小纪汗煤矿工作面顶板破断结构对巷道矿压影响规律研究

针对我国西部矿区脆性煤体上覆厚层基本顶条件下二次采动时巷道围岩整体变形大与支护结构失效的工程难题,运用理论分析和现场实测的研究方法,对巷道上方基本顶破断结构及由此带来的巷道变形规律进行了研究。以工作面基本顶侧向破断的关键块为研究对象,详细分析了巷道上方基本顶结构由一次采动时的固支悬臂梁结构转变为二次采动时的双拱结构而带来的煤柱中的应力演化规律,给出了基本顶侧向破断长度与煤层厚度、基本顶力学特性、上覆载荷和区段煤柱参数的量化关系式,得出了不同破断结构下煤柱载荷的表达式。结果表明:工作面超前段基本顶侧向断裂形成的"双拱"铰接结构是造成该类巷道矿压显现剧烈的主要控制原因,不合理的区段煤柱宽度会诱发叠加应力作用,导致巷道整体变形与支护结构失效。研究结果可为相似工程条件下巷道围岩控制和合理区段煤柱的留设提供借鉴。

浅埋深中厚煤层煤柱留设技术研究

合理煤柱尺寸是保障巷道稳定的关键因素。在浅埋深中厚煤层的工程背景下,针对神东上湾煤矿1-2上煤层巷道煤柱留设问题,运用理论计算、数值模拟等方法,研究了303综采工作面皮带运输巷和辅运运输巷之间护巷煤柱的矿压显现及应力分布特征,确定了合理的煤柱尺寸。研究表明:护巷煤柱设计为15 m,煤柱中部支承压力峰值叠加,煤柱发生破坏;设计为20 m、25 m,煤柱两侧的支承压力能够形成明显的马鞍形分布。考虑到煤柱稳定性和回采经济性,煤柱宽度设计为20 m。

基于改流体放矿技术的放矿口尺寸试验研究

针对无底柱分段崩落法开采中厚倾斜矿体普遍存在矿石损失贫化较高的问题,提出了改流体放矿技术。其基本原理是在回采进路矿岩接触处设立改流隔离板,以改变矿岩的流动路径并改善放矿条件。通过采用改流体放矿技术,开展了12组改流体放矿物理模拟试验,分析了改流体放矿技术中不同放矿口尺寸对矿石损失贫化的影响。试验结果表明:采用改流体放矿技术,适当调整放矿口尺寸可有效改善放矿效果;放矿过程中,增大放矿口宽度后,改流体结构能够有效改变废石原有的流动路径,防止矿石过早贫化;放矿口高度为3 m、宽度为6 m的方案放矿效果最佳,该方案下矿石回收率为73.61%。