窄煤柱综放回采巷道围岩稳定性分析及控制技术

基于郭庄煤矿2304综放面运输巷具体地质及生产条件,采用数值模拟对不同煤柱宽度下沿空掘巷围岩应力分布特征进行深入分析。通过构建综放沿空掘巷弧形三角块结构模型,揭示综放面沿空掘巷围岩稳定性机理。根据现有巷道支护理论,提出树脂加长锚固高强锚杆支护系统并进行锚索补强的围岩控制技术。现场实践应用表明:支护方案对综放沿空掘巷围岩变形控制效果显著。     

综放沿空巷道不对称支护技术研究

为研究不对称支护对综放沿空巷道围岩的影响,以高良煤矿3205综放面附近的一条沿空巷道工程为背景,在传统对称支护方案设计基础上,对煤柱侧锚杆和锚网进行加强设计,得到了不对称支护方案;采用FLAC^3D数值模拟分析对称和不对称支护条件下沿空巷道周边围岩的应力、变形。分析结果表明,非对称支护方案对围岩应力分布影响不大,但能够有效改善沿空巷道周边围岩的位移。     

综放工作面多巷布置双煤柱合理留设宽度研究

为确保神东保德煤矿81505综放工作面多巷布置方式下巷道的稳定与安全,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立数值模拟模型,研究分析了单巷布置方式下沿空煤柱宽度为15.0、20.0、25.0、30.0、35.0 m,以及多巷布置方式下巷间煤柱宽度为7.5、10.0、12.5、15.0、17.5 m时的围岩应力分布、变形及塑性区的分布规律,对比得到沿空煤柱和巷间煤柱的合理尺寸。研究结果表明:在沿空煤柱宽度为25.0 m、巷间煤柱宽度为12.5 m的条件下,煤柱内应力水平较低,煤柱稳定且巷道变形量较小。基于非对称支护原理,提出了适用于保德煤矿81505综放工作面回采巷道的锚网索联合支护方案,工程应用结果表明,工作面回采期间巷道围岩变形可控,煤柱整体稳定,说明所留设的煤柱宽度与支护参数选择合理。     

特厚煤层综放工作面沿空巷道合理煤柱宽度与围岩控制

煤柱宽度是影响特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定的重要因素。以马道头煤矿8211工作面回风平巷为工程背景,通过理论分析和数值模拟研究了煤柱的合理宽度,确定煤柱宽度为8m。分析了窄煤柱情况下沿空巷道围岩的控制难点,结合现场实际生产地质条件综合确定了不对称支护方案。现场试验表明,综放沿空巷道围岩控制效果好,具有较好的经济效益和社会效益。     

庞庞塔矿综放沿空巷道煤柱应力分布与变形特征研究

以庞庞塔矿综放沿空巷道为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的方法,分析了综放面沿空巷道基本顶岩层破断机制,指出单一采动和重复采动工作面基本顶破断机制的差异性和相关性,研究了不同煤柱宽度下综放沿空巷道煤柱应力分布与变形特征,研究表明,一定范围内增加煤柱宽度可有效改善煤柱承载性能,减小沿空巷道变形,当煤柱宽度一定时,煤柱具备一定的承载能力,在上工作面侧向支承压力的作用下,煤柱整体向沿空巷道移动,造成沿空巷道煤柱帮变形量加大,据此确定了庞庞塔矿10#煤层工作面煤柱宽度为8～10m,为后期矿井煤柱宽度和支护技术的确定提供参考。     

孤岛综放工作面沿空掘巷围岩变形因素研究

基于孤岛工作面地质条件、开采工艺及原始矿压显现规律,运用关键层理论研究两侧极不充分采动条件下基本顶关键层效应对巷道围岩稳定性的影响,并通过数值模拟软件UDEC,详细分析了煤层硬度、基本顶断裂位置、护巷煤柱尺寸及孤岛工作面开采等因素对综放沿空掘巷顶板垂直应力分布和围岩变形特征的影响,并指出沿空掘巷支护重点。     

综放沿空掘巷锚梁网支护

结合工程实例介绍综放沿空掘巷锚梁网支护。通过理论计算和数值模拟合理确定综放沿空掘巷窄煤柱的宽度 ,使巷道处于应力降低区而围岩相对完整 ,易于维护。树脂药卷加长锚固高强度螺纹钢锚杆支护系统对围岩提供较大支护阻力的同时 ,具有较大的延伸率 ,适应综放面沿空巷道大变形的特点。因此综放沿空掘巷采用高强锚杆支护可有效维护巷道稳定     

综放沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计

综放开采技术现已成为我国煤矿高产高效的重要技术手段和煤矿开采的重要发展方向。对于综放沿空掘巷来说,能否采用窄煤柱护巷,主要在于窄煤柱的尺寸和稳定机理,以及锚杆支护是否能保证巷道的稳定。窄煤柱问题是影响综放沿空巷道稳定最重要的因素之一,分析了窄煤柱的变形特点、影响因素及其宽度的设计方法,得出在综放开采巷道围岩为中等稳定条件下,窄煤柱合理宽度为2.5～4 m。     

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。     

综放工作面沿空巷道小煤柱宽度分析

采用离散元数值计算对综放面侧向支承压力进行研究,得出压力分布规律及巷道布置的合理位置。通过理论计算得出煤柱塑性区宽度,进而确定出沿空巷道小煤柱的合理宽度,并对巷道的稳定性进行计算分析。结合工程实践,表明此方法确定的煤柱尺寸科学可靠,为综放工作面沿空巷道布置提供了科学依据。     

综放面区段小煤柱合理尺寸确定研究

为了解决五阳煤矿综放面区段煤柱宽度过大问题,基于7803综放面工程地质条件,运用极限强度理论和弹塑性理论计算出了煤柱合理宽度分别为7.9,7.6 m;采用FLAC^3D软件模拟分析了7803综放面侧向支承压力,并确定其峰值在距离巷道16 m处,分析了不同煤柱宽度塑性区分布规律。综合考虑巷道支护难度、安全系数、资源采出率等客观因素,确定7803综放面合理煤柱宽度为8~10 m。     

综放工作面邻近抽放技术的试验研究

通过对综放工作面采场及瓦斯运移的理论研究,提出了利用综放工作面上一个区段已有的巷道,向正在开采的综放工作面顶板施工瓦斯抽放钻孔,抽采采空区瓦斯富集区瓦斯的方法,并进行了现场试验,为综放工作面解决瓦斯超限问题提供了一种新途径。     

王家岭矿综放沿空掘巷合理煤柱宽度与控制技术研究

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以王家岭煤矿为工程背景,通过钻孔窥视勘探基本顶断裂线位置阐明了巷道围岩的非对称破坏特征;建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出了沿空侧巷道顶板范围内弯矩表达式;采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同煤柱宽度下巷道围岩应力与屈服区演化特征,确定了合理煤柱宽度为8 m;基于N2103回风平巷留设8 m护巷煤柱时顶板弯矩变化规律,提出了巷道围岩的非对称控制技术,并进行现场应用。结果表明：顶板、煤柱帮和实体煤帮位移量在工作面回采期间分别为216 mm、198mm和121 mm,巷道控制效果明显。     

大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律研究

为解决大采高综采工作面快速通过大断面空巷群,避免发生冒顶压架问题,以哈拉沟煤矿22311综采工作面过26条空巷群为研究对象,采用理论研究、数值模拟以及现场监测等方法,研究了综采工作面过空巷群期间空巷失稳机制及基本顶破断规律,模拟了综采工作面过空巷期间采用泵送支柱支护效果,监测了综采工作面过空巷期间顶板下沉量及压力情况,最终22311综采工作面安全顺利通过了26条大断面空巷群。研究表明:空巷失稳主要是由基本顶超前破断引起的,其次是由于空巷支护不足导致的,泵送支柱支护应具有可切割、大断面、高承载与让压变形特征。采用"泵送支柱+锚索+W钢带"联合支护方式,使支柱与顶底板围岩处于协同作用状态,可保证综采工作面安全通过大断面空巷群。     

高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度与控制技术

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以羊场湾煤矿为工程背景,建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出低应力区范围表达式及其影响因素;采用FLAC3D数值模拟软件分析巷道掘进和本工作面回采期间不同煤柱宽度下巷道围岩应力与位移演化特征。研究表明:(1)高强度开采综放工作面因采场尺寸大、推进速度快、断裂步距大,导致内应力场范围亦大于常规工作面。(2)高强度开采综放工作面区段煤柱宽度的确定,应充分考虑多次剧烈采动、基本顶破断、巷道大断面等因素,结合试验工作面地质生产条件确定内应力场范围6.31~7.58 m,合理煤柱宽度为9~14 m。(3)本工作面回采期间,覆岩结构被再次激活,致使围岩变形破坏加剧,煤柱宽度10~14 m时,煤柱具有一定自稳能力并承担较少的顶板载荷,综合考虑各因素确定合理煤柱宽度为10 m。(4)受高强度开采及基本顶破断等因素影响,窄煤柱沿空巷道可能诱发大范围破碎、煤柱帮大变形及顶板不对称下沉等变形破坏,要实现此类巷道围岩稳定性控制应对煤柱帮和顶板重点加固,据此,提出了非对称围岩控制技术,并进行现场应用,巷道控制效果明显。     

基于应变软化模型的煤柱采动应力分布精细化数值模拟

以山西经坊煤业08综放工作面工程地质条件为背景,开展了工作面护巷煤柱采动应力的现场钻孔应力实测;同时,分别建立了基于摩尔-库伦(MC)本构模型以及应变软化(SS)本构模型的数值计算模型,精细研究了综放工作面煤柱采动应力空间分布及演化规律。现场钻孔应力监测及数值模拟结果表明：与传统的MC模型相比,基于SS模型的精细化数值模拟能够准确地获得综放工作面煤柱采动应力空时分布规律,其结果更接近于现场钻孔应力监测结果;基于SS模型的煤柱上的支承压力峰值位置滞后工作面40-50m,而基于MC模型煤柱采动应力峰值位置始终处于采空区中部,不能反映采空区顶板垮落破断对采动应力分布规律的影响;基于SS模型的煤柱上的侧向支承压力与工作面前方的超前支承压力分别相比基于MC模型的结果小43.3%与26.2%。研究成果对于指导综放工作面护巷煤柱尺寸留设以及巷道布置与支护设计具有一定的理论与工程指导意义。     

综放复合顶板错层位外错式沿空掘巷异型窄煤柱宽度优化研究

针对复合顶板沿空掘巷窄煤柱留设宽度以及围岩稳定性难题,以试验矿井具体地质条件为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法,对综放沿空掘巷窄煤柱稳定性问题展开研究。分析了不同窄煤柱留设尺寸条件下传统综放工作面沿空掘巷“T”型煤柱围岩应力和塑性区分布特征,研究表明,传统综放工作面留设“T”型窄煤柱沿空掘巷两帮围岩塑性区呈非对称分布,顶板复合岩层破坏深度广,且窄煤柱帮处于不均衡承载状态,宽高比小,自身稳定性差,承载能力差。基于上述问题提出错层位外错式沿空掘巷技术,针对不同尺寸下异型煤柱进行数值模拟研究,结果表明,与常规“T”型窄煤柱相比,其具有优越的“堵漏风、阻变形、能承载”的护巷效果,为巷道围岩控制技术提供有利条件。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论,构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型,数学推导煤柱承载应力,结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法,确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性,并开展巷道表面位移现场观测试验,结果均较为理想,验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

大断面回撤通道顶板冒落原因分析与控制方法

赵固一矿11031工作面果用预掘回撤通道方案进行工作面设备回收,由于顶板破碎,综采支架进入回撤通道后,在通道中部的顶板出现大面积冒落.对冒顶原因进行了分析,采取架前抬棚及化学注浆加固充填冒落区,以改善顶板的受力状况,确保回撤通道顶板稳定,保证了回撤安全.     

偃龙矿区三软煤层综放面回撤通道支护方式优化

针对三软煤层综放工作面回撤通道支护断面大、巷道变形快、支护困难等问题,根据以往综放工作面回撤经验及工作面设备回撤需要,对回撤通道支护方式进行优化,缩小了支护断面,减少了切眼扩帮工程量。对比分析表明,优化后的回撤通道支护方式支护强度大,扩帮周期短,有效解决了三软煤层综放工作面回撤通道顶板压力大、变形速度快、支护困难等问题,并且降低了工人劳动强度,大大缩短了回撤工期,有利于工作面快速回撤。