跨石门开采巷内加强支护技术研究

为解决工作面跨石门回采过程中出现的石门巷道变形量大、破坏严重的问题,采用理论分析方法对综采工作面跨石门开采时的顶板临界安全岩柱厚度和加强支护距离进行研究,结果表明:跨采期间,工作面和石门巷道之间的垂直距离越小,石门巷道的稳定性越差,反之,稳定性越好,特定的地质和采动条件下,工作面和石门之间存在临界安全岩柱厚度,可作为石门巷道加强支护和一般支护的分界线;巷内支护的临界安全岩柱厚度主要由工作面底板破坏深度、承载层厚度和巷道顶板破坏高度3个部分组成;采用岩体极限平衡理论、温克尔弹性地基梁理论和平衡拱理论,分别推导得出了工作面底板破坏深度、承载层厚度和巷道顶板破坏高度的计算公式,基于得到的临界安全岩柱厚度,可确定石门巷道内加强支护段的范围。以湾田煤矿11002回采工作面跨1490运输石门开采为例进行了工程应用。计算得出11002工作面底板破坏深度、承载层厚度和1490运输石门巷道顶板破坏高度分别为2.9、3.4、0.7 m,考虑一定的安全系数,最终取顶板临界安全岩柱厚度为10.5 m,需要加强支护的石门巷道距离为29 m,包括14 m的充填支护段和15 m的抬棚支护段。工程实践表明,跨采期间对运输石门采用充填支护和抬棚支护结合的加强支护方式既能保证巷道稳定,又能提高采出率,产生了可观的经济效益。     

跨采技术在2713工作面的研究与应用

针对综采面过巷道开采期间如何解决巷道的加固和支护的难题,矿井通过研究综采工作面跨采巷道矿压显现规律,利用经验公式计算安全岩柱厚度,将巷道划分为穿采段、近距离跨采段及远距离跨采段,根据划分的巷道类型采取不同的支护加固方式,确保巷道支护强度,从而保证工作面能够安全回采,也为今后采面跨采施工技术提供一定的技术借鉴作用。     

动压巷道锚注加固技术应用研究

以某矿石门巷道受上部煤层工作面跨采影响条件下的维护技术为例,对巷道破坏的原因进行了分析,从提高围岩强度的角度出发,提出了在原支护条件下对被保护巷道进行注浆加固的方案。从现场实践的效果来看,注浆技术的采用提高了浅部岩体的围岩强度,改善了力学性能,从而使巷道在采用锚杆支护时,能够显著提高锚杆的锚固力,形成有效的承载结构,降低采动影响围岩变形的程度。     

悬移支架放顶煤工作面跨石门回采实践

针对悬移支架放顶煤工作面过石门对安全岩柱的确定、石门充填长度的确定、充填加固方式等技术要素进行了论述,总结了跨石门期间工作面所采取的主要安全技术措施,合理、有效地确保了悬移支架工作面跨石门的回采安全。     

深井孤岛综放工作面跨采软岩巷道合理支护技术

根据东滩煤矿4303“孤岛”综放工作面跨采下部5条软岩巷道的情况，在分析跨采巷道支护作用原理的基础上，提出了架后充填加固修复支护技术，并针对跨采巷道的具体变形破坏状况进行了实施，收到了较好的支护效果。     

华恒矿业双大巷跨采技术及巷道加固支护效果分析

针对华恒矿业有限公司矿井开采后期,常常存在跨采大巷情况,以61103外段工作面跨采-650 m水平西翼大巷和西翼总回风巷为例,分析了工作面超前支承压力在底板岩层传播规律,结合双大巷地质资料,提出了高强度锚索（锚杆）梁、压网联合支护、架设U形棚和工字钢棚支护的加固方案。通过巷道围岩变形监测结果,巷道加固增加了顶板支护强度,使巷道受力支撑点作用在两帮上,造成巷道两帮出现位移,且巷道围岩集中应力传播到巷道底板,出现底鼓现象,巷道加固支护方式、支护参数合理。     

孤岛工作面小煤柱沿空掘巷支护技术实践

孤岛工作面进、回风巷均为沿空掘进巷道,受临近采空区采动影响,沿空巷道受到比原始应力高数倍、数十倍甚至更高的支撑压力,致使巷道破坏异常严重,对工作面掘进和回采影响巨大[1],因此,工作面两巷的布置及支护方式对于安全开采尤其重要。以阳煤集团寺家庄公司15106进风巷为工程条件,根据孤岛工作面两巷的应力分布特点,结合矿井实际生产技术条件,提出锚、网、索、带、喷联合支护技术,局部地点配合注浆、打点柱加固措施,支护效果良好;简化了巷道施工期间的防突流程和措施,提高掘进效率;大大减小区段煤柱,提高了资源回收率和经济效益。     

跨巷开采底板巷道的围岩加固技术研究

在煤矿跨巷开采过程中,上部煤层工作面开采形成的超前支承压力会引起底板巷道围岩应力增加,并且在整个跨采阶段内,工作面周期来压会对底板巷道产生反复的扰动影响,极易导致底板巷道围岩发生塑性变形,产生裂隙,致使巷道变形急剧。本文结合跨巷开采的矿压显现特点,采用FLAC3D数值模拟,得到了山东某矿跨巷开采巷道围岩不同加固形式的加固效果,通过分析模拟结果,得出在此类工程中注浆加固的必要性并通过工业实例进行了验证,可为相似条件下底板巷道的维护提供借鉴和参考。     

复杂地质条件大采高工作面端头和超前支护技术

为了解决东曲矿含泥岩夹矸煤层大采高工作面端头和超前支护区巷道围岩变形量大的问题,探讨了东曲矿28808工作面两端头和超前支护区巷道围岩结构特点、围岩应力环境和围岩变形原因,提出了端头切顶、保证工作面和超前区顶板支护强度,配合破碎区注浆加固的工作面端头和超前区的综合控制技术,并进行了现场工业试验。研究结果表明:工作面端头在叠加应力作用下,围岩整体破碎范围增大,巷帮的破坏失稳是引起巷道围岩变形增大的原因。对两顺槽超前加固并对工作面侧巷帮进行二次加固,配合调整工作面拉架工艺后,两顺槽超前支护区巷道围岩变形量明显减小,保障了工作面安全高效回采。     

综采工作面跨石门开采在土城矿的应用

为了提高煤炭采出率且实现对石门集中应力的释放,针对土城矿1512-18采面煤层赋存地质条件,分析了常规的走向长壁采煤法煤柱留设大,采出率低的原因.因此,提出了综采工作面跨石门开采方法,通过对跨石门开采技术巷道布置、支护方式、回采工艺以及开采效果的分析,说明近距离倾斜突出煤层采用走向长壁后退式采煤方法跨石门开采不但技术、安全上可行,而且还能获得较好的经济效益.     

深井大采高工作面覆岩破坏过程数值模拟研究

以唐口煤矿1305工作面为工程背景,采用RFPA2D数值模拟软件,对埋深1 000 m,采高5.5 m条件下大采高工作面覆岩破坏过程进行了反演,得到了深井大采高条件下上覆岩层运动的主应力、位移矢量变化规律以及声发射特征,为类似工程地质条件下工作面的安全开采和支护设计提供了理论依据。     

西天河下控水安全开采优化分析与评价

西天河下L3414工作面由于开采扰动,砂岩含水层下大尺度采空区围岩特性和应力状况都发生改变,给矿井生产带来巨大的安全隐患。基于现场全面的地质调查以及综合的力学试验结果,定量分析了河床下基岩柱断裂空间特征,划分了开采影响范围内覆岩类型,最后对采空区覆岩断裂高度进行了定量预计,并最终实现了安全开采。     

基于UDEC的大倾角工作面支架与围岩关系研究

大倾角工作面支架易发生滑动与咬架等现象,影响了工作面的正常生产以及工人安全。采用UDEC数值模拟分析方法,研究了大倾角工作基本顶“砌体梁”结构的稳定性,模拟分析了大倾角工作面支架与围岩的关系。研究得出:为了确保大采高液压支架工作稳定性,必须使液压支架接顶,而且降架幅度不能太大,工作面采高不能起伏过大等。该研究可为大倾角工作面支架设计提供理论依据。     

厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面覆岩破坏电法监测

掌握导水裂缝带发育高度对于厚松散层薄基岩煤矿工作面安全开采具有重要的意义。在煤层采动影响前,在工作面巷道向煤层工作面顶板施工1个仰孔,布置孔中电极电缆,形成钻孔电法监测系统。在巷道中连接并行电法仪器和钻孔电缆,数据采集方式称为AM法。随采煤工作面位置逐渐接近并进入钻孔控制范围,监测电极电流值和视电阻率值发生变化。结果表明:对潘北煤矿厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面电法监测显示,弯曲下沉带电极电流值和视电阻率值较为稳定,受采动影响程度较小;导水裂缝带内,电极电流值明显下降,视电阻率值明显升高;顶板高度0~40 m采动超前影响范围可达410 m左右;工作面坚硬顶板砂岩地层为控制覆岩破坏的关键层,采空区上方坚硬顶板岩层垮落滞后工作面9~16 m;工作面导水裂缝带高度为37 m,导水裂缝带未发育到基岩面,风化砂质泥岩裂隙在采动应力作用下存在闭合现象。     

地表水体下工作面开采安全性分析

为了避免大采高工作面重复开采沟通至地表水体,发生水害事故,采用关键层理论及相似材料模拟对工作面覆岩破坏规律进行了研究。基于关键层理论,确定了红石湾煤矿五煤及八煤覆岩中的关键层,并计算了导水裂隙带发育高度;根据煤层覆岩物理力学参数及地质条件,建立了相似材料物理模型,分别模拟了五煤开采、五煤和八煤开采条件下覆岩破坏高度。结合研究区构造发育条件及隔水层的隔水性能,核算了水体下防隔水煤(岩)柱的留设,明确了五煤和八煤开采不受地表水体的威胁。研究结果表明:对于大采高工作面重复开采条件下的覆岩破坏高度,经验公式并不适用,可以采用关键层理论及相似材料模拟来确定导水裂隙带发育高度。通过实例验证,对地表水体下工作面开采的安全性评价是科学合理的。     

急倾斜煤层大段高综放开采围岩变形监测研究

为研究急倾斜煤层大段高综放开采条件下围岩变形破坏的规律,对新疆碱沟煤矿+564m水平22m大段高工作面回采巷道、顶底板及顶煤体进行了围岩变形量监测。监测表明:工作面前方20m范围内,回采巷道顶底板变形量明显大于两帮变形量,但均在可控范围内;不同层位顶煤体完全垮落时距煤壁距离不同,从而保证支架在走向方向上承受上方顶煤体完全破坏后的部分压力;顶底板岩层的垮落区域均位于煤壁较后方采空区内,避免了工作面区域围岩大范围垮落的影响。研究为大段高开采条件下工作面的安全高效生产提供了基础依据,并为进一步提高工作面分段高度作了有益的尝试。     

坚硬顶板综采工作面支架选型及应用分析

针对神农煤业15号煤层赋存地质条件,结合矿井设计采煤方法,根据"传递岩梁"理论,对工作面液压支架支护强度、工作阻力以及支架高度进行了分析,确定了工作面采用ZZ8000/23/47型四柱支撑掩护式液压支架可满足安全生产。矿压观测表明,工作面液压支架额定工作面阻力具有一定的富余量,取得了良好的支护效果。     

大空间坚硬顶板地面压裂技术与应用

坚硬顶板强度高、破断步距大,矿压作用强烈,是煤矿顶板控制的一大难题,特别是特厚煤层开采条件时,因开采扰动范围广,大空间坚硬顶板破断失稳,造成采场矿压显现更加复杂、强烈。研究表明,坚硬顶板特厚煤层开采,高位厚硬岩层的破断失稳是造成采场强矿压的主要因素,但现有井下预裂技术无法控制。为此,提出了煤矿坚硬顶板地面压裂控制采场矿压的方法,开展了大型真三轴原位试件(2060 mm×1200 mm×1200 mm)水力压裂试验研究,揭示了水压裂缝扩展形态及压裂全过程试件应力应变演化规律;给出了地面压裂关键层位范围,综合工作面采位、压裂层位、覆岩应力及裂隙发育特征,建立了压裂位置确定的理论模型及选取准则;给出了压裂面积-流量-时间的关系模型,得到压裂面积随压裂时间、流量的变化关系;研发了水压裂缝井上下微震一体化联合监测技术,综合前述研究,形成了大空间坚硬顶板地面压裂控制技术体系,并进行了垂直井、水平井压裂工程实践。结果表明,地面压裂裂缝扩展范围大,垂直井分级压裂裂缝扩展长度达250,218 m,裂缝宽度30~120 m,水平井分段压裂裂缝扩展长度196~216 m,裂缝高度43~50 m,裂缝扩展均覆盖了工作面范围,穿透了压裂目标层。井下采场矿压监测表明,工作面开采至压裂裂缝扩展区内,支架阻力降低21%,煤壁片帮率减少23%,超前单体无任何弯曲折损现象,巷道围岩稳定,压裂控制效果好。可见,坚硬顶板地面压裂技术,可从源头杜绝采场强矿压的发生,探索了煤矿领域坚硬顶板控制的新途径,为解决类似由高位岩层、高位结构失稳引起的矿压灾害控制提供借鉴。     

深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面矿压观测及显现规律

针对深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面矿山压力显现强烈、煤壁片帮严重、顶板控制效果较差等问题,以红庆河煤矿3-1101大采高综采工作面为例,介绍了深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面矿山压力的观测方案和实施方法。通过现场观测和相关数据分析,得出了该工作面矿山压力显现规律、特征、液压支架工作状态和工作面煤壁片帮等结果。提出了相应的安全技术措施和建议,以有效满足控制深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面顶板和煤壁片帮的要求,为类似煤层的安全高效开采提供较好的参考依据。     

浅埋大采高综采工作面矿压显现规律研究

 本文针对霍州矿区三交河煤矿2号煤层合并区域生产地质条件,进行了504大采高综采工作面矿压观测,深入分析了浅埋大采高采场来压规律、支架工作阻力及煤壁片帮特征,结果表明,工作面周期来压步距平均为14m左右,平均动载系数为1.13;工作面回采期间小范围片帮,端头处较为严重;ZY7600/26/55双柱掩护式支架能够满足生产需求。实测结果对相同条件下煤层开采采场围岩控制及来压步距预测具有重大的实践意义。