综放沿空小断面留巷技术研究

随着开采强度的增加，综放工作面的瓦斯超限问题日益突出．以王庄煤矿5201综放面为例，提出采用综放沿空小断面留巷技术，布置J型通风系统，治理综放工作面瓦斯超限．由关键块的分析和数值模拟结果，确定了综放沿空小断面留巷的断面形状，给出了斜梁的合理支护设计．矿压观测结果表明，留巷小断面变形以及留巷煤帮深部位移有较好的收敛性，能够满足工作面抽放瓦斯的需要．     

深井综放沿空掘巷合理支护形式研究

为了给深井综放沿空掘巷的支护选型和参数设计提供指导与依据,首先从结构力学的角度对目前综放沿空掘巷常用的工字钢棚和锚网梁(索)2种支护形式的作用机理进行了分析,然后通过实验室物理模拟试验研究了上述2种支护形式的作用效果,并且从关键承载层与次生承载层的相互关系分析了锚索的支护作用.结果显示,锚网梁(索)支护能很好地适应深井综放沿空掘巷的变形特点与维护要求,是理想的支护形式;顶板锚索的作用主要是将锚杆锚固形成的次生承载层与深部关键承载层连接起来,大大增强围岩稳定性.     

上层煤柱下综放沿空回采巷道矿压规律研究

为揭示上层残留煤柱下综放沿空回采巷道矿压显现规律,有效控制围岩变形,根据阳泉一矿8902综放面地质与开采条件,结合现场沿空回采巷道矿压观测结果,应用FLAC3D数值模拟计算分析回采巷道塑性区发育及应力分布情况.研究表明,综放回采巷道在上层残留煤柱影响与本层煤回采引起的应力重新分布耦合作用下,回风巷两帮及顶底移近量高达1985,1877mm,局部断面不足2m2,严重制约了工作面安全高效生产,采取合理布置回采巷道及减小区段煤柱宽度等措施可有效维护巷道.     

综采放顶煤面沿空巷道合理位置确定

用理论分析了数值计算方法研究了综采放顶煤面沿空巷道的转岩稳定性,分析了影响掘巷位置的几个因素－老顶岩层垮落特征、直接顶和煤体变形特点及采空侧支承压力分丰规律,提出了沿这巷道的合理位置。研究成果应用于兴隆庄煤矿５３１８综采放顶煤面沿空巷道 锚杆支护。并取得了成功。     

倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性研究

为探究倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制的合理方案,以陈家沟矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法开展研究.通过建立内应力场的载荷传递模型,推导了倾斜煤层开采的"内应力场"表达式.数值计算结果表明:受关键块破断回转的影响,厚煤层沿空巷道煤柱的变形破坏主要发生在中上部区域;与水平煤层不同,倾斜煤层沿空掘...     

综放沿空留巷充填体稳定性控制

基于综放沿空留巷的矿压模型,计算出充填体稳定所需的强度和能适应的变形量,并以此选出充填材料及其水灰比．为提高充填体的整体支护强度和抗变形能力,重点阐述了空间锚栓加固网技术及其对充填体稳定性的控制效果,为缩放大断面沿空留巷技术的成功试验莫定了坚实基础。     

综放沿空留巷围岩变形影响因素的分析

从技术因素和地质因素两个方面重点论述了综放巷内充填沿空留巷围岩变形和应力分布的基本特征．通过计算机数值模拟，优化了充填工艺参数，得出了合理的留巷技术方案．在此基础上，系统分析了煤层硬度、采高、直接顶厚度和硬度、老顶岩层硬度及关键层复合效应等因素对留巷围岩变形与垂直应力分布的影响规律．并采用多元分析方法，得到了各因素对围岩最大应力的回归方程．研究结果可对综放巷内充填沿空留巷的应用提供理论依据和设计指导．     

综放巷内充填沿空留巷工业试验

针对常村煤矿S2-6综放工作面采用传统技术沿空留巷的难点，进行了巷内充填沿空留巷工业试验．试验分三步进行：第一步，对原巷采用锚梁网索联合支护实施加固，撤掉梯形架棚；第二步，在已加固巷道下一工作面侧煤壁，实施扩帮锚网支护；第三步，在原巷位置实施巷内充填，并加固充填体．结合高水速凝充填材料的性能，通过建立合理的综放沿空留巷的围岩结构力学模型和充填工艺设计，井下工业试验达到了预期效果，留巷断面稳定后超过10m^2．证明了在巷内基本支护为梯形金属支架的巷道中进行综放沿空留巷的可行性，并作了经济效益评价．在此基础上提出了综放巷内充填沿空留巷新技术．     

预筑人造帮沿空掘巷与沿空留巷在四季春煤矿应用的对比

预筑人造帮沿空掘巷技术:第一步,上区段采前下区段煤壁预筑人造帮;第二步,下区段紧贴人造帮沿空掘巷。针对四季春煤矿一采区地质条件,确定现场人造帮的强度等级为C20,人造帮宽度为1.0m,高度3.0m(浇筑在硬底上),根据试用情况与原沿空留巷进行对比。     

特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理宽度留设研究

为了研究特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱合理留设宽度,以麻家梁矿14203-1胶带运输巷为研究对象,通过理论计算和数值模拟研究,得到麻家梁矿14204采空区稳定后侧向支承应力降低区范围,为0～12 m,并分析3,5,7,9,11 m等不同煤柱宽度下煤柱塑性区分布和垂直应力分布特征.结果表明:煤柱宽度小于7m时,煤柱全部...     

“三软”煤层综放开采避开动压沿空留巷方法及应用

为实施"三软"煤层综放面沿空留巷,掌握留巷围岩结构和矿压变化规律,以新登煤矿31061综放面为研究对象,研究采空区侧向覆岩结构和应力分布,综放面后方沿空留巷变形和顶板压力分阶段变化规律,提出了避开动压沿空留巷方法,并在现场进行了工业试验。研究表明:(1)31061采空区侧向煤壁变形量大,应力降低区范围大,应力集中影响范围达到煤体内部30 m。(2)留巷矿压显现分为3个阶段。工作面后方30~40 m为巷道加速变形阶段,从工作面后方5 m留巷变形速度持续增加,但顶板压力升高较慢;工作面后方40~70 m为变形持续阶段,此阶段巷道变形速度保持稳定,顶板压力快速升高,临时支架产生变形破坏;工作面后方70 m以后为变形稳定阶段,此阶段变形速度明显降低,顶板压力趋于稳定。(3)避开动压沿空留巷方法是利用临时支护使留巷度过动压影响阶段,允许巷道有较大变形量,在工作面后方一定距离处对留巷进行扩修和加固。实践表明,该方法具有成本低、工艺简单、留巷后期稳定性好、留巷施工与采面生产互不干扰等优点,在条件适合的矿区值得推广。     

综放沿空留巷顶板活动规律的模拟分析

采用相似材料模拟和计算机数值模拟,对沿空留巷老顶破断位置与形状、不同支护方式对顶板活动的影响以及相关的巷旁上技术和进行了初步分析。模拟结果表明,采用锚杆（索）网联合支护和人工筑构较充强度的巷旁充填体,有利于综合机构放顶煤开采沿空留巷顶板的稳定,并给对充填带宽度和充填材料抗压强度的最低要求。     

孤岛工作面围岩支承压力分析与沿空掘巷支护参数优化

为研究孤岛工作面围岩支承压力特征与沿空掘巷支护参数优化,建立了三维数值模型,制定了相应的试验方案,研究了孤岛工作面沿空掘巷支护参数变化和围岩控制效果之间的相互关系,支护系统整体的协调性,并确定了最优支护方案.研究结果显示:随着锚杆长度增加,形成的组合梁厚度加大,孤岛工作面沿空掘巷的顶板岩层内的压应力增加,拉应力降低,减小锚杆的间排对于巷道有明显的支护效果,但锚杆长度和间排距均存在最优值;锚索长度对孤岛工作面沿空掘巷顶板内的压应力没有作用,而巷道两帮围岩水平方向的拉应力升高;支护系统最大应力随着锚索间排距的增加,而支护系统的单根锚索应力降低.现场实测验证了围岩控制效果.     

放顶煤开采沿空留巷围岩移动规律及变形特征

运用适于分析岩层断裂和垮落的数值模拟软件UDEC建立了相应的模型，分析了综放沿空留巷围岩应力和位移的演变过程、围岩移动的特征，阐述了巷道和充填体上方顶煤的位移及其与上覆岩层破断之间的关系，为沿空留巷充填体参数选择提供科学依据．     

深埋薄基岩综放工作面切顶卸压沿空留巷围岩协同控制技术研究

为解决深埋薄基岩切顶卸压沿空留巷巷道受采动影响支护困难的问题,以焦作煤业集团赵固(新乡)能源有限责任公司赵固一矿18060综放工作面切顶卸压沿空留巷巷道为工程背景,基于留巷围岩结构运动和覆岩力学传递特征,提出深埋薄基岩切顶卸压沿空留巷巷道围岩协同控制技术。研究结果表明:采用定向预裂爆破技术能够切断留巷顶板下位关键岩层,并形成短壁梁结构;与未切顶相比,切顶后巷道侧向支承压力减小14.17 MPa(降低37.67%),顶板竖向应力峰值减小5.22 MPa(降低22.5%);切顶侧矿压较未切顶侧明显降低,切顶影响范围约30 m;留巷两帮收缩量最大为471 mm,顶底板移近量最大为717 mm,工作面后方约200 m开始稳定。提出的深埋薄基岩切顶卸压沿空留巷围岩协同控制技术现场应用效果较好,可为类似地质条件下的切顶卸压沿空留提供参考。     

高应力综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术研究

为了研究大埋深、高应力、坚硬顶板等特殊地质条件下的综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术,以河南焦煤能源有限公司古汉山矿1604综放工作面为工程地质背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对巷道顶板运动规律进行研究,确定沿空留巷关键参数,并在现场进行工程试验.结果表明:采用定向预裂爆破技术能够阻断巷道上方与采空区上方基本岩层中的应力传递,达到卸压和预裂目的;切顶高度为12.3 m时,可切断下位关键岩层;沿空留巷巷道顶板平均下沉256 mm,采空区帮平均移近214 mm,留巷滞后工作面110 m后围岩开始趋于稳定,能够满足安全生产要求.研究结果可为类似地质条件下的沿空留巷开采提供参考.     

综放开采顶煤体的连续损伤破坏分析

顶煤变形破坏规律是综合机械化放顶煤开采基础理论的核心。从顶煤体单元受力角度,在考虑围压衰减变化的情况下,对综放开采顶煤体的损伤破坏进行了理论分析,首次推导出综放开采过程中顶煤体受力单元的连续损伤破坏力学模型。分析结果用鹤壁煤岩的实验资料进行了对比验证,结果表明所建模型是可靠的。     

沿空留巷巷旁支护技术的发展

在综述巷旁支护技术发展历程的基础上，提出膏体材料巷旁充填沿空留巷新技术；分析沿空留巷顶板破断垮落特征，建立了膏体材料巷旁充填沿空留巷的力学模型，提出了膏体材料巷旁支护体主要参数的确定方法，并将研究结果应用于工程实践。     

综放采场J型通风系统治理高瓦斯涌出的研究

根据潞安王庄煤矿5201综放工作面实际条件，在成功实施沿空小断面留巷的基础上，提出了综放采场J型通风系统治理高瓦斯涌出的方法及其调控技术．J型通风系统本质上是以通风方法按工作面瓦斯来源分别治理高瓦斯涌出的一种新型“一进两回(排)”通风系统，现场应用表明，利用该系统能从根本上消除工作面和上隅角局部瓦斯积聚，实现高产高效综放开采．     

基于煤体强度软化特性的综放沿空掘巷巷帮受力变形分析

基于深井综放沿空掘巷巷帮围岩受力特征,考虑巷帮与顶底板界面煤岩体强度软化特性,建立了实体煤帮和煤柱帮力学分析模型,推导出两帮极限平衡区宽度和煤体应力位移理论计算,明确了煤层埋深、巷道高度、煤层顶底板界面软化系数和界面强度参数等因素对煤体极限平衡区宽度、围岩应力和位移分布的影响规律,给出了工程建议措施,并通过现场工程实例对理论分析成果进行了初步应用.研究表明:极限平衡区宽度随煤层埋深、巷道高度及顶底板界面软化系数的增加而增大,随界面强度参数的增加而降低;煤体围岩应力和位移分布沿应力极限平衡区宽度呈双曲函数分布,极限平衡区内围岩竖向应力和水平应力随煤层埋深及界面强度参数的增加而增大,随巷道高度及界面软化系数的增加而降低;极限平衡区内煤体水平位移随煤层埋深、巷道高度、界面软化系数的增加而增大,随界面强度参数的增加而降低.