定提前进行卸压处理;工作面推采期间,留巷采用"锚索+钢梁+巷内钢管混凝土支柱"补强支护,能够适应巷道围岩大变形的要求。     

大斗沟矿8206胶运顺槽切顶卸压留巷技术研究

为提高矿井煤岩采收率并缓解采掘接替紧张局面,以大斗沟矿8206工作面为工程背景,提出采用切顶卸压留巷保留下8206胶运顺槽为邻近采面生产服务,根据巷道具体地质条件对切顶卸压留巷技术方案进行设计,并进行现场应用。结果表明:通过在留巷段进行超前切顶卸压可为留巷段围岩控制创造良好应力环境,确保留巷段顶底板及巷帮围岩稳定;在架后采动影响显著区采用以切顶护帮支架、单体以及工字钢为主的支护措施可有效控制顶板下沉;现场应用时顶底板、巷帮变形量分别控制在120、65 mm以内,围岩变形量整体较小,现场取得较好应用成果。     

切顶参数对沿空留巷围岩稳定性的影响研究

切顶参数作为切顶卸压沿空留巷技术的核心问题之一,对留巷围岩稳定性影响较大。本文以曙光矿1226工作面为工程背景,通过理论分析初步得到了切顶高度和切顶角度的参考值分别为7.1～9.5 m和11.4°;通过数值模拟从切顶效果和围岩变形两种角度对切顶高度分别为4 m、7 m、10 m、13 m及切顶角度分别为0°、10°、15°、20°、30°时顶板垮落形态、顶板下沉量和实体煤帮应力分布进行了分析,结果表明最优切顶参数为切顶高度10 m、切顶角度15°;通过现场爆破试验,确定了最佳炮孔间距、爆破方式及装药量;留巷后对工作面后方巷道围岩变形进行了监测,巷道围岩变形量小,留巷效果良好。     

高地应力切顶留巷围岩快速控制技术研究

为解决深部高应力区切顶留巷围岩破碎、初期支护手段无法有效控制围岩的难题,以陈四楼煤矿十七采区21702工作面为实际工程背景开展切顶留巷围岩控制技术研究。根据工作面地质条件,分析切顶留巷的变形机理,设计切顶爆破参数及初期巷道的支护方案。针对工作面推进过程中,巷道变形大,围岩破碎等情况,设计切顶留巷补强支护方案:采用一种新型速凝、早强的无机双液注浆材料对切顶留巷破碎围岩注浆加固,快速有效地控制巷道变形;同时设计柔性挡矸自成墙体的巷帮挡矸措施,实现主、被动结合的切顶留巷补强支护方式。结果表明:在陈四楼煤矿21702工作面切顶留巷采取巷道补强技术,留巷巷道在二次采动应力作用下,顶板下沉量最大为147mm,两帮位移量最大为335mm,底板底鼓量最大为402mm,留巷围岩得到有效控制。     

倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制技术研究

对倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制难题，阐明了该地质条件下采空侧-顶板-实体煤帮综合护巷机理，针对性地提出了采空区侧“U型钢插顶插底+高强锚索补强+金属网挡矸护帮”、留巷顶板“槽钢桁架锚索+切顶锚索+单体柱撑顶”、实体煤帮“槽钢桁架锚索强力锚固”的综合控制技术；提出了布孔形式、布孔间距及角度、布孔深度、装药参数及封泥长度等爆破切顶参数。现场结果表明：9.5 m深度的切顶孔利于倾斜软硬交互岩层切顶留巷围岩控制，切缝侧顶板与实体煤帮稳定后的最终变形量约为192 mm与119 mm，保证了下工作面安全回采。     

祁东矿巨厚坚硬顶板切顶无煤柱开采技术应用研究

为解决当前煤矿开采过程中存在煤炭采出率低、留煤柱开采引起应力集中、巷道围岩控制难等问题,以祁东煤矿7135工作面为工程背景,提出切顶沿空留巷技术。通过对巷道围岩运动特征和留巷技术原理的研究分析,确定切顶留巷关键技术参数,并在现场进行了工程应用。结果表明,采用高强预应力锚索补强顶板、垛式支架支撑顶板及可伸缩U型钢挡矸防护等联合支护体系,实体煤帮平均变形量达到166 mm,采空区帮平均变形量达到237 mm,顶板平均下沉量达到163 mm,平均底鼓量208 mm,留巷变形满足安全生产要求。     

薄直接顶大采高综采工作面切顶留巷合理参数研究

针对薄直接顶大采高工作面顶板垮落后不能及时充满采空区,造成上覆厚硬顶板在工作面侧向形成悬臂梁结构,进而向留巷侧传递覆岩压力导致留巷围岩破坏失稳的现象,以某矿12408工作面薄直接顶、厚硬基本顶条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的研究方法,研究了薄直接顶大采高综采工作面切顶留巷合理参数。建立了留巷顶板的力学模型,量化了未贯穿面的拉应力与切顶高度和切顶角度的关系,确定了未贯穿面拉应力随切顶高度和切顶角度的变化规律,得出了切顶角度一定时,未贯穿面处的拉应力与切顶高度近似指数函数规律分布,拉应力随切顶高度的增大而增大,且增长速率逐渐加快;切顶高度一定时,未贯穿面处的拉应力随切顶角度的变化曲线呈抛物线形,随着切顶高度增大,未贯穿面处的拉应力超过极限所需的切顶角度的范围也增大。数值模拟方法分析了留巷中锚索轴力变化系数的变化规律、区段煤柱和相邻巷道竖直方向应力的分布特征,确定了11 m的切顶高度和大于0°的切顶角度即可切断顶板间的应力传递。现场考虑到实际岩层赋存条件的复杂多变、爆破后切缝面的不平整性和贯通程度的差异性以及保证厚硬顶板在矿山压力作用下顺利垮落,采用13.6 m的切顶高度和10°的切顶角度,结合顶板垮落后的碎涨系数,理论验证了顶板垮落后的高度大于工作面实际高度,即垮落顶板能够及早支撑上覆岩层,减轻覆岩运动对留巷和煤柱稳定性的影响。现场监测到巷道顶底板及两帮变形量较小,围岩较稳定,验证了数值模拟结果的可靠性以及切顶卸压技术的可行性,可为类似条件的切顶留巷提供借鉴和参考。     

切顶卸压技术在浅埋大采高工作面沿空留巷中的实践

以S1201工作面为对象,进行了浅埋大采高工作面预裂切顶沿空留巷技术的实践应用研究,对切顶卸压沿空留巷工艺方案进行设计,并根据围岩位移、恒阻锚索受力监测数据分析从开始留巷到变形稳定的矿压显现规律.试验结果表明,切顶卸压沿空留巷工艺方案合理有效,能有效控制工作面巷道围岩的变形量.     

高应力坚硬顶板切顶沿空留巷矿压规律研究

为了解决矿井采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题,以某矿21100工作面运输巷为工程背景,提出采用切顶沿空留巷技术。理论分析了沿空留巷围岩结构运动特征,对切顶沿空留巷围岩变形情况进行数值模拟分析,提出沿空留巷围岩治理措施,并在现场进行了工程应用。研究结果表明:工作面基本顶“O-X”破断、采场周期来压引起留巷巷道上方基本顶岩层失去稳定性;提出以“切、补、护、支”为主的留巷围岩控制方法;留巷段两帮移近量最大为80 mm,顶板下沉量最大为138 mm,锚索最大应力237 kN,顶板全长累计离层量32 mm。研究可为类似地质条件下的切顶沿空留巷提供参考。     

柠条塔煤矿大采高工作面切顶沿空留巷围岩变形机理研究

以柠条塔煤矿大采高工作面预裂切顶沿空留巷为工程背景,采用有限元数值模拟方法分析预裂切顶对沿空留巷围岩应力分布的影响。介绍了沿空留巷支护和爆破施工参数,根据围岩表面位移、顶板离层、恒阻锚索受力、液压支架工作阻力监测数据,分析了从开始留巷到变形稳定矿压显现规律。现场试验表明:切顶卸压自动成巷技术能够切断采动应力传递路径,明显降低了浅埋大采高工作面沿空留巷围岩受到的动压扰动,有效抑制了巷道围岩变形,成巷断面尺寸满足生产要求。     

采煤工作面切顶卸压留巷技术研究

为缓解矿井采掘接替紧张局面并提高井下煤炭资源采收率,提出在31103综采工作面采用切顶卸压留巷技术将胶带巷保留下来为邻近的31105综采工作面生产服务。依据31103胶带巷现场地质条件、围岩支护情况,给出超前支护、切顶卸压、挡矸及巷道支护等技术方案。现场应用后,胶带巷切顶留巷段顶底板最大变形量控制在396 mm以内,巷道围岩稳定,留巷段断面可满足邻近采面生产需要;同时通过切顶留巷技术应用后,每留一米巷道即可多回收200 t原煤,可在一定程度提升矿井煤炭产量及经济效益。     

1226工作面运输巷切顶卸压沿空留巷技术研究

为保障1226工作面切顶沿空留巷技术的顺利实施,通过分析切顶卸压技术原理,将切顶卸压划分为两个区域实施,切顶的高度分别为10m和11m,结合工作面具体条件对切顶卸压沿空留巷技术的方案进行设计,并通过矿压监测验证技术方案的效果。结果表明:运输巷留巷期间顶底板及两帮最大变形量分别为96mm和118mm,保障了留巷围岩的稳定。     

富康源煤业切顶沿空留巷合理充填体宽度研究

针对沿空留巷工作面开采时巷旁充填体变形破坏较严重的问题,以富康源煤业2106综放工作面为工程背景,提出“切顶+充填”的协同控制方案,通过理论分析得出切顶条件下巷旁充填体最小宽度为1.9 m,并采用数值模拟确定出合理的充填体宽度为2.2 m.现场应用结果表明,采用沿空留巷协同控制方案后,留巷段围岩稳定性较好,能够满足下个工作面的正常生产需求。     

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。     

曙光煤矿切顶卸压沿空留巷开采技术研究

为完善切顶卸压留巷理论技术体系,对切顶卸压沿空留巷机理进行分析,结合地质条件并运用理论公式设计了切缝参数,将切缝高度分为 A、B、C３个区,A 区与 C区切缝高度为１０m,B区切缝高度为１１ m,切缝角度取１５°,并利用FLAC３D数值模拟软件模拟分析了切缝效果,结果表明:切缝后巷道整体围岩应力环境优化,降低了围岩控制难度,减少了巷道变形量,巷道顶板表面临空侧位移量减小了４０cm,显著降低了留巷巷道架后临时支护的控制难度,有利于留巷巷道的成型.     

中厚煤层综采面切顶沿空留巷围岩控制技术研究

为解决煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题,以鹿台山矿为研究背景,综合理论分析、现场试验等手段,对沿空留巷上覆岩层运动规律开展研究,提出沿空留巷围岩控制的关键技术。研究结果表明:根据沿空留巷上覆岩层运动结构及其运动特征,提出沿空巷道围岩稳定性控制基本原理,并确定沿空留巷围岩控制应在采空区侧强制切顶卸压、巷道顶板加强、挡矸防护和滞后支护组成的沿空留巷围岩控制技术;留巷巷道顶底板下沉量98 mm,底板底鼓量最大约102 mm,实体煤帮最大变形量约134 mm,采空区帮最大变形量约108 mm,锚索最大受力322 kN,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。     

无煤柱切顶留巷围岩控制研究及应用

通过分析留巷应力分布并结合地质条件设计了切顶参数,制定了巷内和巷帮挡矸的支护方案,通过留巷内矿压和围岩变形数据检验效果.结果显示,切顶留巷能有效降低巷内压力,留巷顶底板移近量最大为370mm,围岩变形在滞后工作面100m后稳定.     

朱家店煤矿0403-Ⅰ工作面切顶卸压沿空留巷技术研究

为提高朱家店煤矿的煤炭资源采出率,决定在0403-Ⅰ工作面实行切顶卸压自成巷开采技术。通过理论分析与现场试验相结合的方法,确定出0403-Ⅰ工作面合理的切顶深度应为7 m,单孔装药方式为4+4+3+2。并根据现场条件提出了恒阻大变形锚索及巷道临时支护方案。现场应用结果表明：采用切顶卸压无煤柱自成巷开采技术后,0403-Ⅰ工作面进风巷在留巷期间顶底板最大变形量为210 mm,两帮最大变形量为115 mm,满足安全生产需求。     

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术,单孔最优装药结构为7＋6＋5,孔间距300 mm。留巷稳定后,顶底板最大移近量为400 mm,监测结果表明:切顶卸压条件下,留巷效果满足生产需求。