缓斜煤层沿空留巷围岩控制理论研究

建立了缓斜煤层沿空留巷巷旁支护的模型，控顶高度模型，充填体可缩量模型，分析了巷旁支扩的控顶机理，并通过了实践的验证。     

巷旁充填锚杆支护参数研究

沿空留巷主要取决于巷旁支护,正确地进行巷旁支护设计,包括确定合理的巷旁支护阻力、巷旁支护体控顶高度及可缩量、正确地选择巷旁支护材料和锚杆支护参数是十分重要的.对巷旁支护体的作用机理及其力学参数的确定进行了研究,并成功应用于工程实践.     

屯兰矿沿空留巷巷旁支护体的稳定性研究

以西山煤电集团有限责任公司屯兰矿18205运输平巷为研究背景,采用理论分析,数值模拟和现场工程实践相结合的方法分析巷旁支护体的稳定性。建立力学模型,计算得出巷旁支护体的切顶支护阻力和合理的充填宽度;建立数值计算模型验证合理的巷旁充填宽度为2.5m;现场工程实践表明计算得出的巷旁支护宽度可以有效控制围岩变形,巷旁支护体和顶板下沉量小,围岩变形量小。     

水力压裂基本顶沿空留巷顶板变形特征研究

摘 要：为探究水力压裂基本顶沿空留巷对巷道顶板及巷旁支护体顶部变形的影响,本文以榆家梁矿43308运输顺槽沿空留巷水力压裂基本顶工程为背景,采用FLAC3D数值模拟方法对水力压力前后沿空留巷顶板与巷旁支护体顶部的变形特征进行了分析,结果表明：沿空留巷顶板下沉量呈现由煤壁处向支护体处逐渐增大的趋势,巷旁支护体顶部变形量呈现由沿空留巷处向采空区处逐渐增大的趋势,均呈现“倾斜”特征。水力压裂基本顶前后,沿空留巷顶板平均下沉量由10.7 mm减小到7.23 mm,而巷旁支护体顶部平均变形量由16.82 mm减小到9.13 mm,沿空留巷顶板下沉量与巷旁支护体顶部变形量分别降低32.43%和45.72%。现场实测结果显示,水力压裂基本顶沿空留巷的巷道顶板下沉量与巷旁支护体顶部变形分别维持在20 mm~25 mm和60 mm~65 mm之间。水力压裂基本顶沿空留巷技术在榆家梁矿的成功应用,为其他类似矿井或工作面提供了一定的借鉴意义。     

密实充填采煤沿空留巷巷旁支护体合理宽度研究

基于固体密实充填采煤的覆岩移动规律,分析了沿空留巷围岩变形特征及巷旁支护体的作用机理,得出夯实机构夯实充填体而传递来的侧压力是导致巷旁支护体失稳和变形的主要因素,据此建立了侧向压力与巷旁支护体稳定性力学模型,推导出巷旁支护体宽度计算公式.根据花园煤矿的具体条件,对不同宽度巷旁支护体的变形特征进行了数值模拟分析.结果表明,当支护体宽度大于2.5 m并采用锚带网联合支护加固后,侧压力引起的巷旁支护体变形可得到有效控制.现场工程实践证明该项技术成功有效,巷旁支护体稳定性力学模型及宽度计算公式合理.     

大断面沿空留巷巷旁支护体力学机理和数值模拟

以某矿2714巷大断面沿空留巷为工程背景,采用有限元数值模拟分析了沿空留巷围岩变形特征和塑性区发育情况。首先,通过对不同巷旁支护体宽度下的沿空留巷进行数值模拟分析,得出巷旁支护体宽度对于围岩变形以及塑性区范围的影响呈正比关系;然后,通过合理的确定巷旁支护阻力和巷旁支护体的宽度,同时对2714巷支护系统进行数值模拟,模型中将巷旁支护体中的柔性垫层设置为弹性体进行模拟,模拟结果中顶部位移量与现场实测值相匹配,同时分析了巷旁支护体中对拉锚杆受力规律。     

沿空留巷巷旁软介质接顶作用机制及工程应用

针对某矿坚硬灰岩顶板条件下薄煤层沿空留巷问题,建立了巷旁软介质接顶力学结构模型,理论计算得出了软介质的高度范围,利用数值模拟对巷道围岩塑性区、巷旁支护体整体特性、巷道围岩变形与软介质高度关系进行了详细分析,确定了接顶软介质高度为0.2 m。     

薄煤层分层转合层开采沿空留巷巷旁支护

针对小河嘴煤矿-1216(K21)机巷采空区侧稳定性控制难度大的问题,综合采用理论分析、数值模拟及现场实测手段,对沿空巷道采空区侧巷旁支护体的应力、位移进行详细研究.研究结果表明：巷旁支护阻力是以基本顶长度、厚度以及上覆岩层载荷为变量的函数,减小基本顶悬臂梁长度可以有效改善巷旁支护体的应力环境;巷旁支护体宽度对巷道稳定性影响较大,宽度越大,巷道水平位移越小,宽度达到一定值后,随着宽度增加,位移减小程度不明显;自制的“预制混凝土砌块墙+金属网+槽钢”构筑物成功应用于现场,结合现场实测数据,留巷效果良好.研究成果可为类似巷道稳定性控制提供参考.     

半煤岩巷联合支护留巷技术研究与应用

为解决半煤岩巷道掘进成本高、9~#煤层顶板厚切顶难等问题,根据9107工作面轨道顺槽地质条件,分析了半煤岩巷留巷机理,建立力学模型,经MATLAB计算,确定巷旁支护体宽度为1.2m,提出了采用单体支柱高水材料联合支护沿空留巷技术。     

沿空留巷巷旁支护体最优宽度研究

以济宁三号煤矿183_上04工作面为工程背景,建立了沿空留巷巷旁支护体力学模型,并利用FLAC数值模拟软件对沿空留巷巷旁支护体宽度进行研究。通过对不同宽度巷旁支护体围岩应力、顶底板及两帮变形量分析,确定了留巷巷旁支护体最优宽度。     

完全沿空掘巷支护技术研究

基于辽宁某煤矿1201工作面完全沿空掘巷地质条件,针对巷旁支护体在动压作用下容易破坏的特点,采用巷旁支护体顶部施加柔性垫层及侧向施加预应力钢筋的措施。沿空巷道巷内支护采用高强度预应力锚杆锚索支护系统,并进行巷道煤壁侧帮W型钢带以及贴帮支设木支柱加强支护,以消除巷道内不均衡载荷。FLAC3D数值模拟结果表明:巷旁支护体切顶能力强、沿空巷道支护效果良好。现场试验巷道位移量观测表明:沿空巷道稳定性好,完全沿空掘巷支护方案可以应用到现场。     

深部沿空巷道巷旁支护失稳机制与降能控制方法

侧向基本顶断裂下沉引起的巷旁支护体能量积聚及其突发释放是导致深部沿空巷道围岩失稳破坏的根源之一。以山东泰安孙村煤矿千米埋深工作面开采为工程背景,利用UDEC离散元数值模拟软件获得了实际工程条件下沿空巷道围岩能量演化规律,以及巷旁支护体宽度、侧向基本顶厚度和断裂长度等因素对沿空巷道围岩能量演化规律影响特征。在此基础上,基于顶板横向断裂边缘的弧形三角板结构,建立了沿空巷道侧向顶板结构力学模型,分析了不同采动阶段巷旁支护体的力学状态,揭示了侧向基本顶断裂下沉引起支护体动力失稳机理,获得了支护体发生动力失稳的能量判据N,并以此为指标提出了“降低外部冲击能量+改变内部承载性能”的巷旁支护体稳定性降能控制方法。当N≥1时,支护体内积聚的弹性变形能与侧向基本顶断裂所带来的新增变形能之和大于支护体完全破碎需要消耗的能量,支护体内部弹性能积聚较大,自承载能力发挥不足,支护体将发生动力失稳;反之,当N<1时,支护体不会发生动力失稳现象。现场实践表明,所建立的动力失稳能量判据与实际结果相吻合,采用降能控制方法后,沿空巷道顶底板移近量、两帮移近量最大值分别114和123 mm,锚索受力相对值最终稳定为5...     

沿空留巷下位顶板破断规律与控制机理研究

沿空留巷下位顶板的破断位置决定着上位顶板的破断位置和巷道围岩的稳定性,其破断位置一般在煤帮附近或巷旁支护体外侧,受控于巷旁支护和巷内支护强度.基于极限分析和力学平衡理论,分别对2个不同破断位置的下位顶板建立力学模型,得到巷旁支护阻力与下位顶板破断位置的关系,并且分析了顶板破断后的扰动效应.结果表明下位顶板在巷旁支护体外侧破断,有利于维护巷旁支护体和煤帮.进而,从提高顶板岩层抗弯能力、增大顶板岩层抗拉强度和改善应力环境3个方面分析了顶板进行合理锚杆支护后,可使下位顶板破断更趋向于采空区侧.     

沿空留巷技术实践

介绍了良庄煤矿在几个不同地质条件的煤层中，应用不同材料作为巷旁支护体沿空留巷护巷的情况，并进行了分析和总结。     

厚煤层沿空留巷“煤—支护体”组合承载结构力学特性分析

针对厚煤层沿空留巷围岩控制难题,以王庄煤矿为工程背景,通过理论分析、数值模拟的研究手段,阐述了厚煤层沿空留巷巷旁支护体的失稳机理,提出了“切顶卸压改善留巷围岩应力环境+调节巷旁支护体高度以协调组合承载结构承压—让压能力”的围岩控制对策。研究表明,“煤—支护体”组合承载结构中,随支护体占比的减少,组合体抗压强度呈现出“急降—缓降—急降”的趋势,峰值应变呈现出“平稳—线性增长—平稳”的趋势。结合王庄煤矿数值模拟结果可得,支护体占比为80%时,“煤—支护体”组合承载结构兼具有较好的承压能力与让压能力,避免了基本顶沿留巷煤帮切顶下沉,优化了留巷围岩的应力环境。研究成果可为厚煤层沿空留巷技术提供理论参考。     

近距离煤层沿空留巷巷旁支护技术实践

以汾西矿业集团中兴煤业采用高水速凝充填沿空留巷工程为实例,分析巷旁支护体作用机理;采用数值模拟方式确定巷旁支护体宽度;采用对拉锚杆技术稳定控制了巷旁充填体成型;为矿井高水充填提供了技术经验借鉴。     

深孔爆破切顶条件下巷旁支护墙宽度研究

为消除悬臂梁顶板对留巷的旋转挤压影响和确定合理宽度的巷旁支护墙,通过深孔爆破预裂切落巷旁采空区侧断裂带以下顶板,根除悬臂梁形成的条件,人为致使巷旁支护墙只承载其上覆静止平衡的岩体质量。在此静力学模型计算中,由巷旁支护墙支护阻力和巷旁断裂带以下悬露顶板长度的关系研究,分析了侧向悬露顶板对巷旁支护墙的破坏影响;由采用深孔爆破切顶后巷旁支护墙支护阻力和断裂带高度的关系研究,得出切顶后顶板对巷旁支护墙的挤压破坏明显减少,进而维护了留巷的稳定。推导出巷旁支护墙宽度的力学计算方程,计算得出C30混凝土材料巷旁支护墙的合理宽度范围,采用动压系数1.2,得到切顶条件下巷旁支护墙的1.5m宽度值解析解,将这一参数成功在工程实践中应用。南阳煤矿3207工作面运输巷矿压观测结果表明,切落断裂带高度以下的巷旁采空侧顶板有助于留巷的稳定,在此条件下确认的巷旁支护墙宽度是合理和可行的。     

沿空留巷巷旁支护的矿压规律

通过对巷旁支护的围岩变形，巷道变形，充填体的载荷，支架上载荷的观测与分析，找出了它们变化的一般规律。     

沿空留巷技术实践

介绍了良庄煤矿在几个不同地质条件的煤层中，应用不同材料作为巷旁支护体沿空留巷护巷的情况，并进行了分析和总结。     

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。