深井沿空留巷巷旁充填技术及应用

沿空留巷是国内无煤柱护巷的主要形式,从充填材料及参数选择、设备配套及布置、充填区域顶板支护及工艺流程方面对深井沿空留巷巷旁充填技术进行了探索与实践,优化了巷旁充填工艺,分析了巷旁充填沿空留巷及充填体的变形及受力情况。实践表明:深井沿空留巷巷旁充填技术能够保证顶板支护结构的完整性和稳定性,充填体能够达到控制顶板下沉并适应顶板剧烈活动的要求。     

沿空留巷巷旁充填系统模板支架及其应用

沿空留巷巷旁充填系统是目前国内机械化程度较高的充填系统。在总结无煤柱开采沿空留巷巷旁支护技术基础上,针对回采工作面以模板支架为关键装备的巷旁支护充填系统,重点阐述了不同形式或用途的模板支架结构特征。结合煤矿生产应用实践,介绍了回采工作面巷旁支护模板支架充填系统工艺。实践证明:充填支架(模板)适于沿空留巷巷旁支护系统,充填体强度性能稳定,可有效控制顶板及围岩活动,留巷维护效果良好。     

高瓦斯矿井大断面煤巷沿空留巷技术研究与应用

以高瓦斯矿井屯兰煤矿大断面煤巷沿空留巷为研究对象,建立了沿空留巷围岩结构模型,分析了沿空留巷巷旁充填体的作用机制,提出了巷内基本支护采用锚杆索配合钢梁、金属网联合支护,巷旁采用混泥土膏体材料充填,以及充填体锚带网外加固、钢筋网内加固和注浆密封的沿空留巷围岩控制技术。井下实践结果表明:沿空留巷顶板离层最大值为40mm,顶底板移近量最大为17cm,两帮移近量最大值为25cm,工作面上隅角瓦斯浓度为0.45%~0.75%,实现了高瓦斯矿井大断面煤巷沿空留巷技术的成功应用。     

沿空留巷围岩控制技术研究

分析沿空留巷顶板破断垮落特征,建立了巷旁充填沿空留巷的力学模型,提出了巷旁支护体主要参数的确定方法。分析沿空留巷巷内支护特点,介绍沿空留巷锚杆支护技术,并将研究结果应用于工程实践。     

高性能混凝土在沿空留巷巷旁充填中的应用

通过分析研究屯兰矿18205工作面采用高性能混凝土进行沿空留巷巷旁充填支护试验情况,总结了材料的组成、性能特点和充填体构造与充填工艺要求,并对存在的问题及产生的原因进行了分析,提出了治理对策和预防措施。结果表明：高性能混凝土具有良好力学性能,可用于井下沿空留巷巷旁充填支护。充填体按高宽比1.0∶0.7,并配以适当的构造钢筋,对已充填体的墙体裂缝可采用无机注浆材料堵漏,高性能混凝土作巷旁充填材料,充填体稳定性好,可在沿空留巷巷旁充填支护中推广应用。     

大采高综采沿空留巷巷旁充填支护技术

基于亨健煤矿大采高综采工作面区段运输平巷沿空留巷支护困难的现状,进行了大采高综采沿空留巷巷旁支护技术研究.选用袋装ZKD型新型高水速凝材料构筑巷旁充填体,研制了ZX28800/20/32型沿空留巷专用液压支架对充填体两侧顶板进行临时加强支护.结果表明:新型高水材料固化后充填体抗压强度比原高水材料平均提高40%～50%,凝固速度快,初凝时间8～20min,充填体承载和变形性能好,并可根据工程需要对材料强度和凝固时间进行调控,更适应于沿空留巷巷旁充填支护需要.沿空留巷专用支架移动方便,工作阻力达2 400 kN,可延缓充填体受力时间.采取这些措施提高了留巷的机械化程度,加快了留巷速度,改善了护巷效果.     

柔模混凝土沿空留巷技术研究与应用

为保证坤龙煤业4102工作面第一辅助进风巷采用沿空留巷时,其围岩能够保持稳定,本文依据沿空留巷巷内支护原理,结合4102工作面地质情况,确定了沿空留巷的巷旁充填体宽度为1.2 m,设计了留巷时围岩控制技术各项参数,并在4102工作面进行了现场实践。矿压监测结果表明,留巷期间顶底板及两帮的最大移近量分别为398 mm和318 mm,沿空留巷能够满足安全使用要求。     

综合机械化固体充填采煤原位沿空留巷技术

针对综合机械化固体充填采煤原位沿空留巷的技术难点,在分析该条件下沿空留巷围岩结构力学模型的基础上,提出了综合机械化固体充填采煤巷旁充填原位沿空留巷的新技术。此项技术有3个关键方面：一是合理组织采煤、充填与留巷在时间与空间上的配合;二是针对原巷道设计合理可靠的支护形式,并保证采空区充填体的密实度;三是沿空留巷巷旁充填体的形式及锚杆、钢带、钢筋梯梁及金属网的组合加固方案设计。现场工业性试验表明,该技术条件下的沿空留巷巷道两帮位移最大46 mm,顶底板移近最大87 mm,采空区充填体与巷旁充填体共同控制了顶板活动,留巷维护效果良好。     

沿空留巷巷旁充填材料性能优化研究

为了使沿空留巷巷旁充填体可以适应顶板活动,达到"让压-承载"支护的目的,通过添加聚合物和钢纤维对巷旁充填混凝土材料进行改性试验,测试不同配比下改性混凝土的单轴抗压强度,并确定各组分之间最佳配比;同时采用FLAC3D数值模拟研究改性混凝土巷旁充填体应力及顶底板位移变化,分析其让压性能。研究表明:聚合物乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)改善了巷旁充填体混凝土材料的塑性变形能力,钢纤维提高了混凝土的延性,当聚合物掺量达到15%时,让压性能可达6.10%。数值模拟结果显示:巷旁充填体混凝土材料在钢纤维和聚合物的共同作用下,充填体具有较高强度且可随顶板下沉释放压力,最终达到协调让压的支护目的;此外,沿空留巷巷旁充填体的最佳宽度为1.2 m。     

沿空留巷巷旁充填体支护结构可靠性分析

针对沿空留巷巷旁充填体力学参数中有许多为随机变量的特征,根据沿空留巷巷旁充填体支护结构稳定性极限状态方程,运用工程结构可靠性理论建立了沿空留巷巷旁充填体支护结构可靠性模型.采用蒙特卡罗法在Matlab环境下计算了其结构可靠度,编程过程简化,计算速度快,精度高,且不受极限状态方程非线性、随机变量非正态的限制,并指出了提高沿空留巷巷旁充填体支护结构可靠度的方法和措施,为沿空留巷巷旁充填体支护参数设计和优化提供了科学依据.     

干河煤矿中厚煤层高水材料巷旁充填沿空留巷技术应用

为提高干河煤矿3号煤层三采区资源利用率，进行高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术应用试验，综合运用理论分析、工程类比、数值模拟等手段，设计巷旁充填体规格及留巷支护方案。研究表明：2-301运输巷巷旁充填体合理宽度为2.2 m,留巷稳定后围岩变形量可控，留巷工艺较新掘巷道可增加利润11 352.3元/m,取得了较好的安全、经济、社会效益。     

厚煤层坚硬顶板工作面沿空留巷技术

以新超煤矿90101回风顺槽沿空留巷为工程背景,研究厚煤层坚硬顶板沿空留巷围岩稳定的问题,提出围岩控制的原理和技术:高预应力、适应沿空留巷大变形的巷内基本支护和高支撑阻力、可控制沿空留巷顶底板剧烈变形的巷内加强支护的巷内支护体系;高强度、快速增阻、可缩性好的巷旁充填体,良好的充填区域顶板维护和坚硬顶板的强制放顶卸压的巷旁支护体系。     

再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议

在2006年发表的《我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议》一文的基础上,总结了21世纪以来我国沿空留巷技术的新发展,包括巷旁充填的施工工艺与方法,由高水、膏体充填发展为柔模墙体及超前柱式支护,使得支护强度和隔绝密闭性有了极大地提升,并且具有了一定柔性以适应顶板的下沉;经过20余年的发展,沿空巷道巷内基本支护具有了高预紧力、高强度、高刚度和大延伸率的特性,能够有效控制巷道围岩的大变形,实现及时主动支护,并普遍辅以单体支柱作为巷内补强支护,进一步保持围岩的稳定性与完整性;统计分析了部分沿空巷道的支护形式及留巷效果,愈发说明了沿空留巷的成功与否是巷旁支护和巷内支护共同作用的结果。介绍了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷新技术,包括卸压原理、切顶方法、切顶参数及切顶后巷内的支护方式及其工程应用等。阐述了近年来我国在沿空留巷理论研究方面取得的新成果,包含充填体的切顶阻力和支护阻力,充填体与围岩之间的相互作用关系及受力变形特征,切顶卸压沿空留巷的围岩活动规律及其与支护体之间的相互作用关系等。指出了我国沿空留巷技术在巷旁支护、巷内支护及相关理论研究方面存在的技术问题与科学问题。最后从支护设计、围岩控制、研...     

候村煤矿沿空留巷巷旁及巷内支护技术研究

根据候村煤矿下分层开采的3605工作面生产技术条件，分析了沿空留巷巷旁充填体的作用机理以及可行性，提出了高瓦斯条件下采用混凝土充填材料的巷旁充填沿空留巷技术，设计了合理的充填工艺。根据施工工序将原有支护划分为巷内以及巷旁支护，巷内支护过程又细分为3个阶段(留巷前、留巷时、留巷后),充分利用钢棚、木背板、Π型钢梁以及支架的支护特性，提高了巷道支护强度。该技术的应用，有效缓解了工作面接替紧张的局面，同时解决了上隅角瓦斯积聚问题。     

新强煤矿沿空留巷巷旁充填体参数确定

通过对巷旁充填体内应力的分布分析,计算出沿空留巷顶板压力及浆液扩散半径;并对现场沿空留巷巷旁充填体进行试验观测,研究巷旁充填体参数及巷旁充填体承载特性,对充填体变形特征、充填体受力特征、巷道围岩变形特征进行了分析。结果表明:充填浆液的扩散半径大致为5 m左右;随着距离回采工作面距离的不同,巷旁充填体内载荷的变化趋势大致可分为3个阶段;留设巷道顶底板的活动剧烈程度与工作面距离有关,进而导致巷道顶底板移近量不同。     

深井孤岛煤柱工作面沿空留巷支护技术研究

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景，探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理；构建沿空留巷围岩力学结构模型，计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度，并通过FLAC^3D软件模拟、现场监测验证了充填体宽度和强度的合理性。研究结果表明：孤岛煤柱工作面沿空留巷采用高水充填材料巷旁充填技术，以充填袋成形方式进行充填，可使充填体有效接顶；采用“锚杆锚索联合支护+巷旁充填体”方式进行煤柱中巷支护时，合理的充填体宽度为4.0 m,应力达到8.0 MPa时巷道变形趋于稳定。现场监测结果表明：23下工作面开采30 d内，煤柱中巷最大顶板下沉量不超过50 mm,充填体帮部变形不超过40 mm;回采结束后30 d内，顶板下沉量不超过20 mm,充填体帮部变形量最大为348 mm,煤帮变形量较小，最大处为150 mm,沿空留巷效果良好。     

切顶卸压沿空留巷巷旁挡矸支护技术研究与应用

为解决无煤柱沿空留巷巷旁窜矸、难于维护及巷帮变形量大等问题,针对顺和煤矿综采工作面上覆岩层地质特性,并结合矿井以往的施工经验,提出了切顶卸压沿空留巷巷旁挡矸支护技术,主要通过掘进过程中恒阻锚索主动支护、回采前切顶爆破、回采过程中36U型钢棚配合菱形网挡矸支护协同作用,建立顶板主动被动联合支护、巷旁刚性柔性联合支护体系,实现了沿空留巷巷旁支护不蹿矸、巷道变形量小的效果,避免了回采过程中帮部二次扩帮返修的问题。在顺和煤矿2108轨道巷回采过程中的成功实践,为同等地质条件下沿空留巷的支护提供参考。     

中厚煤层切顶卸压沿空留巷巷旁支护技术研究

根据切顶卸压沿空留巷巷旁支护技术特点,研究分析了工字钢(单体支柱)、双节U型钢和钢丝绳3种巷旁支护技术。深部中厚煤层留巷时,上述3种巷旁支护技术中工字钢偏向刚性,易被压弯;钢丝绳偏向柔性,留巷侧鼓包明显,变形量大;双节U型钢刚柔并济,通过纵向让压和侧向抗压技术优化,可达到服务年限长、留巷效果好的目的。实践表明:切顶卸压沿空留巷施工难度大,时间跨度长;选用双节U型钢巷旁支护技术是合理可行的,能够为深部开采中瓦斯、水害治理赢得时间。留巷侧巷帮变形量在留巷初期呈现显著变化状态,在支护器材回撤阶段呈现慢速变化状态,其余时段则呈现近似稳定状态(蠕变)。     

固体充填胶结沿空留巷巷帮支护体优化设计

为提高固体充填胶结沿空留巷的效果,以唐口矿9301充填工作面为工程背景,对固体充填胶结沿空留巷巷帮支护体进行优化设计研究。通过对巷帮胶结充填材料的泌水率、强度等性能进行试验,分析了充填料浆的基本特性与胶结充填材料配比之间的内在联系与规律,最终确定了唐口矿巷帮胶结充填材料的配比。通过在唐口煤矿9301充填工作面进行工业性试验表明,优化设计的巷帮胶结充填体具有快凝早强,接顶良好的特点,沿空巷道变形量得到了有效控制。     

高水充填沿空留巷技术在综采工作面的应用研究

沿空留巷巷道30207回风巷受采空区覆岩运动影响,围岩变形量大,需采用高水材料对沿空留巷巷旁进行充填加固。通过建立力学模型,初步计算得到充填体参数,并结合工作面地质条件,沿着走向开始施工宽为1.5 m、高为4.0 m的沿空留巷充填体。充填施工后通过监测巷道围岩变形量可知,沿空留巷巷旁高水材料充填效果明显,能够保证巷道围岩的稳定性。