小煤柱沿空掘巷巷道变形规律研究

采用钻孔观测、位移及应力监测与数值分析方法研究了小煤柱沿空掘巷巷道变形及锚杆锚索受力特征。研究结果表明:留设的小煤柱分为破碎区、裂隙发展区与煤体完整区3个作用区,煤柱两帮在采动应力作用下破碎较为严重,煤柱内部完整性较好;巷道两帮位移量及位移速率均高于顶底板,巷道开挖初期巷道位移量及位移速率发展较快,后续逐渐平稳;煤柱侧锚杆受力强度整体高于工作面侧,两帮表现为巷道中间部位锚杆受力强度高于近巷道顶底部锚杆;切顶高度为10 m时最有利于巷道的稳定,大煤柱巷道两帮及顶底板变形量分别为小煤柱的3.4与2.6倍,变形稳定期约为小煤柱的1.8倍,小煤柱的留设具有较好的实践效果。     

特厚煤层综放工作面小煤柱留设合理宽度研究

针对某矿特厚煤层回采巷道变形严重,甚至局部底鼓,煤柱尺寸过大,煤炭资源损失严重等难题,以该矿8204工作面回风巷为研究背景,通过理论计算和数值模拟确定合理煤柱宽度,使用窄煤柱沿空掘巷的技术对8204工作面回风巷进行试验研究,最终确定了8 m的小煤柱.现场观测表明:小煤柱内部裂隙发育,但煤柱整体完整性较好;掘巷期间巷道两帮最大移近量61 mm,顶底板最大移近量55 mm,巷道变形量完整较小,能够保证巷道围岩稳定.本次设计煤柱尺寸合理,同时增加了煤炭采出率,促进了矿井安全高效生产.     

含软弱夹层巷道变形机理及围岩控制技术研究

某煤矿5^-2煤存在软弱夹层,工作面回采过程中顺槽变形严重,为了有效治理该煤层巷道围岩变形破坏状况,通过对软弱夹层矿物进行成分分析及数值模拟试验,得出巷道变形机理为夹层所含高岭石和蒙脱石遇水后易软化形成滑面,受工作面二次采动影响,巷道顶板形成高应力集中,致使巷道沿滑面发生错动变形。根据自稳平衡拱理论,提出了巷道支护优化方案,有效遏制了含软弱夹层巷道变形破坏,研究成果为含软弱夹层巷道围岩稳定性控制提供了有益的借鉴。     

三道沟煤矿矿压显现特征及围岩控制方法

针对厚煤层大采高工作面开采存在的矿压显现及围岩控制问题,本文以三道沟煤矿85201工作面开采为工程背景,采用相似模拟、数值分析与现场监测相结合的方法进行了详细研究。研究结果表明:随着回采工作面的推进,基本顶呈现周期性断裂,冒落平衡拱的存在有利于限制覆岩的垮落;基本顶上方主要为剪切破坏,切眼位置主要为拉伸破坏,超前支撑压力最大影响范围约为250m;矿压显现主要表现为瞬间来压后迅速降低并发生反弹,初次来压步距及来压周期分别为75m和22.5m,矿压显现在切眼两帮更加显著。据此,本文提出的坚硬顶板预裂爆破方法,可实现对坚硬顶板围岩的有效预控,为类似条件煤矿安全高效开采提供借鉴。     

深孔预裂爆破弱化综放孤岛工作面坚硬顶板技术

通过对3407工作面顶板弱化前和弱化后的垮落步距与顶板应力特征的数值模拟研究,可知,工作面弱化前,直接顶来压步距12 m,基本顶初次来压步距31.2 m,工作面弱化后,直接顶来压步距7.2 m,基本顶初次来压步距21.6 m,弱化后基本顶初次来压步距明显缩短;爆破弱化后顶板的垂直应力比弱化前的垂直应力增加的快,且弱化后顶板的垂直应力普遍略大于弱化前的顶板垂直应力,弱化后顶煤的破坏程度比弱化前顶煤的破坏程度要高,顶煤能够充分破碎,提高了顶煤的采出率。     

深孔预裂爆破提高综放初采顶煤回采率的研究

针对某矿3407工作面坚硬顶板难以垮落的现象,通过对其顶底板物理力学性质的分析,确定深孔预裂爆破参数,使用ANSYS/LS-DYNA2D软件模拟爆破过程,以及使用UDEC软件模拟切顶后顶板垮落破坏情况。研究结果表明:采用深孔预裂爆破的方法弱化坚硬顶板,初次来压步距缩短了9.6m,顶煤采出率提高了14.38个百分点,实现了综放初采的安全高效开采。     

地面深孔预裂爆破顶板煤柱的试验研究

针对某矿31203综采面回采时受上部22煤集中隔离煤柱影响易发生支架冲击载荷等难题,经计算确定地面深孔预裂爆破炸药单耗、单孔装药量、炮孔间距、封孔长度等参数,制定顶板爆破的方案。爆破效果表明:爆破实施后31203综采工作面顶板回采时及时垮落,根据矿压观测数据分析初次来压步距为43 m,比上个工作面减少15 m,来压时工作面支架载荷正常,顶板大部分及时垮落,上隅角O2、CO、瓦斯等有毒有害气体浓度正常,周期来压步距12.4 m,最大压力46 MPa,来压持续1刀,工作面及两巷顶板垮落正常。工程试验表明,地面深孔预裂爆破顶板煤柱破坏煤柱的完整性,释放部分压力,避免工作面冲击载荷等事故的发生。     

煤层液态CO2相变致裂增透技术试验研究

液态 CO２ 相变致裂煤层增透技术可以有效解决煤层渗透性差、瓦斯抽采率低等难题.以长治矿区３号煤层为工程背景,通过理论分析导向裂隙、初始裂隙和裂隙扩展３个阶段的裂隙区半径,利用数值模拟研究单孔、多孔以及不同钻孔间距下的液态 CO２ 相变致裂低透气煤层裂隙扩展规律,并进行 了 现 场 工 业 性 试 验.研 究 结 果 表 明:单 孔 液 态CO２ 相变致裂爆破煤层的最大破坏范围为６m,爆破孔中间设置空孔可以扩大相变爆破致裂的破坏范围;实施液态CO２相变致裂技术后,３号煤层平均瓦斯抽采率由０．５７％增加到０．９２％,单孔瓦斯抽采率提高了１．２５~２．９１倍,瓦斯抽采率明显提升.该研究为液态 CO２ 相变致裂煤层增透技术提供 了理论依据和现场指导.