深井软岩回采巷道围岩松动圈监测分析及支护方案设计

巷道开挖后煤岩体的原有应力平衡状态被打破,深井软岩回采巷道同时受到高水平应力与采动应力的共同作用,应力集中产生的破坏极易形成较大范围的松动圈。以文家坡煤矿4105工作面运输巷为工程背景,采用全景摄像技术进行围岩裂隙发育程度及分布规律监测,并结合现场调研结果得出运输巷围岩松动圈的分布规律。研究表明:在回采过程中,两帮松动圈深度最大达3.5 m,顶板中央松动圈深度最大达1.2 m,巷道肩部松动圈深度最大达6.9 m,巷道底角塌孔现象严重,巷道变形破坏模式为典型的蝶形破坏模式。基于4105工作面运输巷围岩松动圈的分布规律,提出了4105运输巷补强方案,现场工业性试验表明该补强方案取得了预期的支护效果。根据上述研究成果,将自然平衡拱理论与现场松动圈演化规律相结合,对4107工作面运输巷支护方案进行了优化设计,目前方案已取得了良好的效果。

基于震波CT探测的工作面冲击危险性评价及防治

为了提高工作面冲击地压防治效率,鉴于集中静载荷在冲击启动过程中的基础作用,以陕西某矿为工程背景,采用震波CT对工作面开展集中静载荷原位探测和冲击危险性评价,划分冲击危险区域,制定针对性防治方案。结果表明,煤层强冲击倾向性、开采深度大、上方厚硬顶板以及相邻工作面采空区顶板悬而不垮使工作面冲击危险性升高;工作面探测区域内煤层总体处于中等冲击危险等级,并准确划分了冲击危险区域。采用顶板爆破、煤层帮部及底板大直径钻孔卸压技术,切断力源,转移应力,由原来的“防治全巷道”转变为“防治重点危险区域”,提高冲击地压防治效率,得以保障工作面的安全回采。

高应力回采巷道变形特征及数值模拟

以陕西彬长文家坡矿4106运输巷为工程研究背景,结合室内岩石力学实验、FLAC3D数值模拟、工程试验等多种研究方法,基于围岩工程力学理论,研究了支护参数优化后确定间排距下的巷道围岩应力、应变以及巷道位移量情况,并分析了支护及锚固效果。结果表明,应力增高区均发生在巷道肩窝和底脚,应力降低区则出现在巷道顶底板及两帮;竖直方向巷道最大位移量为6.46 mm,水平方向为3.62 mm,分别出现在巷道正中央和中下部;顶底板闭合量和两帮收敛量均较小,均在可控范围之内,优化后支护参数能有效控制巷道围岩变形。但是,通过工程效果检验得知,支护参数存在过度支护现象,应该对巷道予以合理性支护处理,充分发挥锚杆(索)主动支护作用。

冲击地压智能应力感知和精准卸压调控技术

在对冲击地压防控技术开展大量调研工作的基础上,梳理出煤矿冲击地压卸压治理工程中普遍存在的问题,探讨了该领域未来研究的落脚点,提出了卸压钻孔钻进过程中及时感知施工区域应力状态变化、修正卸压参数、实现卸压钻孔参数智能动态调整的治理手段和方法,阐述了智能应力感知和精准卸压的原理、核心技术及应用前景,研究有利于保障我国煤炭资源的安全高效开采。

大采高综采工作面煤壁片帮防治技术研究

以文家坡煤矿4102大采高采煤工作面为工程背景,分析研究了影响大采高采煤工作面片帮的因素及其发生片帮机理,并根据工作面煤层地质条件、回采工艺及现场实际情况,提出了针对性的防治片帮技术措施。现场应用表明,采用防片帮技术措施后,工作面煤壁片帮问题得到了有效控制,回采过程中煤壁片帮深度和长度均出现了大幅度降低,为工作面安全高效生产提供了保证。

大佛寺煤矿掘进巷道破坏机理与控制技术

针对大佛寺矿41211回风顺槽变形显著、维护困难的问题,采用现场实测、室内实验、理论分析等方法对其变形特征和破坏原因进行了分析,发现高应力、围岩软弱、内部节理裂隙发育、采动影响、支护参数不合理是41211工作面回风顺槽围岩变形破坏的原因。基于巷道破坏的原因,提出高预应力强力锚杆支护、锚杆-锚索协调支护和强帮支护的控制技术,对原支护方案进行优化。经过现场实测,新的支护方案实施后,41211回顺顶板变形量逐渐稳定在151.1 mm,较原支护减小62.6%,煤柱、煤壁侧变形量分别为156.5、111.4 mm,较原支护分别减小67.7%和70.6%,支护效果显著,满足大佛寺矿安全高效生产。

深井近距离煤层特厚下层煤大跨度切眼布置及稳定性分析

近距离煤层下层煤开采受到上层煤采动的影响,对煤层工作面和切眼的布置及其稳定产生影响。针对大佛寺煤矿下层煤40109工作面大跨度切眼破坏严重、支护困难问题,通过开展切眼顶板离层量的现场实测,结合理论计算分析其破坏失稳原因,得到切眼受上层工作面开采的影响规律。结果表明:切眼顶板离层量最大达到300 mm,位于切眼两端头;回顺侧切眼顶板离层量整体上大于运顺侧;距离运顺200 m处(即回顺端头处)顶板离层量增加速率最快;说明距离4上煤层煤柱距离越小,顶板离层量和离层量变化速率就越大,受其应力集中影响较大。基于监测结果,合理优化接续工作面40111切巷布置及支护方式,顶板离层监测结果显示离层量明显减小,最大离层量为约120 mm,切眼稳定性显著增加,解决了下煤层工作面切眼失稳变形问题。研究结果为近距离煤层下层煤的切眼位置和支护设计提供依据和基础。

大佛寺矿近距离煤层上行充填开采可行性分析

为了研究近距离煤层上行充填开采对覆岩的破坏规律,以大佛寺煤矿近距离煤层为研究对象,采用UDEC数值模拟软件对大佛寺上行充填开采覆岩破坏的规律进行研究分析。研究结果表明:相较于传统垮落法开采形成的覆岩破坏程度,充填开采法使得采空区充填体对上覆岩层起到了支撑作用,覆岩移动较缓和,岩层下沉、回转、破断较小,形成了少量垮落带;此外,采场覆岩裂隙带整体上呈"梯形"分布,垮落带两边的离层裂隙和贯穿裂隙较发育,中部裂隙发育程度较小,且以离层裂隙居多。

大佛寺煤矿40110综放面综合防尘技术研究与应用

通过对大佛寺煤矿40110综放工作面的实际产尘点进行分析,根据各个尘源点的实际情况,制定了采煤机高压喷雾降尘技术、采煤尘源跟踪喷雾降尘技术、移架放煤自动喷雾降尘技术和回风巷超限自动喷雾技术为一体的综合降尘技术措施。9 MPa高压水经水路到达各终端形成以粒径较小的液滴为主的降尘水雾进行煤尘沉降,通过治理后,取得了显著的降尘效果。

邻空巷道端头顶板下沉机理及控制技术

针对大佛寺煤矿41211工作面回风顺槽端头顶板下沉严重问题,通过表面位移、采动应力变化规律及顶板离层监测,并采用顶板钻孔窥视方法,分析了邻空巷道端头顶板剧烈下沉的机理,即高应力下老顶超前破断回转为主,浅部围岩碎胀及帮部失稳变形为辅。通过施工高预应力短锚索强化顶板“组合梁”结构,同时控制帮部破碎围岩减小巷道等效跨度,有效减轻了端头顶板下沉,保证综采工作面安全回采。

深井下层煤回采巷道受采动影响锚固支护承载力规律实测分析

近距离煤层下层煤回采巷道受到上层煤采动和本煤层工作面开采的双重影响,对巷道稳定产生影响。为了获得大佛寺煤矿下层煤回采巷道受采动应力影响的规律,通过对40111工作面运输顺槽布置测站,将测力计安装在锚杆和锚索,对锚固承载力进行系统的跟踪实测,对承载力规律进行分析,从而得到巷道受力变形特征。经实验结果表明,采动影响范围为超前250 m左右,采动影响强烈的范围约为超前50 m,足够的预应力对锚杆的发挥起明显作用。基于实测分析,提出高强预应力锚杆支护和锚杆-锚索协调支护,在超前位置250 m和超前采动影响强烈的范围内实施补强支护措施的控制技术,对巷道支护方案进行了优化。研究结果为近距离煤层下层煤的回采巷道支护设计提供依据和基础。