回采巷道矿压显现特征分析研究

回采巷道所选用的护巷方式及支护形式直接决定了回采工作面开采的难易。本文通过对不同护巷条件的几条综采工作面回采巷道的矿压显现观洲,介绍了木支护、金属棚支护的试验情况及矿压显现特点,分析了沿空掘巷(留小煤柱)合理支护方式,提出了沿空掘巷布王的合理小煤柱尺寸及支护方案。     

沿空留巷支护技术在采空区上工作面不完整顶板条件下应用

本文以112上83工作面运煤巷沿空留巷支护为实例,阐述了采空区上工作面不完整顶板条件下巷旁柔模泵注混凝土与巷内锚网索联合支护技术,为上行开采条件下大断面不完整顶板下沿空留巷提供了一种途径,同时为综采工作面沿空留巷提供了宝贵经验,具有广泛的应用前景。     

厚煤层错层位开采的实际应用

沿空留巷充填体及沿空掘巷煤柱直接支撑顶板是导致区段巷道底臌的原因之一,且维护困难,成本高昂。加之留巷充填时工艺复杂,影响了煤矿科学开采。以西山镇城底矿错层位开采为例,对其巷道布置及回采工艺进行分析。工作支架阻力及两巷超前压力等实测结果表明,工作面矿压显现由完全沿空进风巷至沿顶板回风巷呈单调递减,错层位开采进风巷超前支承压力小于回风巷,完全沿空进风巷的变形量略大于沿顶板回风巷。其回采率显著高于传统的留保护煤柱开采方式。     

沿空留巷矿压监测应用与研究

沿空留巷支护多采用工字钢梯形支架、U型钢可缩性金属支架支护。常因巷道变形严重巷内支护和支护参数选择不合理而导致留巷失败,影响正常生产和煤矿安全。济二煤矿93上02沿空留巷采用锚杆和锚索及混凝土墙混合支护形式,通过矿压综合监测手段在确保顶煤及顶板稳定前提下,合理利用围岩移动规律,确定合理支护方式,保证充填墙体的稳定,为安全生产提供有力的保障。     

大倾角薄煤层切顶成巷无煤柱开采技术

沿空留巷技术是实现无煤柱开采的主要技术措施之一,是实现减少掘进成本,提高资源回收率,缓解采掘接替紧张的关键技术。为解决我公司柏林煤矿045采区各区段回采巷道取消区段煤柱,实现无煤柱开采,实现沿空护巷,减少巷道顶板压力、变形严重、二次维修等技术难题,在该面试验采用深孔预裂爆破切顶技术。通过该技术实现改变巷道顶板与采场顶板作为整体岩梁结构在运动上的连续性,弱化顶板岩梁活动压力对沿空巷道顶板压力的传递作用,在采场顶板周期来压作用下,采空区顶板沿着预裂面在巷旁切落,切落的矸石则隔断老塘并支撑上位移动岩层,达到减小沿空巷道围岩压力的目的,实现巷道稳定。留巷后,巷道断面能够满足通风、行人和设备安装运输,取得了良好的经济效益。     

综采工作面风巷沿空留巷技术实践

综采工作面两侧回采巷道,长期以来一直沿用留设煤柱的方法维护。伴随着煤层赋存状况由简单变复杂,工作面接替、瓦斯治理、沿空掘巷支护等问题日显突出,工作面及矿井生产能力的发挥受到制约。因此探索新的采场布局方式和开采方法,高效开采,建立现代矿井开采的集约化开采模式及矿井技术经济一体化的迫切需要。朱庄煤矿沿空留巷试验巷道选定Ⅱ646一、试验工作面概况     

沿空留巷巷道掘进支护参数的研究

通过现场实测,对工作面回采期间沿空巷道掘进支护方式进行了研究,并支护作用效果作了阐述,为沿空留巷的进一步发展提供了参考。     

无煤柱切顶沿空留巷矿压显现规律

为了掌握无煤柱切顶留巷的矿压显现规律并检验巷道支护效果,以澄合矿区董东煤矿50107工作面为研究对象,采用现场监测的手段对无煤柱切顶沿空留巷受采动影响条件下的顶板下沉规律、帮部变形规律及单体支柱受力变化规律进行了实测,并同时对切顶效果、挡矸效果及巷道稳定性进行了分析与评价。结果表明,巷道矿压随工作面的临近而逐渐增大,采动过程中靠近采空区侧的巷道矿压显现程度更为剧烈,表现出明显的非对称性特征,巷道顶板的回转运动是造成巷道非对称矿压显现的主要原因。此外,无煤柱切顶沿空留巷阶段性变化特征明显,初始变化阶段位于工作面后方0～35 m;快速变形阶段位于工作面后方35～75 m;缓慢变形阶段位于工作面后75 m以外,巷道变形及支柱受力均达到稳定状态。巷道矿压显现的主要过程集中在快速变形阶段,需加强对巷道围岩的控制。实践表明,无煤柱切顶沿空留巷采用锚网配合单体支柱的支护方式可行。     

充填开采工作面沿空留巷技术探讨

五沟煤矿生产任务重,接替紧张,掘进单进水平低,为保证工作面正常接替,五沟煤矿对充填开采首采工作面机巷进行了沿空留巷,先后采用了“垒砌矸石墙＋半断面”沿空留巷支护方法、“垒砌矸石墙＋锚栓”沿空留巷支护方法．“π型钢栗＋单体支柱”沿空留巷加强支护方法,通过不断改进,确定了最适合五沟煤矿的沿空留巷支护方法即“π型钢梁＋单体支柱”沿空留巷加强支护方法。     

大采高综采超前支承压力观测及应用

通过对大采高工作面超前支承压力的观测并进行总结分析,掌握了大采高工作面在开采过程中巷道围岩应力的活动规律,确定了今后大采高工作面和普通综采工作面巷道掘进的支护方式及回采生产时的超前支护形式;进一步加强了掘进巷道的顶板支护以保证回采过程中巷道顶板的安全。     

复采条带煤柱沿空掘巷稳定性研究

详细分析了条带煤柱复采时沿空掘巷的支护特点。预板锚杆对沿空掘巷的总体稳定性无法起到有效的控制作用,只有提高围岩的强度,发挥围岩的自承能力才能对巷道起到有效的支护作用。针对岱庄煤矿矿2351工作面的具体地质条件确定了具体的支护方式。通过对巷道的支护效果监测分析在该支护方式下,巷道两帮及预板在巷遭开挖初期变形明显,两帮变形尤其是非生产帮变形明显大于项板变形;由于采空区上方顶板跨落倾斜作用于非生产帮外侧,非生产帮2．2m处所受压力大于1．0m处所受压力;巷道掘进完成以后变形和压力仍然有所增加,但最终趋于稳定。研究表明采用高强度左旋连续螺纹锚杆加低松弛预应力错索的联合支护方式能够保证巷道两帮及顶板围岩的稳定性。     

无巷旁充填沿空留巷支护技术研究

沿空留巷巷道需要经受两次采动影响,矿压显现强烈,巷道维护难度大,所以有效的顶板控制是能否留巷成功的关键。项目根据实践提出的无巷旁充填沿空留巷指在巷旁空间不专门构筑人工支护物,任由顶板垮落形成巷旁支撑。采用地下工程岩体力学理论、弹塑性力学理论相结合的方法,与现场实测相结合,对无巷旁充填沿空留巷关键问题展开研究。基于无巷旁充填支护沿空留巷围岩结构力学模型,研究支护与围岩相互作用机制与过程。以葛泉矿1528工作面为例提出切顶支护设计方案及切顶调控机理与技术措施,为无巷旁充填支护沿空留巷实现围岩稳定控制奠定理论基础。     

复采工作面无煤柱开采技术

由于剩余煤层赋存不规则,破碎区较多,复采工作面多存在巷道掘进及支护困难、通风线路漏风系数大、生产系统安全可靠性低的问题.基于沿空留巷工艺,本文提出复采工作面浇筑隔墙无煤柱开采技术:沿工作面新掘巷道煤柱侧浇筑800～1 200 mm宽度隔墙,墙体可隔离破碎区和老空区,杜绝通风线路漏风问题;开发的低成本矿粉混凝土浇筑材料,实测终凝强度大于35.4 MPa,使得每米隔墙可提供31 000 kN以上的支护阻力,并具有一定的主动支撑能力;破碎区段巷道临时支护采用"小间距前探梁+迎头支柱",永久支护采用"工字钢棚+隔墙"支护,显著提高了支护强度和掘进速度;浇筑的隔墙为本工作面创造了较为完整和稳定的生产系统,同时,临近巷道可沿隔墙掘进,实现了无煤柱开采.采用该技术对山西某矿3~#煤层复采工作面进行了方案设计,与传统方案相比,具有更高的安全性和可靠性,并可创造可观的经济效益.     

倾斜厚层坚硬顶板条件下沿空留巷稳定性控制

针对倾斜厚层坚硬顶板条件下综采工作面沿空留巷技术难题,采用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,揭示倾斜厚层坚硬顶板采场覆岩运移规律,分析预留巷道多次扰动影响下倾向及走向方向顶板垂直应力分布特征。根据切顶留巷围岩应力分布规律,将沿空巷道分为“原岩应力区、超前应力增高区、滞后应力增高区、滞后应力稳定区”4个区域,提出巷内围岩支护原则,并基于区域特征,设计分区支护留巷方案,并成功应用于柏林煤矿-2446(k26)沿空巷道。研究结果表明：优化岩块B长悬臂梁结构是留巷成功的关键,通过切顶卸压留巷技术手段,可减小巷旁支护体及实体煤帮压力,沿空巷道支护效果良好,证明倾斜厚层坚硬顶板切顶留巷关键技术是可行的。     

沿空留巷矿压显现周期性机制研究

沿空留巷保留巷道中的矿压显现存在强烈区和缓和区周期性交替的现象,通过建立沿空留巷结构力学模型,分析了此现象与工作面端头弧三角形悬板的关系。研究表明:周期来压时,工作面顶板断裂会在沿空巷道上方产生弧三角形悬板,悬板最大悬顶距对应位置的巷道矿压显现相对强烈,并且随工作面推进矿压显现强烈区以周期来压步距为步距跳跃前移。在上述研究基础上,提出弧三角形悬板位置预测与实测方法,并以东滩煤矿3203工作面沿空留巷为工程背景,通过矿压观测对矿压显现程度周期性现象和弧三角形悬板位置进行了验证,提出了分阶段不等强支护方式,为留巷滞后支护设计提供了依据。     

特厚煤层回采巷道顶板变形特征及控制技术

为了解决特厚煤层回采巷道顶板变形严重、支护困难等问题,通过现场观测和理论分析得出特厚煤层回采巷道变形因素及其特征,并利用FLAC3D数值模拟软件分析了在原支护和高强恒阻让压锚网索联合支护2种护巷方式下巷道围岩变形情况.研究结果表明:含软弱夹层的特厚煤层回采巷道自稳时间短,变形速度快,顶板破碎严重,塑性区破坏范围较大,巷道顶板整体变形明显;高强恒阻让压锚网索支护系统能够适应围岩高应力的特点,遏制顶板过度变形破坏,满足该地质条件下巷道顶板大变形的趋势.工程实践表明,高强恒阻让压锚网索支护时巷道顶板最大下沉量为206 mm,并且现场未出现锚杆(索)破断失效的情况,支护结构能够满足巷道顶板变形特征,保障综放工作面的安全高效生产.研究结果可为类似条件下的巷道顶板控制提供参考.     

基于沿空留巷与多方位抽采的瓦斯综合治理技术应用

为有效解决工作面瓦斯超限问题,在深入分析青龙煤矿生产地质条件的基础上,采用基于沿空留巷与多方位抽采的瓦斯综合治理技术。通过混凝土砌块墙沿空留巷方式,成功保留了回采巷道,实现了"Y"型通风。采用本煤层瓦斯顺层钻孔、穿层钻孔立体抽采,临近层瓦斯穿层钻孔抽采,采空区及上隅角瓦斯顶板高位钻孔和采空区埋管抽采的多方位抽采技术,同时解决了本煤层、采空区及邻近煤层瓦斯涌入工作面、上隅角的问题。应用效果表明:工作面瓦斯抽采率达80%以上,基本杜绝了瓦斯超限问题;工作面推进速度提高1倍,月回采煤量达15万t,实现了高瓦斯煤层安全高效开采。     

沿空留巷联合支护技术研究

基于巷旁支护前期的切顶作用以及后期支护体的高支撑力的要求,通过综合技术比较和经济比较,提出了一种将切顶支柱和间隔＂编织袋＂混凝土墙联合布置使用的方案。＂编织袋＂混凝土在充填采空区提供高强支撑力的同时可以有效防止采空区矸石冲击切顶支柱。工程实践表明,在采场顶板坚硬出现悬顶的中厚煤层中,该方案是一种理想的沿空留巷技术。     

厚煤层综放工作面沿空留巷锚索加强支护机理研究

针对国内某大型矿井工作面回采沿空留巷的现场条件,以板壳力学理论为指导,采用了理论分析与现场试验相结合的方法,建立了沿空巷道力学模型,设计了巷旁支护并分析效果,研究了沿空留巷围岩结构模型与支护力之间的关系.     

深井厚煤层综放沿空掘巷煤柱合理尺寸研究

以山东新河煤矿为研究背景,采用理论分析与计算、数值模拟、现场监测等方法,对深井厚煤层综放面沿空掘巷小煤柱合理尺寸进行研究,建立了深井厚煤层综放面沿空巷道顶板(煤)破断结构模型,计算出上工作面侧向支承压力低应力区范围为13.3m,小煤柱合理尺寸为5~6m;利用FLAC3D模拟上工作面侧向支承压力分布特征及不同宽度煤柱下小煤柱应力分布特征。结果表明:上工作面侧向低应力区范围为14m;一方面,随煤柱宽度增加,具有承载能力的煤柱宽度增大,另一方面,煤柱上方高应力区范围也在增大,仅5m和6m煤柱顶板高应区的范围较小。现场工业实践选择留5~6m煤柱进行掘巷,由巷道表面位移监测结果知,巷道变形满足工作面回风、运输等生产要求。