综采工作面沿充留巷围岩稳定性研究

采用理论分析方法对沿充留巷与沿空留巷二者巷道顶板压力进行计算对比分析。结果表明:沿充留巷与沿空留巷相比,在具有沿空留巷优势的同时,对采空区顶板有减压降沉的特点。计算沿空留巷顶板压力为P=212.94~358.54 MPa,沿充留巷顶板压力为P=161.98~256.62 MPa。可以看出充填体对采空区覆岩产生支撑力,有效减缓顶板下沉量,降低顶板压力。以金谷煤矿为工程背景,基于沿充留巷顶板压力理论计算值以及矸石充填开采技术特点,对巷道进行组合支架留巷、辅助支护以及巷旁注浆加固综合设计有效控制11101工作面矸石充填过程中巷道围岩变形量,确保巷道围岩稳定性。     

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。     

薄煤层石灰岩顶板下高水材料沿空留巷技术研究

薄煤层回采巷道为半煤岩巷,巷道掘进速度慢、出矸多,容易造成薄煤层工作面接替紧张等缺点,采用沿空留巷技术实现一巷两用,可以有效缓解采掘紧张关系,降低巷道掘进率,减少煤柱损失,提高资源利用的有效途径。高水材料沿空留巷充填技术逐步应用的薄煤层矿井生产中,现以北宿煤矿1873工作面高水材料沿空留巷成功案例为基础,分析石灰岩顶板条件下沿空留巷巷道维护特点,研究使用高水材料充填法在石灰岩顶板条件下沿空留巷围岩控制技术,确定了巷旁高水充填参数,提出了石灰岩顶板条件下沿空留巷加强支护技术,并在实践中得到了成功的应用。     

沿空留巷下位岩层断裂特征数值模拟及控制技术研究

为解决沿空留巷直接顶松软破碎,严重影响基本顶和沿空留巷稳定性的问题,以新元煤矿3414工作面为研究对象,建立UDEC Trigon模型,通过模拟不同支护条件下沿空留巷下位岩层断裂特征,分析其对围岩稳定性的影响。数值模拟发现,沿空留巷围岩以剪切裂隙为主;充填区顶板张拉裂隙较为发育,是沿空留巷围岩控制的薄弱环节;沿空留巷下位岩层沿充填体外侧断裂,抑制了剪切裂隙在实体煤帮发展,增加了巷旁充填体和实体煤帮的承载结构的稳定性。工程实践表明:采用高预应力、高刚度锚索及时支护充填区直接顶的围岩综合控制技术,沿空留巷下位岩层沿充填体外侧断裂,巷道围岩顶底板最大变形量为900 mm,两帮最大变形量为800 mm,能够满足通风和瓦斯排放的要求。     

宽巷掘进沿空留巷矿压规律数值模拟研究

采空区顶板岩层分层垮落、岩层的旋转下沉和平移下沉造成巷道围岩次生应力场重新分布,围岩变形严重,因此,掌握沿空留巷采动支承压力影响下顶板岩层运动规律非常必要。针对某矿浅埋煤层、宽巷掘进、预掘留巷位置混凝土砌块沿空留巷的实际情况,通过三维数值模型对留巷围岩应力场、位移场、破坏场进行反演,揭示了留巷围岩矿压活动规律,对巷旁支护墙体受力变形特点、与顶板运动协调变形关系进行了分析,得出工作面轨顺留巷前后巷道围岩变形规律,为沿空保留巷道围岩控制提供了理论依据和技术支持。     

薄煤层厚灰岩下混凝土巷旁充填沿空留巷研究

基于薄煤层厚灰岩顶板沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特点,论证了采用普通混凝土巷帮支护的可行性,混凝土充填体能够满足薄煤层厚灰岩顶板岩层运动规律。通过数值模拟软件FLAC~(3D)模拟了不同充填体宽度下的留巷效果,并设计了充填体宽度范围为1.5~2.0 m时混凝土为充填体材料的沿空留巷方案。实践表明,采用临时支护去支护初期顶板,有效控制了顶板初期下沉,有效弥补了混凝土初凝时间长和初凝强度低的缺点;采用混凝土作为充填体材料,很好地适应了采空区厚灰岩顶板岩层的运动,达到预期的留巷效果。     

矸石充填开采沿充留巷围岩控制技术研究

对沿充留巷进行了定义,并与沿空留巷进行了对比分析。采用UDEC离散元数值计算软件对矸石充填留巷覆岩结构及移动规律进行了分析。数值结果显示:相比于垮落法沿空留巷技术,充填开采沿空留巷工作面采空区上覆岩层结构形态以完整层状岩层为主,巷旁支护体与充填体共同承担荷载,开采扰动对沿充留巷围岩变形破坏影响小。以葫芦素煤矿为工程背景,针对矸石充填沿空留巷技术特点,以巷旁支护、临时挡矸和巷内联合支护3个方面提出了围岩控制方案,确保沿空巷道的稳定性,对后续类似工程具有重要参考价值。     

沿空留巷支护结构可靠度分析

根据沿空留巷围岩变形大且围岩力学参数具有随机性,应用工程可靠性理论,建立沿空留巷的巷帮、顶板和充填体的可靠度计算模型,得到支护结构可靠度计算公式。采用验算点法,分别计算淮南望峰岗矿512(5)工作面沿空留巷巷道煤帮、顶板与充填体的可靠度,并与目标可靠度相比,找出巷道支护薄弱环节,相应提出了增加巷道可靠度的措施。     

二次沿空留巷围岩结构稳定性与控制技术

为将沿空留巷复用后继续保留下来作为回风通道长期使用,需采用二次沿空留巷。论文阐明了二次沿空留巷上覆岩层运动规律,建立了顶板二次沿空留巷结构模型,提出了二次沿空留巷围岩支护结构概念。研究表明:二次沿空留巷上覆岩层"大结构"运动经历3次调整后才趋于稳定;指出二次沿空留巷围岩支护结构由两侧充填体、顶板锚杆索组合体、巷内支护体及底板组成;提出"多分区耦合支护"围岩控制方法,该方法可保证二次沿空留巷围岩结构稳定;制定详细的支护方案、施工工艺并进行了成功实践,对类似条件巷道支护具有一定的参考价值。     

沿空留巷围岩稳定原理与控制技术研究

建立了沿空留巷上覆岩层结构力学模型,根据沿空留巷围岩载荷和变形特征,将沿空留巷分为3个阶段。研究得到沿空留巷围岩稳定机理:1巷内支护采用高阻让压支护,提高沿空留巷围岩承载能力和抗变形能力;2在采空区顶板破断和沿空留巷围岩应力调整的剧烈阶段采用高阻力巷内让压加强支护;3构筑的巷旁支护体具备:快速增阻并有较大的切顶阻力和变形能力,在上覆岩层剧烈活动阶段能有效切断采空区侧一定高度的顶板、冒落矸石有效支撑上位顶板,确保沿空留巷处于卸压状态;在上覆岩层活动趋于稳定阶段,巷旁支护体有一定的后期支护阻力,适应沿空留巷围岩一定变形与应力调整。工程实践表明:巷内采用锚杆、锚索支护,回采工作面后方应力调整剧烈阶段采用高阻力、让压巷内加强支护,采用高水材料构筑巷旁充填体,可适应沿空留巷围岩活动规律,有效控制巷道围岩变形,适当卧底后满足第2个工作面安全回采的使用要求。     

沿空留巷无煤柱开采力学模型及工程实践

沿空留巷开采过程中,在上区段工作面回采后,需要对巷道进行稳定性维护。本文首先分析了在基本顶来压作用下,下区段煤体、巷旁充填体和采空区矸石形成的"煤体-充填体-矸石"巷道围岩结构,并以山西潞安集团蒲县伊田煤业2#煤层的1103工作面的沿空留巷的巷道支护设计为工程背景,通过沿空留巷的过程中实体煤煤帮、顶板和巷旁充填体的支护进行巷道稳定性分析,进一步验证了该围岩结构与上覆岩层的相互作用对巷道的稳定性的作用。     

登茂通矿沿空留巷加强支护技术研究

在进行高水材料充填沿空留巷时,沿空巷道在复杂的应力状态下,仍可能产生较大的变形,这对沿空留巷十分不利,因此需要采取合适的方式对沿空巷道进行加强支护。本文以登茂通矿沿空留巷具体情况为例,分析了沿空留巷加强支护的方式,主要包括充填区域上方顶板维护、留巷段加强支护和充填体加强支护,可以为高水材料沿空留巷提供一定的技术指导。     

沿空留巷围岩运动规律及充填体变形特征模拟研究

为确保山东新阳能源有限公司2704N工作面混凝土矸石沿空留巷工程的安全进行,采用FLAC 3D对沿空留巷巷道围岩变形破坏过程进行模拟研究,得到了沿空留巷巷道围岩运动规律及充填体变形特征。该研究有效确保了沿空留巷的巷道围岩控制效果,对类似条件下的巷旁充填沿空留巷具有重要参考价值。     

沿空留巷锚杆（索）主动支护巷道顶板离层分析

顶板离层是沿空留巷锚杆和锚索支护巷道最大的安全隐患之一,如何有效进行巷内锚杆（索）支护和巷旁支护,是消除巷道安全隐患最有效的措施之一。文中分析了沿空留巷与实体煤巷和沿空煤巷顶板离层形成原因的异同,建立了锚杆（索）主动支护沿空留巷的离层临界力学模计算型;在此基础上,通过简化计算,得出沿空留巷顶板岩梁平衡公式,求解了沿空留巷顶板离层临界值数学表达式;最后根据四川达竹金刚煤矿3117工作面的地质条件,试算了沿空留巷顶板离层值,并在该工作面沿空留设的运输巷进行现场顶板深基点离层实测,实测结果吻合了建立的沿空留巷顶板离层表达式的计算结果,并详细分析了巷道各测区顶板离层的发育规律。为同类型的沿空留巷锚杆（索）支护巷道的工作面沿空留巷的安全留设提供了参考经验,为巷道顶板离层临界值的估算提供了理论计算和实践检验。     

沿空留巷顶板下沉规律及其影响因素分析

针对沿空留巷顶板下沉量大、控制十分困难的问题,在分析沿空留巷顶板下沉规律的基础上,利用能量守恒原理,建立了沿空留巷顶板下沉力学模型,推导出顶板下沉量的计算公式,并对顶板下沉的影响因素进行了定量分析和灰色关联度敏感性分析。结果表明：某矿沿空留巷顶板下沉量计算值为371.45 mm,较好地吻合现场测量值,理论计算公式是准确的。顶板下沉随巷道宽度、采高的增加而增大,随直接顶厚度、巷内支护阻力、煤帮侧向支护阻力、巷旁充填体宽度和充填体弹性模量的增加而减小;对沿空留巷顶板下沉的敏感度大小的影响因素依次为采高、充填体弹性模量、充填体宽度、直接顶厚度、巷内支护阻力、巷道宽度、煤帮侧向支护阻力,其关联度分别为0.96、0.73、0.68、0.52、0.28、0.13、0.04。研究结果可为有效控制沿空留巷围岩变形提供依据。     

坚硬顶板沿空留巷覆岩结构分析与围岩控制技术研究

为探求坚硬顶板沿空留巷合理的围岩控制技术,通过建立基本顶断裂前的力学模型对上覆岩层的结构进行分析,得出坚硬顶板沿空留巷基本顶破断后上覆岩层的结构特征,并通过分析工作面地质资料与覆岩结构特征得出了1198工作面运料巷合理的支护方案。在沿空留巷运用得出的支护方案后,根据矿压监测数据表明:留巷后巷旁充填体和巷道围岩结构稳定,满足下区段工作面的使用要求。     

潘一矿东井深井沿空留巷围岩加固技术研究

针对潘一矿东井深井沿空留巷巷道顶板难以控制的问题，分析留巷巷道顶板岩层运动，指出留巷巷道顶板控制的关键位置，提出了以施工走向锚索技术为主的沿空留巷巷内和巷旁加固方案。矿压监测结果表明，该方案能够有效的控制沿空留巷巷道围岩变形。     

深井沿空留巷充填区顶板支护技术

回采工作面瓦斯超限问题是煤矿生产的主要安全隐患之一,沿空留巷可以有效解决这一问题。充填区顶板支护是深井沿空留巷必须重视的关键问题。首先介绍了深井沿空留巷围岩破断过程中所存在的回转规律,并对深井沿空留巷充填区顶板受力情况进行分析,而后阐述了沿空留巷顶板控制基本原理及技术,以期为深井沿空留巷充填区顶板支护提供建议。     

固体充填采煤沿空留巷顶板下沉影响因素研究

为研究不同因素对固体充填采煤沿空留巷顶板下沉的影响,分析了固体充填采煤沿空留巷的覆岩移动特征,基于Winkler地基假设,建立沿空留巷顶板力学模型。以济三煤矿63下04(南)-2运矸巷为工程背景,分析探讨巷道宽度、巷旁支护阻力、巷旁支护体宽度、采空区充实率与巷道上覆顶板下沉的关系,结果表明:顶板下沉量随巷道宽度的增加而增加、随巷旁支护阻力增加而减小、随巷旁支护体宽度增加而降低、随充实率的增加而降低。现场实践中,巷道宽度4.2m,巷旁支护体宽度4.5m,采用锚带网联合支护对巷道进行加固,采用垒砌矸石墙加混合充填体的综合支护方式进行沿空留巷的巷旁支护,实测得工作面后方留巷巷道两帮最大移近量230mm,顶板最大下沉量300mm。     

膏体充填沿空留巷技术研究

通过分析煤炭资源开采过程中采区巷道留煤柱护巷方式对提高回收率和保证安全生产的制约,提出了由巷内支护和巷旁支护共同作用而组成的膏体充填沿空留巷技术,并分析了沿空留巷采空区侧顶板岩层的垮落形式和充填体的作用机理,提出了膏体充填材料的选择原则。