Investigation into the deformation of a large span roadway in soft seams and its support technology

We investigated the deformation failure mechanism of surrounding rock from the aspect of engineering support for a roadway in seams with soft roofs and soft floors and observed the large displacement of the roadway in these soft seams.The result shows that the deformation area is quite large,and settlement of the roof is evident and displacement of the side walls is also obvious.We considered rock bolt-cable coupling for roadway support in seams with soft roofs and floors,in which the cable should be fixed at key positions.As well,we designed an optimal scheme to support a roadway in soft seams of the Shizuishan Second Mine in Ningxia,China.Field monitoring results show that bolt-cable coupling support has achieved the aims of roadway stability control and minimizes deformation.

深部顶板夹煤层巷道变形破坏分析及其控制

为了探究深部顶板夹煤层软岩巷道大变形破坏问题,以平煤六矿三水平戊二胶带运输巷为工程背景,开展夹煤层巷道围岩破坏分析及控制对策的研究。首先,构建原支护体系组合拱力学模型,推导出直墙半圆拱形巷道稳定判别式;其次,提出“锚网索-梁-注浆-组合砂浆锚索”联合返修控制对策,即沿戊8煤层顶板进行巷道扩刷,采用锚网索、梯子梁完成基本支护,对围岩进行深浅孔注浆加固、顶板及两帮关键部位布置组合砂浆锚索等加强支护,并通过数值模拟分析返修前后应力、位移场分布特征;最后,开展工业性试验,并监测矿压。结果表明:两帮及顶底板最大收敛量分别为93、112 mm,后期变形速率均低于1 mm/d,围岩变形得到有效控制,返修效果良好。

层理劣化影响下破碎顶板巷道变形机理及控制研究

为解决层理劣化的破碎顶板下巷道支护难题,以辛置煤矿东四运输延伸巷为工程背景,研究了该巷道层理劣化的顶板变形破坏规律,提出了相应的支护对策,并进行了现场应用。采用FLAC3D中的interface单元,建立了含层理的巷道顶板模型,分析了层理影响下破碎顶板变形破坏特征,对比了不同支护方案的巷道围岩变形规律。对层理劣化的顶板,高预应力锚杆能充分提高顶板自承载能力,进而降低锚杆支护密度,既能控制巷道围岩变形,亦能提高掘进速度。最终,将提出的支护对策应用于现场,监测数据表明:该支护对策能保证巷道围岩稳定,且有利于提高巷道掘进速度,对类似的层理劣化的破碎顶板下巷道支护提供了参考。

动压影响区松软留顶煤巷道支护技术研究

厚煤层开采工作面回采巷道断面普遍较大,随着矿井采掘深度和开采范围的不断增大,回采巷道围岩控制难度增加,这就需要做好动压巷道围岩变形控制。本文以某煤矿11307回顺为研究对象,分析动压影响下松软留顶煤巷道围岩变形特征及影响因素,并提出具体支护方案。总体来说,采用锚杆索、注浆、钢筋托梁及金属网组合支护顶板,采用锚杆索、金属网组合支护巷帮。工程应用后,11307回顺巷道位移变形量较小,可满足使用需要。

厚煤层泥岩底板巷道底鼓控制技术应用分析

山西汾西正旺煤业31103综放工作面运输巷受矿压、底板软岩等多因素影响底鼓问题突出,给巷道使用及采面正常回采带来困难。若采用巷道底板卸压槽、底板注浆以及底板锚索等方式治理底鼓,则面临耗时长、影响巷道正常使用等问题。经分析研判,决定采用降低运输巷围岩应力为主的底鼓控制技术,即通过切顶卸压改善运输巷围岩受力与降低底板受力的方法。结合现场实际,拟定了切顶卸压技术实施方案,实际应用后,巷道底鼓量控制在102 mm以内,底鼓问题得到有效控制。

三软煤层托顶煤巷道支护技术

针对一矿井井下巷道施工中遇到的工程技术难题,采用钻孔触探法在巷道施工现场对煤层及顶板岩体进行了强度测试,并以工程现场调查为基础,定义了技术难题,分析了三软煤层托顶煤巷道的变形特征。针对三软煤层巷道在截割过程中顶煤冒落的难题提出超前管棚加固的控制方法,并配套采用双层加固、强护表预紧力扩散和平顶U型棚加固的方法形成成套的围岩控制技术开展工业试验。实践结果表明,该技术在三软煤层托顶煤巷道中能够有效控制围岩变形破坏。

倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制技术研究

对倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制难题,阐明了该地质条件下采空侧-顶板-实体煤帮综合护巷机理,针对性地提出了采空区侧“U型钢插顶插底+高强锚索补强+金属网挡矸护帮”、留巷顶板“槽钢桁架锚索+切顶锚索+单体柱撑顶”、实体煤帮“槽钢桁架锚索强力锚固”的综合控制技术;提出了布孔形式、布孔间距及角度、布孔深度、装药参数及封泥长度等爆破切顶参数。现场结果表明:9.5 m深度的切顶孔利于倾斜软硬交互岩层切顶留巷围岩控制,切缝侧顶板与实体煤帮稳定后的最终变形量约为192 mm与119 mm,保证了下工作面安全回采。

三软煤层巷道掘进防漏的顶预防性注浆技术研究

某矿3130巷沿着13号煤层底板掘进,13号煤层为典型的三软煤层,顶板冒落及变形量大问题较为明显,特别是3130巷掘进至1 560~1 620 m范围内时,受区域褶曲构造影响顶板破碎、裂隙发育,巷道冒顶风险更为突出。因此,提出采用注浆方式对顶板进行超前加固的预防性措施,提高顶板稳定性及承载能力。依据3130巷围岩特点并结合以往注浆经验,提出使用管棚注浆方式加固顶板岩体,并具体设计超前注浆加固技术方案。现场应用后,巷道掘进期间顶板始终保持稳定,未出现冒顶、片帮等问题,同时巷道围岩变形量整体较小,围岩变形控制效果显著。

特殊条件下大采高工作面回撤通道稳定性控制研究

为了实现特殊条件下大采高工作面设备快速安全回撤,以赵庄矿5310工作面回撤通道为工程背景,综合采用现场调研、数值模拟、理论分析等方法,研究了基本顶不同断裂位置和周期来压步距对回撤通道的影响,进而确定合理的回撤通道位置;根据回撤通道赋存特征和围岩条件,坚持"顶帮协同控制"的原则,在提高支架初撑力的基础上,顶板采用全锚索支护、煤帮为锚网索联合支护。现场监测表明,该支护方案能够实现工作面设备顺利回撤,可为类似条件下工作面回撤通道的稳定性控制提供借鉴和参考。

大倾角三软厚煤层综采工作面旋转开采技术

为减少煤炭资源损失,对潘北煤矿在大倾角(30°)三软厚煤层工作面进行旋转开采技术,设计了进刀比为1∶3的旋采方法及旋采关键技术方案,即对运输巷和回风巷进行超前刷扩和单体挑棚支护,以便调整转载机与带式输送机方向,保持工作面等长;在液压支架与刮板输送机间连接防滑千斤顶和锚链,以减少刮板输送机下滑量,保持综采机组整体稳定性;采用顶板铺链网并在架头连接工字钢,加强顶板管理,防止片帮、冒顶发生。实践结果表明,旋转开采技术的实施保证了大倾角三软厚煤层工作面的安全高效开采。旋采期间日产量达正常综采期间的93.1%,旋转开采经济效果良好。

三软煤层综放工作面覆岩垮落及裂隙导水特征分析

通过大南湖一矿三软煤层工程地质条件及煤岩物理力学参数的综合分析与测定,开展了对应条件下的物理相似模拟,分析了综放工作面围岩运移及覆岩破坏高度,探索了现场支架实测阻力与覆岩裂隙导水位置、导水量间的关系。综合分析表明:1303综放工作面顶板垮落带高度为20 m,模型表面裂隙延伸高度观测结果与3D钻孔电视合成的钻孔内壁破裂剖面揭示出的裂隙延伸高度均为98 m,与经验公式计算基本一致。工作面超前影响范围随开采范围而增大,最终趋于稳定。1303综放面工作面划分为两个较为明显的压力集中区,工作面裂隙导水量、导水位置与压力集中区中支架压力变化相关,覆岩裂隙导水显现的位置处在工作面中下部顶板压力集中显现区(2区)的位置几率较大。建议1303工作面提前疏放上覆含水层以及老窑积水的同时,加强对两个压力集中区(1区和2区)的监测,尤其是2区,密切关注架后顶板垮落情况与工作面淋水量变化,及时的给出来压预警与导水位置及导水量预测。

松软煤层及砂岩顶板水力挠动卸压增透效果对比分析

为了考察水力挠动措施对软煤及砂岩的卸压增透效果,克服采取高压注水进行煤层瓦斯增浓提效的盲目性。采用自行设计改造的"真三轴水力挠动-瓦斯渗流实验装置"对正方体砂岩及松软煤样试件进行了水力挠动实验。根据泵注压力实时演化曲线分析掌握了2种试件注水过程中裂隙发育、延展规律:泵注过程中砂岩试件经历压裂—多次压裂—完全破裂,最终被高压水完全压裂,其内部裂隙得到充分扩张、衍生,最终相互贯通的裂隙网形成;相反,软煤样试件则经过压裂—压实—闭合,最终被压实闭缝,内部裂隙网络未能展开连通。基于挠动前后渗透率分析对比的基础上实验验证了水力挠动措施对2种试件的适用性:挠动后砂岩试件的渗透率成百倍增加,而软煤试件的渗透能力几乎丧失。与模拟实验相对应,在试验井松软煤层及顶板砂岩中分别布置钻孔进行高压水挠动,措施后采用相关指标对挠动后的瓦斯抽采效果进行了考察:砂岩挠动钻孔措施后的抽采流量、浓度及纯量大幅增加,衰减系数急剧下降;而煤层挠动钻孔相应指标则呈相反趋势。实验结果及现场工程实践均表明:水力挠动作用下砂岩内部发生脆性变形,持续高水压作用下裂隙较好地发育、延展、贯通,较发育的网络系统形成,为下部煤体瓦斯解吸、扩散和运移提供了畅通的流动通道。相反,尽管挠动初期松软煤体内部出现裂隙,但随着注水持续,煤体发生塑性变形,水与煤体形成的煤泥堵塞了天然及人造裂缝(隙),软煤逐渐被压实,瓦斯流动性弱化,渗透性降低。研究成果表明转移挠动对象松软煤体至其坚硬顶板是松软煤层卸压增透的有效途径之一,应用于不适宜采用水力挠动的低透气性突出煤层有望取得较理想的瓦斯治理效果。

大倾角“三软”突出煤层回采巷道顶板监测与支护

随着大倾角"三软"突出复杂煤层开采深度及巷道断面的不断增加,回采巷道的支护问题日趋严重。通过对李子垭南二井3102回采巷道顶板的监测分析,对回采巷道断面及支护参数进行优化,使其回采巷道能够适应"三软"突出复杂煤层条件,有效控制回采巷道的变形、破坏,提高围岩稳定性。

三软厚煤层综采工作面采动应力分布规律研究

由于采动应力会导致煤层顶板垮断冒顶、巷道底鼓以及冲击矿压和煤与瓦斯突出发生,因此采用现场应力测试和数值模拟相结合的方法,研究了焦家寨煤矿三软厚煤层综采面采动应力分布规律,结果表明：距离工作面0—12 m为超前支承压力降低区、12—40 m为增高区、40 m以外为稳定区,应力集中系数为1.4-1.7;侧向支承压力在0—14 m形成应力降低区,在14—36 m形成应力增高区,36 m以外进入应力稳定区。

大倾角硬顶软底软煤走向长壁综放开采集成技术

针对硬顶软底软煤大倾角煤层埋藏条件复杂、开采难度大的条件,通过工作面"三机"配套、超前预爆破、回采工艺、巷道优化布置、矿山压力监测、工作面安全管理保障技术集成体系的应用,解决了该类煤层走向长壁综放开采难题,取得了良好经济社会效益。

大倾角三软煤层放顶煤支架选型及三机配套

在深入分析大倾角煤层放顶煤开采液压支架选型及三机配套的关键技术问题,特别是三软煤层开采技术的基础上,结合实际生产和使用情况,对4种液压支架的使用进行比较,并对采煤机和刮板输送机防滑等难点进行分析,为支架选型及三机配套提供了可借鉴的经验。

极软突出厚煤层大采高综采片帮冒顶防治技术

为了解决梁北煤矿在极软突出厚煤层条件下首次采用5.0 m大采高综采一次采全高工艺,实施过程中出现大面积煤壁片帮和端面冒顶的技术难题,采用台阶式采煤等常规防治技术,并针对不同煤层厚度与顶底板条件注马丽散加固材料、自然留底煤及提架控顶等防治技术措施,工作面收尾时采用台阶法刷扩控顶收作技术,保证了工作面的安全高效回采和顺利收作回撤。

淮北矿区三软合并煤层大采高液压支架设计

介绍淮北矿区三软合并煤层赋存条件开采工艺及液压支架选型,针对矿区煤层赋存特点,提出大采高一次采全高的开采方式,针对三软合并煤层的特性对大采高综采液压支架的支护强度、护帮机构、稳定性以及底板比压等问题进行了改进,在三软合并煤层上实现了大采高开采。

顶底板双软型薄煤层工作面矿压显现规律分析

针对顶底板双软型薄煤层综采过程中围岩控制难度大的问题,建立了顶底板双软型薄煤层围岩变形力学模型,并结合现场实际条件,采用FLAC3D数值模拟分析顶底板双软型薄煤层开采过程中围岩塑性区、围岩垂直应力、煤壁前方支承压力的变化规律,得出薄煤层综采时的围岩破坏机理。赵官煤矿1705E工作面实测矿压结果表明:直接顶初次垮落步距为18.2 m;基本顶初次垮落步距为37.8 m,周期来压步距平均为16.0 m;煤壁支承压力在煤壁前方13 m左右明显增大,影响范围为0~25 m;巷道两帮最大移近量为300 mm;巷道顶、底板最大变形量分别为900、500 mm,围岩变形实测数据与数值模拟结果相吻合。

“三软煤层”电磁波吸收特征分析

通过对梁家煤矿两个工作面的坑透试验研究，获得了“三软煤层”的电磁波吸收系数β；应用ＣＴ技术处理得到了工作面吸收色谱图，分析了“三软煤层裂隙、构造的吸收异常特征，取得了较好的地质效果。