高应力软弱厚煤层沿空巷道矿震风险控制

矿震是深部高应力回采巷道失稳的重要原因,以余吾煤业N2106回风巷为例,开展了高应力软弱厚煤层沿空巷道矿震风险控制研究,研究结果表明:(1)巷道对回采扰动的敏感性极强,最大影响范围为397 m。(2)大能量微震事件密集分布于巷道煤柱帮侧围岩,巷道底煤和两帮是容易出现破坏的部位。(3)巷道失稳破坏的临界应力条件为18.41 MPa,单位长度巷道煤体释放能量为2.29×10^(6)J,顶板释放最大能量为8.6×10^(7)J。(4)提出采用应力和能量的协同控制策略对矿震进行防治设计。

迎采小煤柱尺寸优化及切顶卸压技术研究

针对N1105工作面小煤柱尺寸留设不合理导致的巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了对迎采小煤柱优化及切顶卸压技术。研究确定合理小煤柱宽度为9 m;当切顶高度由13 m增加至14 m时,巷道应力及位移下降趋势较缓慢,由此确定合理切顶高度为13 m;随着切顶角度的增加,巷道煤柱帮应力及顶板位移呈现先降低后增加趋势,当切顶高度为20°时,煤柱所受应力及巷道变形最小,由此确定合理切顶角度为20°。研究设计了迎采小煤柱双向聚能张拉爆破切顶卸压方法,以及顶板切缝附近“单体柱+金属铰接顶梁”加固方法。通过工程实践,巷道顶板下沉量降低了47.8%,两帮移近量降低了59.1%,巷道变形得到了有效控制。

顶板疏水条件下矿压显现规律及防治对策

顶板疏水带来矿压显现,影响矿井安全生产。为降低顶板疏水对工作面回采的影响,在分析顶板疏水条件下矿压显现规律的基础上,提出了针对性的防治措施。防治措施主要包括:大直径钻孔卸压和加强巷道支护,通过改变煤岩变形系统控制量,提高矿压显现的临界应力;控制回采速度和顶板深孔预裂爆破,降低煤岩变形系统外部实际应力,降低矿压危险性。可以为顶板疏水引起的矿压显现防治提供一定的技术参考。

顶板疏水对微震事件分布规律影响研究

顶板富水区采前疏水降压可诱发的工作面矿压显现,给顶板富水工作面煤层安全开采带来威胁。本文结合余吾煤业N1105工作面疏水降压过程,对顶板富水工作面疏水后回采进行微震监测,发现在顶板疏水后,富水区边缘及其外部的微震事件频次和能量远远高于富水区域内,微震能量峰值位置距富水区边缘70~80 m,说明此区域为矿压显现防治重点区域。研究结果可以为煤矿顶板疏水降压引起的矿压事故防治提供一定的指导。

基于现场矿压显现的微震预警指标研究

在工作面回采过程中,矿压显现对于一些灾害起着诱导作用,因此需要对矿压显现进行预警。本文结合余吾煤矿N1100工作面回采过程中的微震监测情况和现场矿压监测情况,分析了矿压显现的微震预警指标。结果表明,该矿在日微震频次40次,日累积微震总能量5×10^(4)J,单个微震事件最大能量为1×10^(4)J时会出现矿压显现,为利用微震监测矿压显现提供一定的参考。

厚顶煤巷道支护稳定性分析

针对厚顶煤巷道掘进时,容易出现支护失效、巷道围岩变形大现象的问题,通过对巷道围岩变形特点进行分析研究可知,厚顶煤巷道主要受到顶煤冒落拱机制、层理面剪切作用机制和巷道肩角处剪应力作用机制的影响,在采用传统支护进行巷道支护时,顶板的锚网索和帮部的锚杆支护不能形成1个完整的整体,其支护结构相对于岩巷支护结构较为松散,导致巷道变形量较大。因此,针对这一现象,提出采用高预应力的锚网索进行支护,提高巷道的支护强度,同时针对性提出在巷道肩角采用斜拉锚索、斜拉锚杆进行补强支护,使巷道的顶帮支护形成1个完整的体系,为类似矿井的巷道支护、巷道安全高效掘进提供参考。

回采动压下大巷综合控制技术研究与应用

基于余吾矿西翼运输大巷受工作面回采扰动影响变形破坏严重现象,提出了水力压裂顶板和注浆加固的综合控制技术。根据现场地应力和煤岩体原位测试结果,应用UDEC数值模拟软件模拟分析了水力压裂和注浆对巷道围岩变形和应力分布规律的影响,并在现场巷道中进行了工业性试验。研究结果表明:水力压裂和注浆加固综合控制技术能够有效减少巷道受力和控制围岩变形,缩短巷道稳定时间。

多次动压巷道水力压裂预卸压技术研究

以余吾煤业动压巷道预卸压为研究对象,针对受强烈动压影响后外围巷道变形、底鼓问题,进行了水力预卸压为主的研究,分析顶板对比卸压前后巷道的变形量,取得了良好的留巷效果。研究可对巷道二次利用和减少巷道动压影响提供了新的手段。

机载式临时支护在高应力破碎顶板大巷中的应用

针对余吾煤业公司南翼1号回风大巷所处高应力破碎顶板的实际情况,研究了与掘进机配套使用机载式临时支护装置及技术。优化了施工工艺,提升了机械化水平,实现了高应力破碎顶板、大断面巷道安全高效的快速掘进,研究结果有一定的实用价值和推广意义。

回采动压巷道一体化防治技术研究与应用

基于余吾煤业东翼采区上山煤层大巷群受采场动压影响破坏严重等问题,提出了锚—喷—注一体化强化围岩结构、控制巷道围岩稳定性的思路,并采用COMSOL有限元数值模拟研究了浆液扩散规律,提出采用水灰比为1.5∶1的超细水泥浆液对巷道围岩进行分层次耦合注浆加固。现场工业试验表明:锚—喷—注一体化强化技术能够很好地控制回采动压影响煤层大巷群围岩的稳定性。研究结果对类似条件下的工程具有一定理论和工程意义。

动压下综放沿空掘巷底鼓控制技术

为研究动压下综放沿空掘巷底鼓机理及控制技术,以余吾煤业S1202工作面为研究对象,通过对底板受力情况进行分析,得出巷道底板岩层塑性区发展深度公式;然后分析了动压巷道底板变形破坏特征,研究表明巷道底板岩层呈非对称性变形,由此提出合理的底鼓控制技术。

基于微震监测的高强度开采工作面煤岩破坏规律研究

高强度开采工作面煤岩破坏规律是采场支架与围岩关系研究的关键。以山西潞安集团余吾煤业S2205高强度开采工作面为工程背景,利用微震监测技术并结合传统矿压实测技术,对工作面煤岩破坏规律进行实测分析。研究结果表明:利用微震事件频次和能量分布可判断顶底板岩层的破坏范围;微震事件的发生和工作面的推进度有关,当推进度达到一定程度、突然发生大变化、停产后复产时,微震事件会急剧增多,应该保持稳定合理的推进速度;微震事件周期性地超前于周期来压,具体表现为能量和频次的周期性变化,可以依此预测工作面周期来压;高强度开采工作面煤岩破裂会产生微震事件,事件的频次和能量能反映煤岩破裂程度,事件发生的位置即为超前支承压力影响峰值区域。研究结果可为类似条件下高强度开采工作面的设备选型、工艺选择确定提供理论依据和工程参考。

岩巷综掘的超前深孔预裂松动爆破技术研究

针对硬岩巷道掘进过程中破岩速度慢、截齿损耗严重等问题,提出采用超前深孔预裂松动爆破技术增加坚硬岩体内部损伤与裂隙,使得掘进机能够正常截割。以潞安矿区坚硬岩石为背景,开展了深孔预裂爆破的理论分析与数值试验研究,据此确定深孔爆破的参数并开展工业性试验。试验结果表明:超前深孔预裂松动爆破后,岩体内部形成大量裂隙,降低了围岩的强度,综合掘进速度提高50%以上,月进尺达到129m,同时截齿消耗降低51%。