淮南矿区深部煤巷支护难度分级及控制对策

 系统分析淮南矿区深部煤巷围岩赋存的地质特征、控制难度和应力状态等因素,确定影响煤巷稳定及锚杆支护选型的最主要和敏感因素为巷道顶板应力强度指数、帮部煤体松散范围系数、顶板软弱岩层不安全因子3个综合指标,通过大量测试矿区深部巷道围岩地应力和煤岩试块物理力学性能,对这3个综合指标体系进行科学合理分类,在此基础上划分深部煤层巷道围岩稳定性控制难度级别,针对各难度级别,提出以新型“三高”(高强度、高预拉力、高刚度)锚杆控制技术为基础的深部煤巷围岩控制对策。应用该方法对矿区几个典型矿井的深部煤层巷道围岩稳定程度进行难度分级,采取针对性技术措施和支护参数,维护巷道稳定。研究成果在淮南矿区获得全面应用,对我国煤矿深部煤层巷道支护技术具有一定的理论意义和实用价值。     

高地应力破碎软岩巷道过程控制原理与实践

高地应力破碎软岩巷道，由于赋存条件的复杂性和影响因素的多变性，使得该类巷道的开挖与支护极为困难．基于该类巷道变形的动态阶段性特点，针对性地提出该类软岩巷道支护的过程监控分步支护的过程控制方法，即开巷初期充分发挥囤岩自身的承载能力；适时采取囤岩注浆加固，“保护与强化”囤岩力学性能，提高囤岩完整性；最后关键部位加强支护．借助于新型化学注浆材料，成功控制了纵跨十多岩层的朱仙庄矿25回风上山．     

千米深井软岩巷道二次支护中的注浆加固效果分析

针对巷道滞后注浆效果难以得到保证的问题,在对注浆效果影响因素分析的基础上,结合巷道注浆的具体参数,利用本质安全YTJ20型钻孔窥视仪电视成像和染色剂跟踪浆液的方法,对朱集煤矿架锚注支护条件下千米深井软岩巷道的滞后注浆效果进行检验.结果表明:巷道滞后注浆的有效加固范围为径向0～2.6 m;在有效的加固范围内外均出现了围岩仍较破碎的区域,有部分大的裂隙和离层中未发现注浆痕迹,这是由巷道注浆孔较浅、注浆间排距过大、注浆滞后巷道掘出时间太长等原因造成的.因此对巷道的注浆参数进行了优化:将浅注浆孔的间排距调整为1.5 m×2.1 m,注浆压力不大于1.5 MPa,注浆的滞后时间控制在巷道掘出后10～20 d;深孔注浆孔深确定为3.0 m,问排距1.5 m×2.1 m,注浆压力不小于2.0 MPa;深浅孔的注浆孔交替布置,深孔注浆滞后浅孔注浆30 d左右.     

采空区下软煤层回采巷道围岩稳定性控制技术

为分析采空区下松软煤层巷道围岩稳定性特征,基于新庄孜煤矿52207工作面巷道的典型围岩条件,依据锚杆支护长度和锚索的根数提出了3种可行性方案,采用数值模拟方法研究了采空区区域底板垂直应力分布特点及不同支护方案下巷道围岩的应力和位移分布及变化特征.模拟结果表明:巷道处于应力降低区,随支护强度的增加,巷道围岩应力状态改善,围压逐渐增加,位移场分布范围减小,巷道表面位移得到有效控制.根据围岩强度强化理论和数值模拟结果,提出采用以高强锚杆为基础、辅以高预紧力锚索的组合支护技术,巷道围岩变形控制效果好,围岩结构稳定.     

高分子化学注浆材料处理巷道大范围冒顶研究

为了更加安全、高效地处理巷道掘进过程中的大范围冒顶事故,结合谢桥矿13318E工作面轨道顺槽大范围冒顶事故处理的工程实践,对适合于治理此类事故的新型高分子化学注浆技术进行研究。为验证高分子化学注浆材料处理巷道大范围冒顶的有效性,测试了马丽散材料井下实际力学强度并分析其加固作用机理,同时运用了钻孔窥视及巷道表面位移观测等研究方法对其实际加固效果进行检验。研究表明,罗克休材料完全充满大冒顶造成的顶板空腔,起到传递顶板岩层载荷的作用;而马丽散浆液均匀扩散,将破碎煤岩体重新胶结为具有较大承载性能的整体。加固后的冒顶段巷道在后续掘进过程中保持了长期的稳定,未发生二次冒落失稳;高分子化学注浆加固技术圆满处理了13318E工作面轨道顺槽大范围冒顶事故。     

水致动压巷道失稳过程与安全评判方法研究

利用数值计算方法模拟了动压巷道遇水作用后围岩位移场和渗流场演化的阶段性规律和变形失稳过程,分析了巷道初期支护稳定但随动压反复作用与水逐渐渗入围岩呈现泥化-变形-再泥化-失稳的规律,指出软弱夹层遇水泥化是导致动压巷道失稳的主要诱因.利用层次分析法和计算机VB程序建立了针对该类巷道安全性的评判方法和判定程序,提出了水作用下动压巷道的强化控制技术.工程实例表明,必须加强对水的治理才能保持动压巷道稳定性.     

离层破碎型煤巷顶板的控制原理

离层破碎型顶板的煤巷难以采用常规锚杆支护的原因是易于发生松脱型和挤压型顶板垮冒,并导致锚固区内、外离层两种形式的支护失稳．研究表明巷道帮顶交接的围岩内部有一个相对稳定的区域,利用它作为锚固基点的钢绞线桁架结构可以强化煤巷顶板已有的锚固区,形成可靠的承栽结构,向上的扭矩消除了复合顶板锚固层的整体离层破坏．通过分步实施高性能预拉力锚杆、顶板小孔径预拉力锚索和上帮角煤岩体为锚固基点的钢绞线预拉力桁架系统可以实现离层破碎型顶板的安全控制．     

煤巷顶板离层控制理论及实践

首先提出极易离层破碎型煤巷顶板的概念,分析了该类顶板的两种垮冒现象及对应的两类锚杆支护失稳形式,进而提出基于高强预拉力支护的顶板离层控制原理和新型高性能顶板控制技术,最后通过几种典型类别煤巷的工程应用示例作进一步说明。     

沿空留巷围岩控制理论与实践

在采场覆岩运动特征分析基础上,阐明了采空侧楔形区顶板的传递承载机制;提出留巷围岩区域应力优化技术思路,研究了采空侧顶板预裂卸压机理;基于巷旁支护系统刚度匹配原则,提出整体强化的沿空留巷结构控制原理。总结出预裂爆破卸压、分区治理、结构参数优化、"三位一体"围岩控制及墙体快速构筑等沿空留巷围岩控制关键技术,并给出了厚层坚硬顶板直覆和深井复合顶板2个典型条件下的工程案例。     

煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术构想

深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向。在分析煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术现状和问题的基础上,围绕安全、高效开采这一主题,综合考虑巷道和采煤工作面相互影响,以合理加大工作面长度,实现生产集约化,降低掘进率、提高煤炭回收率为思路,提出要解决的关键科学问题与技术构想。关键科学问题有4个:千米深井巷道围岩大变形机理;巷道围岩支护―改性―卸压协同控制原理;350 m超长工作面应力与覆岩结构演化机理;超长工作面多信息融合智能开采模式,为千米深井围岩控制及智能开采提供理论基础。针对千米深井巷道围岩高应力、强采动的特点,提出巷道支护―改性―卸压"三位一体"协同控制技术,实现高预应力、高强度、高冲击韧性锚杆主动支护,高压劈裂注浆主动改性及水力压裂主动卸压的"三主动"协同作用,解决千米深井巷道围岩控制难题。针对千米深井超长工作面开采过程中覆岩分区破断、矿压动态迁移的特点,以围岩控制为核心,研发液压支架抗冲击技术,开发超长工作面多信息融合的液压支架自适应群组协同控制技术与装备,并系统集成采煤机等其他工作面设备,最终形成千米深井超长工作面智能开采成套技术体系,为深部煤炭资源安全、高效、高回收率开采提供理论与技术保障。