大同矿区回采巷道顶板预裂技术应用效果探究

针对目前大同矿区回采巷道受坚硬顶板影响围岩控制困难的问题,采用理论分析的手段研究了巷道顶板预裂原理,通过探究定向聚能爆破顶板预裂切缝技术、水力切割切顶卸压技术和二氧化碳致裂技术的技术特征以及在大同矿区回采巷道的应用效果,得出水力切割切顶卸压技术是可在矿区内广泛推广应用的技术手段.     

液态二氧化碳致裂增透技术在下沟煤矿的应用

为解决下沟煤矿ZF302工作面绝对瓦斯涌出量大、瓦斯预抽时间短等问题,论证二氧化碳致裂技术在该矿的适用性,采用现场试验和理论分析的方法讨论了二氧化碳致裂对该工作面瓦斯预抽增透效果。经试验分析得出了二氧化碳致裂技术在ZF302工作面瓦斯预抽增透影响极限半径为12 m。结合分组试验结果确定了ZF302工作面二氧化碳致裂增透钻孔的最佳间距为8m,在致裂增透试验区域,瓦斯预抽钻孔在一个月内平均抽采量增加了约150%。研究表明:液态二氧化碳致裂增透技术在该矿的应用取得了一定的成效,分析结果可为该矿工作面瓦斯预抽增透提供科学依据。     

忻州窑矿邻空巷道二氧化碳致裂切顶卸压技术

针对忻州窑矿巷道存在的应力集中及矿压显现严重现象。通过二氧化碳致裂技术替代炸药爆破对14-3#层8308工作面5308巷的致裂切顶,改善了原爆破切顶安全性差、可控性低、环境恶劣的状态,切顶卸压效果显著,为相近条件下的矿井切顶卸压工作提供了参考依据。     

二氧化碳致裂技术应用于井底煤仓掘进

为克服炸药爆破掘进方式存在的缺点,创新性地应用二氧化碳致裂技术,进行井底煤仓掘进。该项技术具有无明火、安全、高效的特点。试验结果表明:致裂后,煤仓掘进工作面岩石全部松动,致裂深度为1.0m,致裂孔利用率达到91%,致裂影响半径平均为3.0m;致裂后的大块矸石易破碎、易清理,煤仓仓壁未受到破坏。该项技术为井底煤仓掘进提供了新的途径。     

厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压防治技术研究

为研究厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压致灾机理,以彬长矿区文家坡矿4104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究分析了两次回采扰动下宽煤柱垂直压力分布状态及覆岩活动规律,得出了该矿工作面集中动、静载荷的演化机制及冲击地压致灾机理。针对4104工作面临空巷道44.5m宽煤柱及顶板以上20m处厚硬砂岩岩层,设计了基于帮部煤体爆破卸压及顶板深孔爆破预裂卸压的动静载荷分源治理补强方案,通过微震监测结果分析,相比措施调整前临空巷道围岩活动性降低了95%,防治效果显著。     

孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术探讨

以正利煤业14-1105孤岛工作面为工程实例;针对沿空巷道变形严重等问题,采用理论分析及工程经验等研究手段,探讨分析了沿空掘巷支护与窄煤柱的稳定性,选定最佳煤柱宽度宜为5～6 m;对顶板实施纵向预裂卸压,拟定了预裂卸压具体技术参数;通过井下工作面应用实践,该技术方案能够有效保障巷道的安全稳定.     

深部高应力巷道综合卸压技术研究与实践

以大屯矿区姚桥煤矿深部中央采区(-650~-850 m)高应力巷道维护为工程背景,研究了中央采区复杂、高应力区的形成及采区工作面超前压力地质力学分布特征,在总结当前各类巷道卸压技术的基础上,针对姚桥煤矿7002工作面防冲与集中下山的保护问题,提出了以深孔预裂卸压技术为主的综合卸压方法,即通过深孔预裂爆破、卸压巷与煤层钻孔卸压等综合卸压技术,改善巷道围岩应力状况,降低应力集中系数,实现阻断采区超前压力并达到巷道卸压目的。矿压监测数据表明,集中下山变形得到有效控制,综合卸压技术应用效果显著。     

晒旗河磷矿掘进巷道工作面钻孔卸压参数优化

岩爆是困扰晒旗河磷矿安全开采的主要技术难题,该矿钻孔卸压参数与围岩应力分布不匹配,卸压效果有待提高。以该矿+80 m工作面为研究对象,采用数值模拟对掘进巷道工作面不同钻孔卸压参数下巷道围岩的应力和弹性能变化情况进行分析,探寻最优的卸压钻孔参数方案。引入谷-陶岩爆判据,计算最大主应力和单轴抗压强度的比值,评价卸压钻孔参数优化前后的岩爆等级,验证钻孔卸压效果。研究结果表明:随着钻孔深度的增加,巷道围岩应力先减小后增大,当钻孔深度为10 m时,围岩应力和弹性能最小;在保持钻孔数量不变的情况下,钻孔间距过小,钻孔周围形成的卸压区域重叠,整体卸压范围受限,钻孔间距过大,每个钻孔间形成的卸压区域无法起到协同卸压作用。卸压钻孔参数优化后最大主应力下降了14 MPa,岩爆风险等级由中等岩爆降为无岩爆。研究结果可为鄂西地区类似矿山卸压钻孔参数的选用提供参考。     

定向水力致裂技术对采空区侧巷道围岩变形的控制

采空区侧巷道围岩变形量较大,不仅影响工作面的正常回采,更有发生冲击矿压危险的可能性。为了控制采空区侧巷道围岩变形量,以某矿7521工作面为研究背景,通过研究采空区侧巷道围岩变形量较大的机理,利用定向水力致裂技术,达到控制7521工作面采空区侧巷道围岩变形量的目的。定向水力致裂措施的成功实施,不仅实现了7521工作面的正常回采,也为该矿提供了一项降低采空区侧巷道围岩应力集中的措施。     

强动压巷道大变形顶板弱化围岩控制技术

麻家梁矿14202辅助运输巷在掘巷过程中,受相邻14201工作面坚硬顶板垮落强动压的影响,矿压显现剧烈、原巷道支护不能满足安全生产。针对14202辅助运输巷强动压大变形的特点,提出了超前顶板水压致裂卸压围岩控制技术,确定了水压致裂的致裂层位及相应的钻孔施工参数,在水力压裂后通过观察观测孔液体流出量验证岩体压裂效果。试验结果表明,实施超前顶板水压致裂后,14202辅助运输巷两帮最大移近量约为0.6 m,平均移近量约为0.4 m,最大底鼓量约为1.5 m,平均底鼓量约为1 m,明显小于未实施水力致裂技术治理时动压巷道变形量(未实施水压致裂段巷道最大底鼓量为2.5 m,平均底鼓为1.9 m),有效地解决了强动压巷道的大变形问题。     

坚硬顶板巷道水力压裂切顶卸压一体化控制技术

鉴于工作面坚硬顶板导致端头悬顶面积大影响回采安全以及邻近工作面巷道矿压显现的问题,马兰矿进行了高效水力压裂切顶卸压技术的研究,分析了坚硬顶板水力压裂切顶卸压控制思路、工艺原理及钻孔布置方式对压裂效果的影响,提出了采用"低位致裂+高位弱化"水力压裂卸压技术,实现坚硬顶板的高效预裂,有效解决了坚硬顶板工作面端头悬顶及邻近工作面巷道强采动应力引起的巷道片帮、底鼓问题。     

综放工作面临空巷道CO2致裂切顶卸压技术应用

5111巷邻近8101工作面采空区,巷道出现顶板下沉、底鼓、帮鼓、巷道断面变形等问题。针对这一问题,采用CO_2致裂切顶卸压技术,分析了致裂切至直接顶钻孔和致裂切至老顶钻孔两种方案,并确定了切至老顶钻孔的设计。通过方案的实施和监测,证明卸压后围岩动压得到了有效降低,巷道断面变形也得到了有效的控制。     

高压二氧化碳爆破增透机理及试验研究

基于损伤力学,对高压二氧化碳爆破增透机理进行了分析研究。司马煤业有限公司井下试验结果显示,利用高压二氧化碳爆破技术进行煤层强化增透,可使钻孔瓦斯浓度提高1.12~5.68倍,爆破有效影响半径不低于5.9 m。数值模拟结果显示,致裂孔最佳间距为9m。二氧化碳致裂器具有安全、无污染、可控制等优点,应用前景良好。     

厚煤层切顶卸压无煤柱自成巷围岩变形规律研究

为研究厚煤层切顶卸压无煤柱自成巷道围岩变形规律,以柠条塔煤矿S1201-II工作面为工程背景,分别采用现场实测和FLAC3D数值模拟计算的方法对巷道顶底板变形及自成巷围岩支承压力分布进行研究。结果表明:厚煤层切顶卸压自成巷道围岩稳定性分布规律可分为压力变化区、压力趋稳区和压力稳定区三个阶段;在工作面向前推进期间,巷道围岩支承压力最大值达到9.19MPa,稳定值为8.47MPa,支承压力峰值点距离煤壁6~9m;确定滞后工作面200m为保守安全位置,200m后可全部回撤临时加强支护设备;滞后工作面90m之内巷道围岩变形明显,为重点支护区域,以确保生产安全。研究成果在现场实际工程中的成功应用,对于切顶卸压无煤柱自成巷道技术在厚煤层开采中的推广应用提供了有益借鉴。     

巷道内强主动支护与弱结构卸压防冲协调机制

为探索深部冲击地压巷道稳定性控制技术,解决冲击地压巷道支护与卸压之间的矛盾,以义马矿区常村煤矿21170运输巷为研究对象,依据冲击地压巷道的强弱强结构模型,采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合,分析了强弱强结构消波吸能特性以及内强小结构破坏能量准则和弱结构吸能效应。根据钻孔破碎区力学特征理论推导了多次反复致裂中间弱结构卸压区影响因素,多次反复致裂半径与钻孔半径、初始应力、内摩擦角、弹性模量、降模量、峰值强度和致裂半径修正系数有关。通过数值模拟分析了内强小结构内置钢管支撑护壁技术对巷道围岩的强度和支护体结构完整性控制效果以及周围煤岩体的应力、位移的破坏规律。研究了内强小结构主动支护强化技术,中间卸压防冲弱结构的内置套管反复掏裂致裂方法,并通过微震能量监测验证了弱结构防冲吸能效应。研究结果表明:内置钢管支撑护壁技术在保护内强小结构不受破坏的作用下可以多次进行弱结构致裂,既防内强小结构松动圈裂隙扩展,又防止巷道支护层的整体失稳。工程实践表明:锚杆索主动支护+液压抬棚减跨强力支护+卸压防冲弱结构组成的"内支-外卸"组合技术,微震监测显示震动能量减少了50%,巷道两帮位移和顶板下沉显著较小,有...     

超长工作面深孔预裂卸压沿空留巷技术研究

针对超长工作面沿空巷道围岩易松软、破碎,巷道支护困难等问题,以陈四楼煤矿2803工作面安全高效开采为工程背景,应用深孔预裂卸压沿空留巷技术改善围岩控制效果.通过理论计算,确定进风巷深孔预裂卸压的最佳高度为17 m,同时对进风巷沿空留巷进行加强支护,工程实践及应用效果实测分析表明:(1)工作面前方3条巷道的变形趋势均为随...     

切顶卸压沿空留巷施工方案优化研究

以2901运输巷为例,对切顶卸压沿空留巷施工方案进行优化,基于2901运输巷工程概况,优化了切顶卸压沿空留巷支护技术,主要为顶板补强及切顶卸压锚索加固技术、巷道临时支护设计及巷旁挡矸支护设计,设计了顶板预裂切缝方案,主要为预裂切缝孔深、双向聚能爆破预裂技术及爆破预裂切缝施工工艺等,并进行了现场巷道围岩监测。研究结果表明,优化后的切顶卸压沿空留巷施工方案可有效指导矿井安全生产。     

高强度开采条件下巷道切顶护巷技术研究

针对厚煤层、高强度开采条件下的沿空巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以布尔台矿42203工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟的方法研究沿空巷道围岩变形特征,提出采用定向预裂爆破技术进行切顶卸压,以保护临近采空区的巷道。基于不同切顶高度条件下的巷道状况模拟结果发现,切顶后明显改善了巷道围岩应力环境,并确定合理切顶高度为21 m,定向预裂爆破钻孔间距为16 m,装药密度12 kg/m,钻孔角度向采空区方向偏15°、向回采帮偏5°;最终在现场进行试验。结果表明,切顶后巷道两帮移近量86 mm,顶板下沉量55 mm;采用切顶护巷技术对沿空巷道起到了较好的保护作用,能够满足安全生产需要,同时也为类似矿井切顶卸压工程试验的实施提供借鉴。     

水力致裂弱化坚硬顶板保护邻空巷道现场试验

针对马脊梁矿邻空侧巷道围岩变形量较大、矿压显现剧烈等问题,进行水力致裂弱化坚硬顶板的工业性试验。通过有无切顶试验对比,观测监测孔及钻孔应力计压力波动情况,分析了坚硬顶板水力致裂的效能。研究结果表明:通过对坚硬顶板进行切槽,可有效弱化顶板岩层,降低工作面应力集中。现场工业性试验验证了水力致裂的可靠性,治理邻空侧巷道矿压显现效果显著,不仅实现了8103工作面的正常回采,也为该矿提供了一项降低邻空侧巷道围岩应力集中的措施。     

12605工作面切顶卸压成巷支护技术探讨

针对官地煤矿12605工作面卸压成巷巷道变形大等问题,确定采用预裂切顶爆破技术进行切顶卸压,预裂切顶深度为7 m;采用恒阻大变形锚索对巷道进行支护,并根据支护需求的不同将巷道分为超前支护区、架后临时支护区和成巷稳定区,确定了不同区域的支护参数,为类似的矿井工作面切顶卸压提供了借鉴经验。