综采工作面切眼大断面施工及支护技术应用与实践

随着高产高效综采面的推广应用,切眼大断面煤巷尤其是复合顶板巷道很难施工及维护。针对综采工作面切眼大断面复合顶板巷道施工及支护问题,确立二次施工、锚网带索＋单柱支护技术,有效解决在复合顶板条件下的大断面切眼施工的围岩控制问题。     

郑沟湾1107工作面复合顶板巷道支护研究

郑沟湾矿1107工作面为典型复合顶板巷道,在工作面巷道掘进及开采过程中面临顶板极易离层、冒落,两帮移近、片帮及整体下沉,传统支护方式难以维稳等问题,本文分析了郑沟湾矿1107工作面复合顶板变形破坏的主要原因,研究锚杆支护设计,计算了适应于工作面的巷道支护参数、预紧力等,有效减少了巷道围岩变形,为巷道围岩的稳定提供了技术支持与保障。     

双鸭山铁矿诱导冒落法试验研究

针对双鸭山铁矿北区急倾斜破碎中厚矿体实际生产中存在的采准、切割工程难以形成,采场安全条件极差,损失、贫化大等问题,提出了切割巷+斜排炮孔拉槽、两端退采的诱导冒落法开采方案.给出了适合该类矿体的诱导工程参数,分析研究了其冒落进程、冒落块度,并预算了崩矿损失率、贫化率,依此在双鸭山铁矿S5采场进行试验.跟班标定表明,回采初期,回收率较高,冒落块度良好,与分析情况基本吻合;诱导区顶板冒透后,混岩率呈交替上升趋势变化,其现象与爆破块度及凿岩巷道位置有关.该法回收指标较好,可有效解决急倾斜破碎中厚矿体开采难题.     

煤柱下高应力巷道锚杆支护技术研究

通过研究集中应力作用下巷道顶板及两帮的变形机理和破坏情况,确定高应力作用下巷道的支护方式为桁架锚索＋锚杆联合控制技术方案。该思路成功地应用于淮南矿业某矿的巷道支护中,取得了良好的支护效果和经济效益,可在类似条件下的高应力巷道中推广应用。     

深孔聚能预裂爆破切顶卸压机理与应用

为解决悬顶导致的煤柱及邻近巷道高应力和大变形问题,结合工作面顶板地质条件,提出深孔聚能预裂爆破切顶卸压专项方案,采用数值模拟及现场试验对卸压效果开展综合研究。研究结果表明,煤层顶板在切顶后垂直应力减幅为21.62%,预裂切顶措施可显著降低煤柱及邻近巷道围岩应力水平。试验发现,炮孔内轴向贯穿裂缝明显,可实现采空区顶板及时垮落。顶底板在切顶后累计位移量减幅达59.27%,巷道两帮及顶底板移近变形得到有效控制,煤柱垂直应力增量显著降低。实践证明,采用深孔聚能预裂爆破切顶卸压效果显著,可大幅提高作业效率,为类似矿压防治工程提供借鉴。     

高位复合顶板巷道锚杆锚索耦合支护研究

针对高位复合顶板围岩强度低而差异大、层间粘结力弱且易离层冒落等特点,结合离石矿4303工作面巷道实例,在实验室围岩特性分析的基础上,采用FLAC3D对该类巷道顶板破坏特征、锚杆锚索耦合加固机理进行了数值计算,并对在掘巷道围岩变形、锚杆(索)工作载荷进行了实测分析。研究表明,有效控制该类顶板应及时支护巷道围岩,利用锚索加大锚固范围,采用钢带网提高低位岩层的支护刚度,布置斜拉锚索和斜角锚杆提高巷道顶角部综合强度。     

破碎顶板条件下切眼亮面支护技术

开滦集团东欢坨矿9煤层顶板为深灰色粉砂岩,极其易碎、大面积冒落等特点,不适于采取锚网支护.3093掘进工作面是中央南翼采区首个9煤层工作面,在工程衔接上起着至关重要的作用,同时为考虑到切眼安装液压支架提供有力的条件,实现“五位一体,无缝衔接”的理念.技术人员在切眼支护上进行了大胆革新,采用新的支护方式,取得掘进、安装高效安全的理想效果.该文谈谈3093采面破碎顶板条件下切眼亮面支护技术的研究与应用.     

极破碎顶板条件下的巷道支护技术研究与实践

对于极其破碎顶板巷道,在锚网支护等主动支护方式无法有效使用的条件下,通过超前顶板化学浆加固,将顶板碎块粘结成一个整体,然后穿锚杆等方法控制空顶区顶板冒落,再用U型钢可缩性支架及工字钢架棚支护巷道,从而实现极其破碎顶板条件下的巷道安全掘进。     

水渗流对薄层复合顶板的弱化影响

结合东荣二矿17#煤层顶板实际情况,运用Flac2D数值模拟软件对巷道开挖进行模拟分析,研究水渗流对巷道顶板围岩的弱化影响。研究结果表明,薄层复合顶板围岩在渗水后结构自承能力迅速下降,巷道变形速度逐渐加快,最终引发薄层复合顶板离层冒落。研究结论对该矿及类似开采条件的矿井顶板支护及事故预防有重要的理论指导意义。     

深部大跨度切眼顶板分区控制技术

针对深部大跨度切眼顶板自稳能力差、变形剧烈、支护困难等问题,以赵固二矿1105大采高工作面切眼支护为工程背景,综合现场调研、理论分析、顶板探测等方法,分析了深部大跨度切眼冒顶机理和不同顶板的控制关键,提出了以接长锚杆支护为主导的顶板分区控制技术,阐明了不同顶板分区的控制原理。据此,对赵固二矿1105切眼二次成巷进行了支护设计,并进行了顶板下沉量和顶板失稳垮落规律监测,结果表明:接长锚杆与中部层位顶板共同形成的"锚固体岩梁"呈现出较好的稳定性,各层位顶板均得到了有效控制,保证了切眼顶板安全与正常服务。     

采场上覆岩层移动变形值计算

在下部采动煤层的顶板岩层内布置巷道 ,其位置选择与采场上覆岩层移动状况密切相关 .依据煤矿地表移动计算公式和采场上覆岩层活动规律 ,建立采场上覆岩层移动变形概率积分法预计计算模型 .根据最大下沉量、主要影响半径、拐点移动距等移动参数与埋深的关系 ,利用参考坐标系确定采场上覆岩层移动下沉计算公式 .并结合实例进行岩层移动变形预计计算 ,计算结果与实际观测数据十分接近 .图 1,表 1,参 5     

新兴煤矿冲击矿压影响因素及危险区域划分

针对新兴煤矿冲击矿压频发的情况,结合该矿工作面概况,从地质赋存条件和开采技术入手,分析影响冲击矿压的主要因素,并进行危险区域划分.结果表明：煤层冲击倾向性、开采深度、顶底板坚硬程度、多种应力叠加作用、相邻开采区、巷旁留垛等为影响新兴煤矿冲击矿压的主要因素.41051工作面和41062工作面的冲击危险区域为工作面回风巷130 ～200m与其上出口40～50 m范围;特别冲击危险区域为工作面上出口附近.该结果为煤矿安全开采提供了保障.     

综掘机在薄煤层切眼中的研究与应用

随着煤矿开采技术的发展,协庄煤矿通过坚持"技术换人、设备换人"的工作思路,大力推广应用综掘技术,全面提高了掘进生产装备水平,先后在二四层、十一层综掘工作面投入使用了破岩能力强的EBZ-160、EBZ-200及EBZ-230型综掘机,巷道单进水平有了新的突破,在不同条件巷道中均取得了较好成绩,保证了矿井采掘接续正常。但在切眼施工过程中一直都沿用传统的炮掘工艺,炮掘工艺较综掘工艺适应性更强,适合各种断面各种坡度的巷道掘进,在很大程度上符合协庄煤矿工作面切眼基本情况。通过在工作面切眼研究使用综掘机一次成巷,实现巷道快速施工,提高了矿井安全水平及机械化水平。     

近距离采空区下大断面巷道顶板稳定分析

近距离采空区下大断面巷道顶板受煤层开采和巷道掘进两次采掘扰动,为研究两次扰动对巷道顶板稳定性的影响,以任楼煤矿Ⅱ8224切眼巷道为工程背景,利用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,对采空区卸荷影响深度和巷道采掘扰动特征进行分析。结果表明：采空区卸荷影响深度的理论计算结果、数值模拟计算结果与钻取岩芯分析结果三者一致,受卸荷影响范围内的岩层会向上隆起;采空区下大断面巷道顶板的下沉时间为14d,最大下沉速度仅为15 mm/d。得出结论：采空区卸荷对煤层底板的扰动破坏影响深度为5.2 m;受采空区卸荷影响,巷道顶板下沉时间、下沉速度和下沉量较小。     

采动应力作用煤巷泥质复合顶板稳定性分析

 为研究采动应力作用软岩煤巷泥质复合顶板稳定态势,以高家梁矿20307工作面皮带煤巷为例,通过岩体微观结构特性分析和钻孔窥视仪对煤巷松动圈探测,确定泥质顶板煤巷为应力扩容膨胀型复合地质软岩,变形破坏力学机制为复合型Ⅰ_ABⅡ_BDⅢ_DA机制,提出锚网索带注的耦合支护对策机制,利用FLAC^3D对采用耦合支护对策后泥质复合顶板稳定性进行数值分析,采用现场监测煤巷变形的方法并将两者结果作对比分析。结果表明,软岩煤巷泥质复合顶板稳定性得到有效控制,验证了应力扩容膨胀复合型破坏机理的正确性和耦合支护对策的有效性,为相似地质条件软岩煤巷支护提供参考。     

利用卸压巷道技术控制深井回采巷道变形破坏

煤矿深井回采巷道除受围岩压力影响外,还受回采工作面动压及相邻采空区基本顶运动的影响。巷道围岩变形破坏严重,底臌量大,维修困难。结合东海煤矿五采区左十二面回采巷道的地质和地压情况,提出了卸压巷道的解决方法,并分析了卸压巷道解决此问题的原理,对卸压巷道位置、支撑煤柱宽度、让压煤柱宽度、巷道宽度进行了计算。同时,将让压巷道作为回采工作面的排放瓦斯尾巷。东海煤矿的实践表明,该方法取得了很好的效果,卸压巷道在一定条件下可以解决深部巷道的变形问题。     

活鸡兔煤矿顶板稳定性分析与支护方案设计

为精细化研究活鸡兔煤矿2-2煤层顶板岩层稳定性并提出针对性的支护方案,采用理论分析、现场探测、数值模拟等方法对活鸡兔2-2煤层范围内岩层顶板稳定性进行了分析与计算。结果表明：活鸡兔2-2煤层巷道以Ⅰ类顶板为主,局部区域出现Ⅱ类和Ⅲ类顶板;巷道顶板整体完整性好,局部小裂隙发育;工作面回采扰动对Ⅰ类顶板巷道稳定性影响较小,对Ⅲ类顶板巷道存在有限影响。据此提出了活鸡兔2-2煤层Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类顶板条件下巷道支护方案并进行了现场试验,结果表明所提出方案能有效地维护巷道顶板稳定。     

钱营孜煤矿首采面应力分布特征的数值模拟

为了分析综采工作面超前支承压力的分布特征,以及塑性区、围岩位移分布规律和采动影响下煤层底板的破坏规律,应用UDEC软件对钱营孜煤矿3212综采工作面进行了数值模拟对比分析.结果表明工作面推进190 m,前方支承压力基本维持不变,应力集中系数为2.4左右,超前影响范围为35 m左右,底板岩层破坏的程度和深度在几个开采周期中保持一致.这些结果与现场矿山压力观测结果基本吻合,为巷道超前支护、加强支护提供了理论与技术依据,也可以为相似条件下工作面的安全开采及支护提供借鉴.     

特厚煤层综放工作面矿震诱发机理及防控技术： 以龙王沟煤矿为例

针对陕蒙地区矿井普遍具有煤层埋深大、厚度大、顶板坚硬，开采过程中不易及时垮落，造成矿震现象频发等特点，以某煤矿特厚煤层综放工作面为工程背景，通过对典型厚硬顶板条件下矿压显现特征和主控因素的分析，采用理论分析、现场实测和工程实践相结合的方式对厚硬顶版破断型矿震诱发的因素和防控技术进行了探讨，认为工作面出现矿震现象主要是高位顶板坚硬岩层采后不易及时垮落等单一或多因素耦合作用影响，应力叠加传递造成的，关键应从两顺槽及回撤通道对工作面高位坚硬顶板进行处理，避免弹性能的集聚与传播、阻断应力传递路径，通过水力压裂等人工干预的方式改变来压步距，减少悬顶结构、提前释放能量，从源头上减弱矿震发生频次及危害程度，进而实现采场围岩稳定性控制，为坚硬顶板条件下矿震防治技术提供理论借鉴。     

孤岛工作面上覆岩层变形破坏规律相似试验研究

针对平煤八矿孤岛工作面的实际开采条件,采用相似材料模拟试验的方法,研究了巷道掘进和工作面开采过程中上覆岩层的变形破坏规律,得到了孤岛工作面上覆岩层运动特征。分析结果认为,合理的巷道位置应布置在靠近采空区的应力降低区内,煤柱宽度取5～6m为宜,不宜大于10m。