大采高工作面沿空侧巷道超前区域围岩控制研究

文章以小保当煤矿112204工作面开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场施工和电磁辐射监测的方法对其沿空侧的回风平巷超前段围岩稳定性进行研究分析,结果表明:112204工作面超前支承应力与邻近112203采空区侧向支承应力叠加影响,将导致支承应力叠加区内煤岩体极易发生失稳破坏;适当地增加支承应力叠加区内煤岩体的剪切破断角值和侧向围压值能够有效提升支承应力叠加区内煤岩体失稳破坏时所需的支承应力临界值;实施优化支护和注浆措施后,实体煤帮内电磁辐射均值降幅达64.6%,此时煤岩体失稳破坏程度大幅度改善,围岩处于较好的控制状态,能够很好地服务于112204工作面回采作业。

深井大倾角厚煤层沿空掘巷底板冲击机理与防治研究

为了研究深井大倾角厚煤层沿空掘巷底板冲击机理与防治方法,以华丰煤矿14采区工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、工业性试验、SOS微震监测和钻屑量监测等手段,对1412上巷沿空掘巷防治底板冲击进行了研究。结果表明,围岩水平应力和法向应力越低,存储在底板坚硬岩层中的能量就越小,冲击破坏时对巷道造成的影响就越小。揭示了沿空掘巷底板冲击防治机理,通过改变底板能量积聚和应力环境,可有效消除底板冲击危险性。提出留设5 m负煤柱沿空掘巷防治底板冲击的优化设计方案,并在1412上巷进行工业性试验,微震和钻屑法监测数据均表明有效降低了巷道底板发生冲击的可能性。

Y型通风高抽巷合理布置及围岩控制研究

为了研究沿空留巷侧高抽巷预留下来构成Y型通风系统的可行性,以朱集矿1112(1)工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟和现场工业性试验等手段,对高抽巷合理布置及围岩稳定性进行了研究。结果表明:高抽巷应布置于11-2#煤层上方15~35m处的砂质泥岩中,且高抽巷与轨道平巷之间不同水平距离a取最优值为20m;高抽巷采用"U型棚+锚索"联合支护,且锚索选用一次支护最大化方案;现场矿压观测和锚索工作阻力监测结果表明高抽巷围岩加固效果良好,锚索较为均衡地发挥了其支护效能,确保了矿井的安全高效生产。

上煤层遗留煤柱影响段沿空掘巷围岩破坏特征及补强支护措施

为研究近距离煤层开采期间上煤层遗留煤柱影响段沿空巷道围岩破坏特征及针对性补强支护措施,以神华宁煤集团灵新煤矿051606工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、工业性试验和矿压观测等手段,对051606回风平巷沿空掘巷期间受上煤层遗留煤柱影响进行研究。结果表明:当051606回风平巷掘进至上煤层遗留煤柱边界下方时,主要受剪切应力影响,而当继续掘进至遗留煤柱中轴线位置下方时,主要受垂直应力影响;051606回风平巷围岩主应力差呈非对称分布,煤柱侧内主应力差值整体要高于实体煤侧。提出以高强预应力锚杆和单体锚索为基础,辅以钢筋梯子梁、钢筋网和架棚支护的强护顶护帮围岩强化控制技术,现场应用结果表明,巷道顶底板和两帮移近量均约为300 mm,取得了较好的围岩控制效果。

上保护层不合理布置对被保护层应力叠加影响效应研究

为了研究上保护层不合理布置导致被保护层开采过程中巷道围岩严重变形破坏的问题,采用现场调研、理论分析、数值模拟和矿压观测等方法,对中兴矿3203工作面上保护层开采后的影响效应进行了研究,结果表明:当上保护层遗留煤柱宽度为10~70 m时,其对被保护煤层造成叠加应力大小为13.7~18.1 MPa;当上保护层工作面宽度为75~125 m时,其对应理论垂直有效距离为30~52 m;上保护层布置不合理导致被保护层工作面采掘空间围岩受应力叠加影响而稳定性较差,而合理布置上保护层能够有效改善被保护层采掘空间围岩应力环境,确保矿井安全高效生产。

急倾斜特厚煤层水平分段开采诱冲机理及防治技术

为了研究急倾斜特厚煤层水平分段开采期间工作面冲击地压机理,以窑街三号井LW5521-20工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、工业性试验、SOS微震监测和钻屑量监测等手段,对LW5521-20工作面开采诱冲机理及防治技术进行了研究。结果表明:急倾斜煤层水平分段开采期间顶板和底板附近的侧面支承应力沿Ox轴呈非对称分布;当覆岩中悬顶破断引起的动载荷和煤体承受的高集中静载荷叠加作用超过冲击临界载荷时,就会发生冲击地压;当工作面附近煤体引起的附加动载荷与液压支架上的初始静载荷叠加作用超过其自身承载能力时,液压支架发生损坏;采用深孔预裂爆破、煤体卸压爆破以及工作面支护优化等措施,可有效防治冲击地压。

峻德煤矿倾斜煤层开采沿空侧巷道诱冲机理研究

针对峻德煤矿倾斜煤层开采期间沿空侧巷道冲击地压频发的问题,采用现场调研、微震监测、物理相似模拟和数值模拟相结合的方法开展了研究,结果表明:倾斜煤层工作面开采期间靠近沿空侧巷道的覆岩关键层更容易破断产生剧烈动载扰动;随着煤层倾角减小,沿空侧巷道煤柱帮应力集中程度减小,实体煤帮应力集中程度增大,应力集中由煤柱帮内向实体煤帮内转移;在动静载叠加作用下导致巷道两帮煤体失稳破坏诱发冲击地压,且不同倾角煤层冲击启动区域不同。研究结果对倾斜煤层工作面后续回采阶段卸压防冲工作具有一定的指导作用。

特厚煤层综放工作面沿空巷道合理煤柱宽度与围岩控制

煤柱宽度是影响特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定的重要因素。以马道头煤矿8211工作面回风平巷为工程背景,通过理论分析和数值模拟研究了煤柱的合理宽度,确定煤柱宽度为8m。分析了窄煤柱情况下沿空巷道围岩的控制难点,结合现场实际生产地质条件综合确定了不对称支护方案。现场试验表明,综放沿空巷道围岩控制效果好,具有较好的经济效益和社会效益。

倾斜厚煤层沿空梯形巷道煤柱合理宽度研究

为了探究倾斜煤层沿空巷道合理煤柱宽度留设,采用理论分析、数值模拟和工业性试验相结合的方式开展研究。结果表明:通过建立沿空巷道基本顶力学模型,推导出倾斜煤层内应力场影响范围为12.2~12.8 m;数值模拟不同煤柱宽度下巷道围岩偏应力分布特征,最终确定合理窄煤柱宽度为10 m;继而提出顶板预应力锚杆+高强度单体锚索+桁架锚索支护耦合作用下的非对称围岩控制技术,现场矿压观测结果表明巷道围岩稳定性良好。

高瓦斯矿井煤体-充填体协同护巷机理与工程应用

针对深部复杂地质条件下传统沿空掘巷技术受限制难题,以宣东二矿深井高瓦斯地质条件为工程背景,提出了煤体-充填体协同护巷沿空掘巷技术。并对该技术巷内充填工艺参数进行了分析,并在此基础上对煤体-充填体之间的接触面受力情况、两帮力学模型、塑性区影响因素以及瓦斯压力影响等多方面进行了详细的分析计算,确定了Ⅲ3302工作面内煤体-充填体的最佳宽度为6 m。邻近工作面回采期间矿压观测结果表明巷道围岩整体变形在可控范围内,没有发生失稳现象,说明该技术方案达到了预期的效果。

马道头煤矿5209回风平巷锚杆索支护设计

选择合理的巷道支护方案是保证煤矿安全生产的前提。本文依据马道头煤矿5209回风平巷现场地质条件,在分析巷道支护难点的基础上,提出了锚网索联合支护方案,并阐述了锚网索联合支护的机理。结合现场工程实践表明,锚网索联合支护能够有效控制巷道顶底板移近量以及两帮移近量,保证巷道的整体性与稳定性,对同类条件的支护问题具有借鉴意义。

强动压沿空煤巷围岩控制技术

针对二次回采影响下沿空煤巷矿压显现剧烈、巷道围岩维护困难等现象,以小保当一号煤矿112202回风顺槽为研究对象,综合现场考察调研、结构受力分析和现场工程实践等研究手段对强动压沿空煤巷的矿压显现规律和补强控制技术进行了探讨。对强动压沿空煤巷来压特征进行分析,建立多次采动影响沿空煤巷基本顶断裂结构力学模型,推导出各采动影响期间护巷煤柱作用力表达式,提出沿空煤巷破碎顶板和煤柱帮支护的关键技术,设计合理的补强控制方案,有效控制强动压沿空煤巷围岩变形,对大采高沿空煤巷围岩控制具有借鉴意义。