大采高小煤柱沿空掘巷切顶卸压围岩控制技术

针对留大煤柱采出率低和留小煤柱护巷矿压显现剧烈存在的矛盾,采用矿压理论分析、FLAC^3D数值模拟和巷道变形现场实测,对潞安集团阜生煤矿6 m大采高留小煤柱切顶卸压沿空掘巷机理与围岩控制进行了研究,得到:(1)切顶卸压可人为控制基本顶的断顶位置,实现压力主动调控,切顶后,改变了基本顶原有应力传递路径,压力有效转移至采空区,减轻了采空区侧向实体围岩应力,沿空掘巷围岩应力更加均匀缓和;(2)切顶后顶板断裂结构发生变化,由初次来压前基本顶四边固支变为三边固支,由初次来压后基本顶三边固支变为两边固支,垮落步距相应降低,顶板更易于垮落,切顶工作面的矿压显现也相应得到缓和;(3)切顶角度、切顶深度、切顶孔间距、切顶孔布置方式是实现精准切顶卸压的关键,16 m切缝深度恰能切断石灰岩基本顶,可有效缩短基本顶侧向悬臂长度,同时充分发挥采空区垮落矸石的碎胀支撑作用;(4) 3种情况下的数值模拟显示,传统留25 m煤柱尺寸过大,造成大量资源浪费,且峰值压力较大,为18.2 MPa;仅留8 m小煤柱但不切顶时小煤柱所承受支承压力最大,峰值可达19.3 MPa,可能导致掘巷失败;切顶8 m小...     

特厚煤层大采高综放面沿空掘巷支护技术

以塔山矿特厚煤层大采高综放工作面开采技术条件为工程背景,针对采用大煤柱护巷所造成的煤柱损失大、煤柱内应力集中程度大、巷道处于应力增高区支护难度大等问题,提出采用沿空掘巷技术来减小煤柱损失、改善围岩应力环境。对高强度锚杆(索)高预应力支护进行模拟,得出附加预应力场分布规律,通过对比分析确定了沿空掘巷围岩支护形式和参数,试验并分析了巷旁支护对煤柱的加固效果。现场监测结果表明:巷道掘进过程中顶、底板移近量最大57mm,两帮移近量最大64mm;工作面回采过程中顶、底板移近量平均131mm,两帮移近量平均221mm,设计的支护方案较好地控制了围岩移动;巷旁支护可以减小煤柱侧煤壁变形,但造成实体煤侧煤壁变形量增加。     

大采高工作面沿空掘巷合理位置模拟与应用

根据大采高沿空掘巷的力学环境建立了窄煤柱的弹塑性力学模型,运用求解非线性大变形问题有限差分法（FLAC^2D4．0）程序,初步得到了大采高面窄煤柱内的塑性场、位移场和应力场分布规律．研究结果表明,大采高窄煤柱内塑性区呈上大下小的倒斜梯形,范围达4～6m,巷道两帮水平位移呈不均匀不对称的移动规律,距采空区一侧边缘7m为支承应力远边界,是巷道布置的合理位置,实际应用效果比较明显．     

深井大采高工作面沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为解决深井大采高工作面留设大煤柱导致回收率低的难题,运用理论计算、数值分析及现场工程实测的方法,研究了深井大采高工作面开采条件下不同煤柱宽度时煤柱两侧塑性区分布和采掘扰动对巷道变形的影响,得到窄煤柱的合理尺寸。结果表明:确定合理煤柱尺寸时应充分考虑煤柱自身稳定性和采掘影响下巷道围岩变形量;掘进期间沿空掘5~6 m宽煤柱时破碎严重,煤柱宽度至少7 m才能达到自身稳定要求,而回采期间煤柱宽度至少需8 m,此时巷道围岩变形量相对较小,综合确定煤柱宽度8 m为最优方案。现场监测表明:11030工作面进风平巷两帮最大变形量为1 210 mm,顶底板最大变形量为620 mm,能够满足安全生产要求。     

大采高综采工作面沿空掘巷变形控制原理与应用研究

通过对刘庄煤矿121102工作面轨道巷沿空掘巷和工作面回采期间巷道变形控制原理的研究与实践,实现了该工作面的安全高效回采,为大采高工作面沿空掘巷变形控制积累了成功经验。     

新景矿厚煤层大采高工作面沿空掘巷层位优化设计

针对大采高工作面沿空掘巷巷道围岩变形破坏严重、维护困难的问题,文章以新景矿15028综放工作面回风巷为背景,对试验巷道围岩物理力学参数进行了测试,运用FLAC3D软件分析研究并优化了回风巷层位,对巷道稳定与支护有着现实意义。     

大采高工作面复杂应力扰动下切顶卸压沿空留巷技术

针对寺河煤矿3^#煤大采高工作面复杂应力扰动下留巷难度大、临空侧复用巷道围岩变形严重等问题,采用水力压裂技术对巷道顶板关键层位进行定向预裂,将临空侧煤柱上方悬臂梁切落,以减小悬臂梁上覆荷载及回转变形力,切断或大大削弱岩梁传递到护巷煤柱和留设巷道内的荷载,从根本上改善巷道的力学环境。结果表明:水力压裂法切顶卸压技术的应用,有效改善了留设巷道围岩应力状态,控制了留设巷道围岩变形,避免了巷道二次甚至多次返修,降低了巷道的支护难度和支护成本。     

小煤柱开采沿空掘巷围岩稳定性研究

水力压裂切顶卸压和煤柱注浆是小煤柱沿空掘巷围岩稳定性控制的重要手段。基于此,文章以三元煤业4306工作面回风巷道沿空掘巷为背景,建立了FLAC数值计算模型,对比分析了留设5 m小煤柱时采用切顶注浆、注浆不切顶、切顶不注浆和不切顶不注浆3种情况下,4306回风巷道的变形规律。研究表明：与不切顶不注浆方案相比,4306回风巷道顶底板最大移近量、煤柱帮最大水平位移、实体帮最大水平位移在切顶注浆、不切顶注浆和切顶不注浆方案下,分别降低了67%～83%、17%～83%和16%～17%.切顶注浆条件下巷道顶板、底板、实体帮围岩的塑性区破坏深度分别为3.0 m、1.0 m和3.0 m,该方案可以有效保证4306回风巷道的稳定。     

大采高综放开采沿空掘巷矿压显现特征分析

以塔山煤矿8204工作面为工程背景进行大采高综放沿空掘巷的试验研究,通过在现场进行钻孔窥视、巷道表面位移监测、与留大煤柱时期掘进、回采巷道相比较等方法对8204试验工作面5204临空巷道矿压显现特征进行分析。现场试验表明,留6 m小煤柱时巷道处于应力降低区,可以有效控制巷道围岩变形。     

沿空掘巷切顶卸压技术应用研究

为降低沿空掘进巷道维护成本,提高资源回采率,延长矿井服务年限,漳村煤矿实施沿空掘巷切顶卸压技术。通过理论分析及计算,确定切顶卸压技术参数。结合现场条件,合理安排切顶爆破时间及采取超前加固措施,在2502风巷实施切顶卸压技术,爆破切顶高度达20 m,小煤柱所受顶板垂直应力为零,切断煤柱与基本顶之间层间联系,实现采空区连续垮落,节约维修费用588万元。     

大采高工作面沿空掘巷的研究与实践

该文通过对国投新集刘庄煤矿121102工作面轨道顺槽沿空掘巷和工作面回采期间巷道变形控制原理的研究与实践,保证了该面的安全高效回采,为国内大采高工作面沿空掘巷变形控制积累了成功经验。     

大采高孤岛工作面沿空掘巷留设小煤柱合理宽度的研究

针对三元南耀小常煤业30222工作面小煤柱回采巷道围岩控制课题,经理论分析计算和数值模拟方法,确定30222孤岛工作面沿空小煤柱的合理宽度。初步确定小煤柱宽度为6.9 m以内;运用UDEC软件模拟不同宽度煤柱时回采巷道垂直应力分布,发现煤柱尺寸定为7 m时,对采场围岩的稳定性和巷道维护最为有利。     

大采高综放动压巷道窄煤柱沿空掘巷围岩控制

为研究大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷动压巷道矿压控制问题,以宁煤集团羊场湾煤矿2-2特厚煤层130205大采高综放工作面回风巷为工程背景,在原巷道留设35 m护巷煤柱全断面锚索支护已无法维护采掘巷道断面条件下进行窄煤柱研究。采用现场实测、数值模拟和理论预测3者相结合的研究方法,建立了巷道围岩内、外应力场力学结构模型,运用FLAC3D模拟回风巷道5、6、8、10、15 m不同宽度煤柱围岩应力分布规律。理论计算内应力场为9.5～10.3 m,窄煤柱合理宽度为5.14～5.56 m;数值模拟显示0～10 m为低应力区,10～14 m为应力峰值区,14～45 m为应力高值区、缓降区,超过45 m后逐渐趋于原岩应力,煤柱内的支承压力呈单峰分布,通过研究确定护巷煤柱尺寸为6 m。经现场应用得出,6 m窄煤柱回风巷道回采期间两帮最大变形量为241 mm,顶底板最大变形量为92 mm,巷道支护设计合理,窄煤柱注浆效果显著,窄煤柱巷道回采期间整体满足生产要求。     

超前切顶卸压技术在沿空掘巷中的应用

为保证沿空掘巷巷道支护强度满足安全生产需要,避免因煤柱留设过大而造成资源浪费,在顺槽巷道走向沿工作面采用超前切顶卸压的方式进行超前爆破,巷道基本顶与采空区基本顶之间断出裂缝,使采空区加速稳定,以此减少顺槽顶板的矿压显现.     

中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数研究

为解决青龙煤矿因围岩压力大带来的巷道帮鼓、顶板下沉、围岩变形大的问题,采用切顶卸压双向聚能爆破技术,结合理论分析、数值模拟、现场实测等方法对中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数进行研究。提出了“切顶卸压预裂爆破技术”+“锚网索联合支护”的小煤柱沿空掘巷技术来应对传统小煤柱沿空掘巷在深部矿井所面临的问题。研究表明,当切断基本顶关键岩块,改变其断裂位置,能够减弱后期基本顶回转下沉对沿空巷道的破坏。切顶角度10°、切顶高度10 m、炮孔间距500 mm、煤柱尺寸5 m时卸压效果最佳。沿空巷道切顶段在掘巷期间顶底板移近量比非切顶段减小了32%;煤柱帮变形量比非切顶段减小39%;实体煤侧变形量比非切顶段减小42%。回采期间切顶段顶底板移近量比非切顶段减小24%;煤柱帮变形量比非切顶段减小30%;实体煤侧变形量比非切顶段减小27%。切顶卸压效果明显,对在深部围岩应力大、巷道变形严重难以控制的沿空掘巷矿井实施切顶卸压小煤柱沿空掘巷有一定借鉴作用。     

薄煤层半煤岩巷道切顶卸压沿空掘巷技术研究及实践

针对煤炭资源回收率低的问题,文章以五里堠煤矿1102胶带顺槽为工程背景,采用留小煤柱切顶卸压沿空掘巷技术增加了煤炭回收率。采用理论分析和现场实测的研究方法,对薄煤层半煤岩巷道切顶卸压关键技术进行研究。研究结果表明：1）护巷小煤柱合理宽度为6m;2）切顶卸压炮孔深度及孔间距分别为9m和600mm;3）采用“锚网索+钢筋梯子梁”联合支护方案后1102胶带顺槽顶底板及两帮移近量最大值分别为382.54mm和238.15mm,围岩变形控制效果显著。     

屯兰矿18406孤岛工作面沿空掘巷技术应用研究

为解决山西焦煤集团屯兰矿孤岛工作面区段煤柱宽度设计不合理的问题,通过理论分析、数值模拟等方法确定合理的煤柱宽度应当在8.0m左右。调整18406孤岛工作面煤柱宽度为8.0m,对沿空巷道支护方案进行优化。现场应用及围岩位移观测结果证明取得了良好的应用效果。     

大采高采场切顶卸压小煤柱护巷技术研究与应用

为解决大采高工作面强动压影响工况条件下小煤柱沿空掘巷维护难题,以阜生煤矿1102大采高工作面1106沿空掘巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,研究采空区侧顶板断裂对小煤柱护巷围岩稳定性的影响。建立了沿空掘巷侧向顶板断裂及煤柱载荷计算模型,得到煤柱载荷与采空区顶板断裂角呈线性递增的关系;基于切顶卸压沿空掘巷原理,提出采用切顶方法来减小煤柱载荷,达到卸压效果;计算得到1106工作面沿空掘巷煤柱宽度为8.0 m,对切顶卸压效果进行了数值模拟分析,认为经切顶处理后小煤柱及巷道煤帮侧应力峰值减小了23%,巷道顶底板及两帮变形得到了有效的控制;对切顶卸压小煤柱护巷技术进行了现场评价,现场应用结果表明切顶后的巷道顶底板移近量最终稳定在377 mm,两帮变形量稳定在242 mm左右,处于可控范围,巷道维护效果良好。切顶卸压小煤柱护巷技术的应用,实现了大采高工作面的安全高效开采。     

庞庞塔矿留小煤柱沿空掘巷技术研究与应用

庞庞塔矿9~#煤层采煤工作面间区段煤柱宽度通常为25～30m。为提高资源利用率,以9-303运输巷为工程背景,通过理论分析计算初步确定煤柱的最小宽度为8m,数值模拟分析得到护巷小煤柱的最佳宽度为9m。掘进施工期间对煤柱钻孔窥视,煤柱内屈服破坏的深度约为3.5m,9-303运输巷围岩稳定,能够满足工作面安全高效生产的要求。