锚网索联合支护沿空留巷采场顶板控制理论的应用与探索

沿空留巷可以实现无煤柱开采,最大程度提高煤炭资源的采出率,缓解采掘接替紧张的局面.沿空留巷与采场在顶板控制方面存在一定的相似性,把沿空留巷看成是一个小范围的采场,将采场顶板控制理论应用到沿空留巷支护领域,研究沿空留巷顶板变形的3种类型,通过建立对沿空留巷支撑体系详细的力学分析和力学方程,分析了顶板离层与顶板变形形态的关系,阐述了顶板离层机理,计算了顶板离层临界值.并将理论分析结果应用于贵州兴安煤业糯东煤矿21901回采工作面沿空留巷中,对其他相似条件的沿空留巷具有借鉴作用.     

无煤柱开采巷道围岩稳定性分析

综合考虑沿空留巷围岩变形、采场覆岩运动规律及巷旁支护结构的特点,将沿空留巷顶板结构简化为采空区矸石、巷旁充填体及巷帮煤体共同作用的弹性力学模型,计算了该条件下的支护反力,利用控制变量的方法分析了影响支护反力的主要因素是充填体宽度和充填体弹性模量,得出了巷旁充填体压缩量计算公式。在此基础上,通过UDEC数值模拟方法,模拟了沿空留巷顶板关键岩块在弹性支撑条件下的应力状态,分别得出了充填体宽度及弹性模量与顶板下沉量的关系。综合以上分析,确定了赵官煤矿1705工作面沿空留巷巷道围岩控制方案。     

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。     

综放沿空留巷顶板下沉规律与控制

针对综放沿空留巷顶板下沉控制困难问题,揭示了综放沿空留巷顶板下沉规律,建立了顶板下沉力学模型,结合损伤力学和能量守恒理论,推导出了顶板下沉量的理论公式,在此基础上对其影响因素进行了分析,提出了综放沿空留巷顶板下沉控制对策,并进行了工程应用。结果表明:顶板下沉量理论计算公式与现场实测值基本一致;各因素对顶板下沉影响程度依次为:巷旁支护体宽度、直接顶有效弹性模量、基本顶给定载荷、关键块破断位置、巷旁支护体有效弹性模量、巷内支护阻力、巷道宽度、顶煤有效弹性模量。顶板下沉控制对策应围绕关键性影响因素进行,据此提出"锚网索+高强度墩柱+木垛"耦合支护方式,即采用锚杆+锚索+高强度钢筋网进行巷内耦合支护,巷旁采用高强度墩柱支护,并用木垛进行巷旁加强支护。工程应用表明,综放沿空留巷围岩变形稳定,顶板下沉得到了有效控制。     

贺西矿沿空留巷综合支护方案设计及应用

针对贺西煤矿3302(2)工作面回风巷沿空留巷的顶板支护难题,综合运用现场调研、力学理论分析、矿压观测等研究手段,建立了沿空留巷围岩结构模型并分析围岩变形机理,基于沿空留巷的非对称围岩条件,设计出巷道初始支护方案及后期补强支护方案,成功进行了现场应用,巷道围岩变形量得到有效控制。     

屯兰煤矿厚煤层沿空留巷充填体上方顶板稳定性控制研究

充填体上方顶板的稳定性是影响沿空留巷效果的关键因素,针对屯兰矿22301大采高工作面留巷顶板离层的控制难题,通过分析留巷期间各阶段顶板受力特征和顶板离层机理,建立充填体上方顶板离层力学模型,提出了厚煤层沿空留巷充填体上方直接顶板的分区动态加固控制技术:"锚网索"+"高预应力锚网索"+"高阻力液压支柱"留巷分阶段支护。现场试验结果表明:顶板最大下沉量为140 mm,底鼓量为660 mm;工作面后方150 m外,0~6 m累计离层量为16 mm、0~2.5 m累计离层量为14 mm;围岩变形以底鼓为主,采用分区域动态支护加固顶板控制技术使顶板整体稳定性得到明显提升。     

坚硬顶板沿空留巷巷旁“让-抗”支护机理

坚硬顶板条件下沿空留巷,工作面顶板悬顶距大,悬顶时间长,巷旁支护体将承受较大的压力,支护体易发生变形和破坏。通过建立坚硬顶板沿空留巷巷旁支护力学模型及对顶板不同运动阶段支护体内应力分布和围岩变形数值模拟,结果表明：在顶板岩层运动早期支护体应具有较大的可缩量,在保持支护体本身不遭受严重损坏的前提下,允许顶板产生一定下沉,以释放掉一定的顶板压力;在顶板岩层运动后期支护体应具有较高的支护阻力,抵抗坚硬顶板部分重量并进行断顶。提出了不等强充填体(上软下硬材料组合而成)支护方式,在坚硬顶板条件下采用该支护方式能较好地实现沿空留巷开采技术。     

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。     

沿空留巷锚带索耦合支护技术

沿空留巷的顶板围岩过度的变形将导致围岩的结构破坏,使顶板岩层完全丧失自身承载能力.利用理论分析的方法分析了沿空留巷顶板围岩应力分布特点,提出了基于锚杆+w钢带的锚索耦合支护技术.通过锁具的挤压给巷道顶板围岩提供预紧力,限制顶板围岩变形,维持顶板围岩完整性.分析了锚索耦合支护的力学机理、技术原理及技术特点,得出了沿空留巷顶板支护载荷的计算公式.研究成果应用于新立煤矿运输平巷沿空留巷支护工程,通过现场监测验证了支护方案的合理性,并取得了显著的经济效益.     

二次采动下沿空留巷围岩支护技术探讨

通过研究分析沿空留巷后巷道围岩变形的主要原因,提出了二次采动影响下,巷道加强支护措施。通过清卧底板煤体,使用喷射混凝土加固巷旁支护体,锚索梁支护下肩窝处顶板,采用钻孔卸压下帮实体煤等方式控制围岩变形,并取得良好效果。该支护方案也为沿空留巷二次采动下围岩支护技术提供了经验和参考对象。