缓倾斜煤层无煤柱切顶成巷切缝角度及位置研究

切顶卸压自成巷无煤柱开采是综采工作面实现连续生产、快速衔接、提高煤炭采出率的重要采煤工艺,能有效避免矿井发生重大地质灾害事故,是煤矿可持续发展的方向之一,其中切缝关键参数对留巷围岩稳定性具有较大影响。为控制工作面开采后沿空留巷围岩的变形量,保证巷道结构的稳定性,以青云煤矿020201工作面为工程背景,分析其缓倾斜煤层切顶成巷特点,提出两种切缝角度确定方法,同时结合现场生产条件研究了切缝位置对切顶卸压沿空留巷稳定性的影响。研究结果表明:切缝角度及切缝位置的选择影响留巷顶板的运移特征,依据岩层垮落角确定了2.7°切缝角度,并得出在挡矸墙采空区侧进行切顶时,切缝可切断采空区顶板压力向留巷上方传递荷载的路径,弱化了顶板断裂活动对留巷的影响,有利于实现留巷围岩控制的目的;现场矿压监测结果表明,在采动作用下,采用合理的锚网支护可形成稳定结构,切顶卸压效果明显,对于切顶成巷技术在缓倾斜煤层开采中的推广应用具有借鉴意义。

切顶卸压沿空留巷方案设计及数值模拟研究

为解决传统长壁全部垮落开采工艺在实际回采期间导致的煤炭资源浪费和煤柱位置应力集中的问题,以山西晋煤集团晋圣三沟鑫都煤业有限公司15号煤层开采为例,重点对工作面定向预裂切缝参数和沿空留巷支护参数进行设计,并对切顶卸压沿空留巷在回采期间工作面补强锚索、塑性破坏区、竖向应力及变形情况进行数值模拟仿真分析,对切顶卸压沿空留巷开采方案进行评估。

回采巷道合理煤柱宽度确定方法研究与应用

在总结、分析经验法、理论计算法、数值模拟法、现场实测等4种确定煤柱宽度方法优缺点的基础上,提出了采用现场实测和数值模拟结合的方法来确定保留煤柱宽度.根据石炭井二矿生产实际,分别对巷道开挖前后,不同煤柱宽度下围岩应力、变形进行了模拟研究,同时利用21053工作面异型煤柱的有利条件,对不同煤柱宽度下巷道围岩变形、支护结构受力等进行了实测.经过对监测数据的分析、研究,得出了巷道围岩变形、支护结构受力与煤柱宽度之间的关系,结合数值模拟结果,对石炭井二矿保留煤柱宽度提出了合理的建议.实践证明,采用现场实测和数值模拟相结合来确定保留煤柱宽度是一种科学、有效的方法.

沿空留巷巷旁支护设计及实施

为解决煤矿综采工作面回采率低、煤炭资源浪费的问题,采用沿空留巷技术的无煤柱开采尤为重要。在对煤矿综采工作面沿空留巷顶底板地质条件分析的基础上,提出了针对沿空留巷巷旁支护的总体思路,并完成了针对巷旁支护的方案设计和灌浆、喷浆实施方案。最后,从经济效益角度说明了沿空留巷支护后的效果。

深井沿空掘巷煤柱合理宽度确定及支护参数优化

为了解决顾桥煤矿深部巷道小煤柱沿空掘巷的支护难题,根据顾桥煤矿1121(1)综采面回风巷的工程地质条件,采用数值模拟方法对5,8及10m三种不同宽度煤柱条件下的围岩应力分布规律进行了模拟研究。结果表明:在相同的地质及采矿条件下,8m煤柱的应力峰值最小、5m煤柱的应力峰值最大,说明该巷道合理的煤柱宽度应为8m。同时对该巷道锚索网支护进行了设计,巷道支护实践及矿压观测结果表明,1121(1)综采面回风巷采用所确定的合理煤柱宽度及锚索网支护参数,有利于保持煤柱及巷道围岩的稳定。

梧桐庄矿墩柱式沿空留巷巷旁支护技术研究

为减少回采工作面所留设的煤柱损失和缓解掘进和回采作业接替的紧张关系,基于理论分析、现场实测资料,提出一种自适应荷载巷旁支护体(墩柱)进行沿空留巷技术方法。通过建立沿空留巷围岩力学模型,推导出沿空留巷巷旁支护阻力的理论计算公式,并经现场矿压监测,分析研究了沿空留巷试验巷道在回采期间的围岩变形特征、墩柱受力及变形特征。结果表明:在墩柱式沿空留巷中,巷道顶底板、两帮变形量最大值分别为400、310 mm,变形后断面积能满足通风和巷内瓦斯抽采的空间需求;墩柱最大压力为25.4 MPa,墩柱最大下缩量为256 mm,既在墩柱的承载能力范围内,又满足前期切顶与后期支护的要求,可缩性墩柱支护体能在沿空留巷中取较好的留巷效果。

沿空掘巷合理煤柱宽度综合分析与确定

在总结分析经验法、理论计算法、数值模拟法、现场实测等确定煤柱宽度方法优缺点的基础上,提出了采用现场实测和数值模拟相结合的方法来确定保留煤柱宽度。根据石炭井二矿生产实际,分别对巷道开挖前后,不同煤柱宽度下围岩应力、变形进行了模拟,同时利用21053工作面异型煤柱的有利条件,对不同煤柱宽度下巷道围岩变形、支护结构受力等进行了实测。经过对监测数据的分析,得出了巷道围岩变形、支护结构受力与煤柱宽度之间的关系,结合数值模拟结果,确定了石炭井二矿煤柱宽度。

沿空巷道基本顶断裂结构影响窄煤柱稳定性分析

为掌握基本顶断裂结构对窄煤柱稳定性的影响规律,通过理论分析和数值模拟分析建立了沿空掘巷围岩结构力学模型,可知沿空巷道基本顶存在3种断裂结构形式,基本顶断裂线位于不同位置时,巷道围岩应力、煤柱应力及变形差异较大;断裂线位于巷道正上方时对巷道维护不利,断裂线位于窄煤柱外侧时对巷道维护有利。结果表明:燕家河煤矿8105运输巷中心线距采空区边界8.5 m,护巷煤柱宽6.5 m时,巷道顶底板、两帮最大移近量分别为420、600 mm,有效保证了沿空巷道稳定性。

缓倾斜中厚煤层混凝土沿空留巷工业试验

为在缓倾斜中厚煤层综采工作面沿空留巷,提高资源回收率,提出用泵送混凝土作为巷旁充填材料、充填体两侧用单体液压支柱临时支护、采空区侧用锚索加强支护的联合支护方案.对混凝土充填材料进行了配比试验,根据岩层控制理论确定支护参数,在金刚煤矿3117综采工作面进行了工业试验.试验结果表明:普通混凝土巷旁充填,辅以单体液压支柱作为临时支护,可以弥补混凝土初期强度低的缺点,能有效控制顶板岩层.

望峰岗煤矿沿空留巷Y型通风无煤柱开采技术

为解决深部高应力、高瓦斯条件下的煤矿生产接替困难,在淮南望峰岗煤矿-720 m水平5121B10工作面回风巷进行无煤柱沿空留巷、Y型通风工业试验,在回风巷内进行锚网索带联合支护,在巷道的采空区侧进行高水速凝材料巷旁充填支护。现场实践表明:无煤柱留巷能使巷道处于支承压力降低区,充填体能有效隔离采空区瓦斯,采用Y型通风能大量减少工作面上隅角瓦斯积聚。从围岩变形来看,留巷侧顶底板比煤体侧顶底板的位移量大22%左右,上帮煤体侧最大位移约占两帮位移的65%,支护体能有效地维护留巷的基本稳定,实现深部矿井安全高效连续开采。

铜川矿区区段煤柱宽度优化研究

针对铜川矿区区段煤柱宽度偏大、采区采出率偏低等生产实际,综合采用现场实测、理论计算、经验公式、数值模拟等方法进行了煤柱宽度的优化研究。理论分析与实测表明,在目前的工字钢梯形棚支护条件下,区段煤柱靠近巷道侧的塑性区宽度为4-5 m,靠近采空区一侧的塑性区宽度为5.2 m,煤柱内部弹性区宽度按2.5-4.6 m考虑为宜。据此结合该矿区当前的开采深度,通过离散元数值软件进行了不同煤柱留宽的效果检验,最终确定在工字钢架棚支护的条件下,区段煤柱的合理留宽为20 m。

深井强冲击倾向性厚煤层无煤柱沿空掘巷技术

为了解决深部矿井具有强冲击地压倾向性的厚煤层煤柱承压大、煤柱冲击地压防治难等问题,华丰煤矿在1411工作面对垂直完全无煤柱沿空掘巷布置方式进行试验,对1410下平巷与1411上平巷留设窄煤柱沿空掘巷所造成的巷道变形量大、冲击地压大进行了治理。矿压及微震观测数据表明,巷道顶底板变形量减少131.5 mm,矿震等级、释放能量及次数明显下降,里氏0.8级以上的矿震减少87%,释放能量减少96%。

综放工作面沿空留巷无煤柱开采技术

为得到综放工作面沿空巷道围岩活动规律,以成庄煤矿4311综放工作面为研究对象,研发新型高水速凝材料,建立远距离输送浆液系统,采用理论分析的方法,对充填体的关键参数进行确定,通过现场观测掌握留巷围岩活动规律,通过在留巷内采取高强锚杆索支护技术,并在充填袋内布置钢筋梯梁,控制留巷巷道及充填体变形。研究结果表明：留巷顶板支承压力在工作面后方15-40 m达到峰值,工作面后方150 m迅速减小,最终在工作面后方300 m处达到稳定,约为7 MPa;充填体内部应力随与工作面距离增大而缓慢增加,工作面后方10 m左右开始变化,工作面推过80 m以后,应力趋于稳定,最终充填体内部相对应力不超过4 MPa。

薄煤层坚硬顶板沿空留巷防漏风柔性支护技术

为解决薄煤层坚硬顶板条件下沿空留巷内新鲜风漏向采空区,引起采空区发火的问题,建立了坚硬顶板沿空留巷力学结构模型,提出矸石带+钢筋+喷浆的巷旁柔性支护方式,并采用实验室试验的方法验证了该支护方式的支护效果,同时在姜家湾煤矿2109巷道进行现场试验。结果表明:矸石带+钢筋+喷浆的巷旁柔性支护方式具有较好的可缩性,在顶板早期运动阶段,允许顶板产生一定变形释放压力;而在后期运动阶段,喷浆材料能较好地附着在支护体表面,顶底板、两帮最大移近量分别为230、170 mm,巷道内CO含量为0,消除了采空区发火的隐患。

数值模拟确定沿空掘巷合理煤柱宽度

运用数值模拟的方法,采用FLAC3D程序对窄煤柱沿空巷道围岩的应力场和位移场进行了计算,确定合理的煤柱的宽度,并根据掘进与回采期间的实测结果分析,选择5m煤柱作为窄煤柱护巷能够保证巷道使用安全,为窄煤柱沿空巷道合理煤柱的留设提供一定的参考。

综放沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

针对淮南新区13煤,应用FLAC软件模拟综放沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移量的大小,并结合"软"、"中硬偏软"两个具有代表性的煤巷进行的工业性试验,进一步总结出这类煤层综放沿空掘巷要留设的最佳煤柱宽度及特殊的支护手段,对这类巷道的锚杆支护技术有极大的参考价值。

基于能量耗散理论沿空掘巷煤柱宽度留设探讨

以开滦东欢坨矿2327工作面回风巷为工程背景,基于能量耗散理论进行沿空掘巷煤柱宽度留设研究。利用热力学第一定律和广义胡克定律构建能量耗散力学模型,揭示煤岩体破坏的内在机理,即岩体单元耗散能超过自身临界值是煤岩体发生破坏的根本原因,基于极限平衡理论计算煤柱合理宽度为4.71 m;利用FLAC^(3D)二次开发,进行不同煤柱宽度能量耗散数值模拟,确定5 m煤柱为能量耗散峰值拐点,为合理的煤柱宽度,可为矿井实际生产提供指导。

人工强制放顶沿空留巷技术及其应用

工作面沿空留巷采用人工强制放顶留巷方法,配合顶板观测和加强支护措施,使该留巷方法获得成功,并收到了明显的技术、经济效益。

李雅庄煤矿充填沿空留巷及支护设计应用

以李雅庄煤矿2-616运输顺槽充填沿空留巷加补强支护为工程背景,采用理论分析和工程实践的方法对运输顺槽留巷参数及支护方式进行研究,最终确定混凝土墙体断面尺寸为3200 mm×2000 mm,采用半原位沿空留巷的方式,最终留巷宽度为4800 mm。给出的补强支护方式获得较好的留巷支护效果。实践表明在工作面后方30 m左右变形速率最大。在工作面后方120 m以外巷道变形量趋于稳定,顺槽累积变形量较小,满足留巷巷道使用要求。

屯兰矿18405工作面沿空留巷技术应用

屯兰矿18405工作面轨道顺槽采用沿空留巷技术作为下一个工作面顺槽使用,分析了现有巷道支护方式的不足,根据工程经验针对两段巷道内分别进行补强支护,确定了各项支护参数。同时,确定了工作面采空区侧充填体参数,并对充填区域围挡空间进行了相应的设计。18405工作面沿空留巷技术取得了良好的经济效果,提高了资源回收率,有着广泛的推广应用前景。