坚硬顶板巷道水力压裂切顶卸压一体化控制技术

鉴于工作面坚硬顶板导致端头悬顶面积大影响回采安全以及邻近工作面巷道矿压显现的问题,马兰矿进行了高效水力压裂切顶卸压技术的研究,分析了坚硬顶板水力压裂切顶卸压控制思路、工艺原理及钻孔布置方式对压裂效果的影响,提出了采用"低位致裂+高位弱化"水力压裂卸压技术,实现坚硬顶板的高效预裂,有效解决了坚硬顶板工作面端头悬顶及邻近工作面巷道强采动应力引起的巷道片帮、底鼓问题。     

亿欣煤业坚硬顶板预裂爆破切顶留巷技术与试验

文章采用理论分析、现场工业性试验的方法,揭示了坚硬顶板预裂爆破切顶留巷机理,开发了坚硬顶板预裂爆破切顶留巷技术,具体包括坚硬顶板预裂爆破技术、恒阻大变形锚索提前补强技术、采动影响范围临时加固技术和采空区巷帮挡矸技术,现场应用后及时监测了巷道变形,结果显示,滞后工作面160 m后,巷道变形逐渐趋于稳定,巷道顶底板和实煤体帮最大变形量分别为315 mm、219 mm,巷道断面可以满足下工作面使用。     

坚硬顶板工作面初采定向预裂爆破卸压技术

为防止采煤工作面初采坚硬顶板悬顶问题诱发的灾害事故，以木瓜煤矿10-201工作面赋存坚硬顶板为工程背景，提出采用定向预裂爆破卸压技术主动地在顶板岩层内创造结构弱面，从而实现坚硬顶板弱化的效果，基于此，设计了切顶钻孔参数，现场试验确定了爆破钻孔装药结构，技术应用后，缩短了坚硬顶板悬顶长度，降低了工作面初次来压强度，证明了定向预裂爆破卸压技术的优越性和合理性。     

米山煤矿中厚煤层切顶卸压自动成巷技术研究

为研究米山煤矿中厚煤层切顶卸压条件下的沿空巷道围岩及工作面矿压显现规律,有效控制巷道变形和顶板垮落,在15111工作面进行现场试验,确定预裂爆破钻孔间距与装药量;并采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对切顶高度与切缝角度进行分析。结果表明:随着切顶高度的增加,实体煤侧最大垂直应力逐渐减小,应力集中区逐渐远离巷道帮部,顶板卸压范围也有所增大,有利于巷道稳定;切缝角度越大,采空区顶板垮落越充分,从而能更好地支撑上位岩层运动。研究成果在米山煤矿15111工作面的成功实施,对于切顶卸压自动成巷技术在该矿的推广应用具有重要意义。     

白皎矿保护层沿空切顶成巷无煤柱开采技术研究

为解决白皎煤矿保护层留煤柱引发的采空区瓦斯积聚、瓦斯突出及应力集中对近距离煤层开采引起的灾害问题,提出了深井工作面卸压沿空切顶成巷无煤柱开采方法,对沿空巷道顶板实施超前预裂,切断沿空巷道顶板与采场直接顶、基本顶的联系,在周期来压作用下采场顶板沿预裂面切落形成巷帮,隔断采空区并支撑上位移动岩层,改善了巷道围岩应力环境,将巷道围岩应力集中转移到深部,实现巷道稳定.该方法采用超前双向聚能张拉爆破沿走向预裂顶板,能减小对顶板的爆破损伤;采用巷内恒阻大变形锚杆(索)+巷旁锚索加强支护+巷旁密集单体液压支柱加强切顶联合支护技术,适应巷内围岩大变形及切顶冲击变形的要求,以控制巷道围岩稳定;开发了远程矿压监测系统,实时监控留巷过程顶板稳定性.基于该方法的配套关键技术在白皎矿2422保护层开采工作面机巷得到成功应用,为深部煤矿长壁工作面提供一种经济有效的无煤柱开采新理论与技术.     

深孔爆破在坚硬顶板沿空留巷中的设计及应用

针对曙光煤矿1226工作面运输巷沿空留巷时坚硬顶板的悬顶及不易垮落问题,特采取深孔爆破强制放顶的方法来释放顶板压力.首先对巷道地址生产条件及深孔爆破强制放顶卸压机理进行分析,进而设计出详细的深孔爆破方案及具体参数,并在1226工作面运输巷实施了超前深孔爆破.现场矿压观测发现,沿空留巷在经历了巷道掘进、工作面回采、留巷施...     

雁崖矿8305工作面切巷坚硬顶板密集钻孔联合深孔爆破预裂技术

针对雁崖煤矿8305工作面切巷坚硬顶板预裂问题,采取了切巷顶板密集钻孔联合深孔爆破预裂卸压的施工工艺,确定了合理的密集钻孔及深孔爆破参数,取得了较好的顶板平面定向切缝效果.     

综放工作面厚层坚硬顶板深孔预裂爆破技术研究

以综放工作面厚层坚硬顶板为工程背景,针对顶板开采过程中大面积悬顶及强矿压显现,提出了深孔爆破预裂顶板技术,分析了爆破破岩分区、致裂机理和钻孔及爆破工艺合理参数。确定了现场爆破方案,在工艺巷两帮及顶板实施深孔预裂爆破。该技术在预裂顶板与减缓强矿压显现方面取得了良好的技术效果,实现了综放工作面安全高效开采。     

官地矿12607综采面沿空留巷柔模墙支护技术研究

针对西山矿区官地矿在沿空留巷时,存在开采深度较大、顶板破碎,留巷后顶板形变量大,且煤帮被挤压凸出、底鼓严重的难题,以官地矿12607综采工作面为工程背景,开展了切顶卸压柔模墙支护技术研究。在超前工作面沿空留巷区域借助双向聚能爆破技术对顶板开展预裂爆破,减少顶板应力;伴随工作面持续开采,在距工作面后方煤壁一定区域,构筑混凝土柔模墙支护巷旁,达到有效支撑顶板的目的。现场实践结果发现：处于钻孔内不同深度处存在2条发育较明显的裂缝,说明预裂爆破具有良好的切顶卸压效果;顶板深部和浅部的最大离层量分别为19 mm和7 mm,巷道顶板支护效果良好;两帮移近量和顶底板移近量分别为486 mm和429 mm,巷道围岩变形处于可控区间内,发挥良好的留巷效果。     

切顶卸压沿空留巷支护技术及矿压规律分析

针对陕西陕煤澄合矿业有限公司百良旭升煤矿505综采工作面需要沿空留巷的实际情况,结合预留巷道周围地质条件,通过理论分析,设计了切顶卸压顶板预裂爆破参数,提出了切顶卸压沿空留巷支护方案,并连续观测工作面回采期间巷道的围岩变形数据,总结出了切顶卸压沿空留巷段矿压显现规律。     

D型聚能管定向预裂爆破技术在沿空留巷中的应用

针对传统沿空留巷方式存在施工工序繁多、经济成本高、留巷效果差等问题,提出D型聚能管定向预裂爆破沿空留巷技术,理论分析了该技术原理,并在现场试验中确定了合理爆破相关参数,同时在王庄煤矿21031进风巷沿空留巷应用过程中,利用钻孔窥视技术和巷道围岩矿压观测分析对该技术进行评价和分析,结果表明:D型聚能管定向预裂爆破技术具有更好的聚能效果,能够提高定向预裂爆破切缝结构面形成和成缝率,且形成的对称裂缝较为明显,有利于工作面采空区顶板垮落,减小工作面顶板周期来压对留巷巷道的影响,巷道围岩变形量均在可控范围内,留巷断面满足工作面安全生产要求,达到了切顶卸压留巷目的。     

深部煤层综采工作面切顶卸压沿空成巷技术

针对城郊煤矿深部煤层开采所带来的矿压显现剧烈、回采巷道围岩控制困难、采掘接续紧张等问题,研究了切顶卸压沿空成巷技术。结果表明,超前预裂沿空巷道顶板切断了顶板间的应力传递,顶板沿预裂面切落形成巷帮,破碎的岩石对顶板岩层起到支撑作用,改善了巷道围岩体应力分布。现场应用表明,顶板周期来压强度显著降低,避免了留设煤柱造成的资源损失和频繁修整巷道增加的支护成本,首次成功实现了深部煤层综采工作面切顶卸压沿空成巷。     

采场顶板垮落特征监测分析及其结构弱化卸压实践研究

通过对综采工作面采场液压支架工作阻力的监测和数据采集，以大数据云图间接再现了采场顶板的垮落，分析解释了顶板垮落与采场实际矿压显现特征的关系。结果表明，上下端头三角岩体悬顶面积增大将导致超前煤壁煤岩体应力集中，基本顶呈现“O-X”型断裂规律，所开采煤层均表现出了明显的周期来压，但周期来压步距不大。进一步地，从减少回采两巷悬顶、控制相邻巷道变形和破坏坚硬岩层顶板避免弹性能积聚2个方面，探讨了顶板浅眼小孔爆破预裂、深孔爆破预裂、深孔常规水力预裂、长距离水平定向孔水力预裂措施的应用条件及其现实意义。现场应用结果表明，对于单一采场中边界顶板所采取的预裂等护巷措施，不能实现控制巷道最基本使用功能和有效减少巷道变形的目的，并给出了实施水力预裂的必要条件是具有坚硬完整岩层且能保证一定的压裂压力和压力波动。研究结果为从不同角度认识采场顶板垮落规律、合理选择顶板结构弱化卸压方式提供了方法和思路。     

坚硬顶板特厚煤层综放工作面切顶卸压技术研究与应用

针对坚硬顶板特厚煤层综放工作面初采期间矿压显现强烈、顶煤不易垮落、冒放性较差,以及回采期间小煤柱临空巷道变形严重、维护困难的情况,通过采用初采前切眼爆破放顶、回风巷爆破切顶卸压、胶带巷水力致裂的综合矿压治理措施,使得工作面初采以及正常回采期间矿压显现显著减弱、巷道变形减小、两端头悬板能及时垮落、顶煤回收率明显提升,为本工作面及相邻工作面回采创造有利条件。现场实践表明该方法可以有效解决坚硬顶板特厚煤层综放开采的强矿压显现问题。     

深部高应力巷道综合卸压技术研究与实践

以大屯矿区姚桥煤矿深部中央采区(-650~-850 m)高应力巷道维护为工程背景,研究了中央采区复杂、高应力区的形成及采区工作面超前压力地质力学分布特征,在总结当前各类巷道卸压技术的基础上,针对姚桥煤矿7002工作面防冲与集中下山的保护问题,提出了以深孔预裂卸压技术为主的综合卸压方法,即通过深孔预裂爆破、卸压巷与煤层钻孔卸压等综合卸压技术,改善巷道围岩应力状况,降低应力集中系数,实现阻断采区超前压力并达到巷道卸压目的。矿压监测数据表明,集中下山变形得到有效控制,综合卸压技术应用效果显著。     

深孔爆破在小煤柱巷道顶板控制中的应用

为保证深埋坚硬顶板厚煤层开采条件下小煤柱巷道稳定性，采用深孔爆破的方法对巷道顶板进行预卸压。通过小煤柱巷道顶板弧形三角块结构分析，确定顶板预断裂位置，在此基础上，根据现场地质及施工条件，首先分析确定深孔爆破单孔施工参数及装药参数，然后通过理论计算和现场爆破试验的方法，综合确定爆破孔间距为10 m,进而指导现场爆破方案设计。工程实践表明：工作面微震事件大多集中在回风巷一侧，未采取深孔爆破预卸压措施时，能量大于10⁴ J的微震事件释放能量占总能量的69%,采取措施后，工作面回采区域尤其是回风巷一侧顶板能量以小能量微震事件的形式有效释放，大能量微震事件明显减少；微震层析成像分析表明，断顶爆破作用致使煤岩体中高应力区域向深部转移，避免了对巷道及煤柱的直接影响；支架工作阻力监测得出，回风巷侧顶板来压周期较短且较稳定，来压步距平均为19.1 m,约为爆破孔间距的2倍，说明断顶爆破对顶板来压活动起到了一定的控制作用；由现场巷道变形观测得出，采取断顶爆破预卸压措施后，巷道两帮变形量及顶板下沉量较未采取措施时减少了78%和80%,未出现严重帮鼓和支护失效现象，巷道变形控制效果明显。     

坚硬顶板弱化技术对工作面矿压显现规律的影响研究

针对坚硬顶板综采工作面来压步距大、矿压显现强烈、管理难度大等问题,以卡洼掌煤矿坚硬顶板条件为工程背景,在理论计算顶板垮落步距的基础上,提出切眼切顶爆破和两巷超前预裂爆破的顶板弱化技术,并对现场矿压数据进行监测,分析顶板弱化效果,研究结果表明:坚硬顶板整体性强、力学性能好,初次及周期来压步距均较大,经过对坚硬顶板采取爆破强制放顶技术,减小了工作面的来压强度,保证了工作面的安全高效生产。     

切顶卸压沿空留巷施工方案优化研究

以2901运输巷为例,对切顶卸压沿空留巷施工方案进行优化,基于2901运输巷工程概况,优化了切顶卸压沿空留巷支护技术,主要为顶板补强及切顶卸压锚索加固技术、巷道临时支护设计及巷旁挡矸支护设计,设计了顶板预裂切缝方案,主要为预裂切缝孔深、双向聚能爆破预裂技术及爆破预裂切缝施工工艺等,并进行了现场巷道围岩监测。研究结果表明,优化后的切顶卸压沿空留巷施工方案可有效指导矿井安全生产。     

坚硬煤岩体“钻-切-压”一体化释能减冲技术研究

为解决葫芦素煤矿坚硬煤岩体的冲击地压问题,结合21103工作面冲击地压显现特征,详细分析了工作面冲击危险的全局影响因素与局部影响因素,得出了坚硬煤岩体的冲击地压发生机理。分析表明:坚硬煤层是21103工作面冲击启动的主要内部条件,坚硬顶板是21103工作面冲击启动的主要外部条件,通过降低煤岩体系统内弹性能、增大系统破坏时所消耗的能量的方式,可破坏系统内外的蓄能条件,达到释能减冲的目的。设计了坚硬顶板水力压裂、顶板深孔预裂爆破、顶板水力切缝与坚硬煤体大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破相结合的"钻-切-压"一体化释能减冲方案,采用水力压裂作为坚硬顶板的基础卸压措施,采用煤层大直径钻孔作为坚硬煤体的基础卸压措施,煤层卸压孔直径设为150 mm,钻孔间距设为1 m,采用煤体卸压爆破作为补充卸压措施,其实施原则包括:小孔径、高钻孔密度、小炸药线密度等。实践结果表明:该技术方案能够减弱强矿震的破坏力,有效减少冲击地压事故的发生,起到"释能减冲"的效果,具有一定的推广价值。     

急倾斜坚硬顶板工作面超深孔预裂爆破技术研究

为了改善急倾斜工作面大面积悬顶引起的安全问题,基于新疆二一三零煤矿26221工作面,分析了采面顶板与巷道围岩压力异常增大、冒顶片帮事故频发、工作面发生滑架倒架事故的现象,重点研究了急倾斜工作面坚硬顶板管理的思路和原理,确定了超深孔超前预裂爆破技术的主要方案和参数。实际施工中运输巷老顶切断孔最大长度95m,工作面矿压活动规律及顶板垮落效果表明该方案安全可靠。