厚冲积层下大采高综放工作面顶板控制机理与实践

龙固煤矿主采煤层上覆基岩厚度平均不足200 m，但基岩上方赋存着厚度平均超过700 m的厚冲积层，针对厚冲积层条件下工作面矿山压力与顶板的控制难题，分析了大采高长壁综放工作面上覆厚冲积层在采动卸荷条件下的承载特性，以及基岩发生台阶下沉的可能性及其对应临界厚度。研究结果表明，厚冲积层在其底部煤层大范围开挖后，自承载能力不强，其自重将以载荷形式作用在下伏基岩上，但当基岩厚度大于120 m时，断裂带岩层可以形成稳定的力学承载结构，确定工作面顶板具有可控性。在此基础上，研发了工作阻力为国内最大的ZF15000/23/43综放支架，对厚冲积层下大采高综放面围岩进行了有效控制。     

过大落差断层深孔预裂爆破施工工艺研究

深孔预裂爆破技术应用于综采工作面过大落差断层中,能帮助提高采煤产量,保障工作面生产连续,但受井下环境恶劣、施工技术要求高以及工作面安全问题等因素影响,制约着此技术推广使用。为克服上述困难,结合以往施工经验,对施工工艺进行了系统化研究,提出了钻孔施工原则,以满足高质量钻孔要求,并对装药、封堵、起爆施工方法进行优化创新,弥补原有技术中药包分布不均、封堵密实差以及爆破振动不易控制等缺陷,保证了各项工序安全高效、衔接紧密。在新巨龙煤矿2303S工作面,结合断层具体情况,进行了过断层技术方案制定和施工工艺的应用,通过分析爆后效果,证明了深孔预裂爆破施工工艺能有效提高爆破效果、保障施工安全,使采煤机顺利通过断层。     

深厚松散层土体结构特征及综放提限开采分析

由于煤系地层距松散含水层的距离越来越近,松散层底部或潜在威胁的含水层对矿井安全生产的威胁程度也逐渐增加。通过现场钻探取芯、钻孔资料统计分析及土工试验的方法,分析并掌握了2301N工作面附近深厚松散层底部地层的垂向沉积结构特征、深埋粘土及砂土的岩性特征;通过深厚松散层＂底含＂赋存特征、富水性、水力联系的分析,并结合研究区域深埋粘土特殊的土体特性,综合分析认为2301N综放工作面可留设防砂煤岩柱,并且该区域深厚松散层底部的厚粘土层可作为安全煤岩柱的保护层。     

软弱破碎顶板巷道围岩变形机理及控制技术

针对软弱破碎顶板巷道支护困难的问题,通过现场调查和钻孔探测发现软弱破碎顶板巷道围岩具有自稳平衡拱结构,但极不稳定,在扰动作用下表现为局部到整体的连锁失稳特征。现场取样进行试验,发现顶板破碎岩块强度低,帮部煤块裂隙发育、底板泥岩软弱是造成巷道全断面变形失稳的主要原因。原支护棚架架型不合理、接顶效果差、支护缺乏整体性以及支护系统不能协调变形是导致巷道失稳的直接原因。进一步试验表明,该巷道的软弱破碎岩样在侧限约束条件下压实后具有较高的承载能力,在无侧限约束条件下则难以自稳。掺入一定水泥进行胶结后形成的弱胶结岩体,其稳定性和承载能力有明显提高。结合普氏自然平衡拱理论和"类双曲线"模型,构建了软弱破碎顶板巷道围岩"抛物线-半双曲线"破碎边界扩张模型,发现软弱破碎顶板载荷呈指数形式增长,当帮部煤体不稳定时顶板载荷急剧增加,而底鼓是造成帮部失稳的重要因素。因此,提出了强力控制软弱破碎顶板,强化约束帮部煤体,加强隔水预防巷道底鼓的控制原理和"控顶先固帮,固帮先护底"的支护原则。针对州景煤矿5305工作面的实际情况提出了"双层金属网+喷射混凝土+预支撑囧形棚架+可缩性纵向连接器"的组合控制技术,经初步的现场工程实践,取得了较好的支护效果。     

深井综放工作面低应力开采防治冲击地压工程实践

该文基于冲击地压实时监测预警系统,提出"低应力"开采防治冲击地压的理念,通过降低工作面冲击地压监测预警系统阈值,提高煤体应力危险级别,提前采取卸压保护,避免黄色预警、杜绝红色预警。工程实践表明该方法可提前预警并处理冲击危险区,现场应用效果较好,为深井综放工作面冲击地压防治提供了一种新思路。     

深井特厚煤层工作面强烈动压区安全开采技术

为保障深井特厚煤层工作面在强烈动压区的安全开采,以新巨龙矿井2302S工作面为背景,通过现场监测、数值模拟和理论分析,研究了深井特厚煤层工作面强烈动压区的致灾机理与安全开采技术。研究结果表明：应力监测得到的强烈动压区内冲击地压危险区超前影响距离约为117 m,峰值影响距离约为48 m,压架危险区超前影响距离约为26 m,并采用数值模拟进行了验证;工作面过强烈动压区时存在煤柱冲击和采场压架两类动力灾害,诱发煤柱型冲击地压的机理主要在于工作面开采引起煤柱应力高度集中;诱发采场压架的主要机理在于支架控顶距的突变导致支架载荷异常;根据强烈动压区致灾机理提出了相应的安全开采技术,并进行了现场验证,保障了工作面的安全开采。     

深井煤层复合顶板控制技术

通过对近距离二层煤复合顶板上行开采可行性分析论证及试验，彻底改变了二层煤巷道状况和工作面顶板面貌，为复合顶板煤层的开采探索一条行之有效途径。     

千米深井巷道锚杆支护技术研究及推广应用

该文针对孙村煤矿深部巷道支护存在的困难，介绍了孙村煤矿锚杆支护的发展过程，同时对具有孙村煤矿特色的锚杆支护体系进行了认真细致的阐述。     

采用上行开采改善煤层复合顶板的控制

通过对近距离2煤层复合顶板上行开采可行性分析论证及试验，彻底改变了2煤层巷道状况和工作面顶板面貌，为复合顶板煤层的开采探索一条行之有效途径。     

龙固井田巨厚表土层超大孔径深孔制冷孔施工技术研究

为解决龙固井田制冷钻孔穿过567m巨厚表土层、650mm超大孔径、840m大垂深、靶域半径≤1m的垂直度、管壁厚(重量达180t)的施工技术难题,采取在先导孔施工中增加一级450mm扩孔、加密到每30～50m测斜一次的科学施工技术措施,研究了泥浆配制比例,使泥浆粘度达到27S、密度1.16g/cm3的最佳配比,达到钻孔终孔最大偏距在0.645～0.993m的较高垂直度,套管安全顺利下放到位,注浆固管合格的要求,解决了巨厚表土层超大孔径钻孔施工的技术难题。