急倾斜煤层充填开采覆岩运移规律模拟试验研究

以木城涧煤矿大台井845工作面为背景,利用聚苯乙烯泡沫塑料作为充填体,采取随采随充的方式,对急倾斜煤层矸石充填开采过程进行了相似模拟实验,研究了急倾斜煤层充填开采的覆岩运移规律。研究表明:急倾斜煤层充填开采过程中,顶板不易垮落,采空区上部岩层存在冒落带和裂隙带等两带区域,最终形成倾斜的非对称的梯形冒落拱;聚苯乙烯泡沫塑料块可以较好的模拟松散矸石的块体堆积,起到支撑和让压作用;随采随充的充填开采方式把握了充填时机,有效地控制了顶底板的裂隙扩展和应力集中,降低了顶底板变形速度和变形量,避免了围岩冲击,完善了急倾斜煤层采煤法。     

红庆梁煤矿弱胶结地层煤巷锚网支护研究

由于鄂尔多斯红庆梁煤矿3-1煤层顶板岩层胶结性差、强度低、遇水泥化,11301辅助运输巷道存在沿顶掘进初期顶板变形量大、后期顶板表面开裂问题,为了加强巷道稳定性,采用现场调研、室内试验及理论分析方法,分析巷道破坏特征及控制机理,提出沿底掘进留顶煤锚网支护方案,并获得了较好的工程试验效果。研究结果表明:3-1煤层顶板泥质弱胶结软岩强度低、岩层破碎、裂隙发育范围大,沿顶掘进锚网主动支护作用差,导致巷道围岩渐进破坏失稳;煤层弹性模量及强度参数均大于泥岩及砂质泥岩层,能与上覆岩层变形保持一致,提供支撑力,利于发挥岩层自承能力;通过发挥锚索支护、减跨作用,巷道顶板稳定性提高。     

急倾斜松软煤层巷道变形特征与控制技术

为了解决急倾斜松软煤层巷道的支护难题,采用数值计算方法研究了急倾斜煤层巷道围岩应力和位移分布特征。研究表明:急倾斜煤层巷道开挖以后,巷道顶部形成的自然平衡拱逐渐沿煤层倾斜面向上扩展,与巷道顶部垂直应力的分布形态相似,巷道顶部煤体及煤帮是支护的关键部位。基于以上研究,提出以锚、带、网、索主动支护为基础,配合高强度拱形梁的综合控制技术,旨在充分调动围岩的自承能力,使支护体系与围岩形成承载整体。现场应用表明,提出的支护方案可有效控制巷道稳定,巷道两帮变形量不足40 mm,为类似条件急倾斜煤层巷道支护提供了一定的借鉴。     

考虑顶底板夹持作用的冲击地压孕灾机制试验研究

冲击地压的孕育和发生除应当具有足够能量源之外，能量的有效积聚同样至关重要。通过设计位移控制的夹持试验还原顶底板对煤层的约束作用，结果表明:岩石试块在轴向压力的作用下存在对于煤试块的闭锁作用，具体表现为加载端与中部监测点的位移不同步，该机制能够形成有效的能量积聚。同时，加载过程中煤试块局部位置表现出类似于纵波的变形传导现象，而较大轴压下出现的应力突然调整即为该现象的剧烈表现形式。研究指出，顶底板对于煤层的闭锁作用及煤层自身的变形传导对冲击地压的形成具有促进作用，现场实践表明，在近顶底板位置实施配合表面活性剂的高压注水，能够有效弱化接触面摩擦因数，实现煤壁深处变形能的可控释放，降低冲击危险性。