特厚煤层沿空掘巷围岩支卸协同控制技术

针对特厚煤层小煤柱沿空掘巷大范围塑性全煤巷道锚网索的支护难题,以塔山煤矿8204-2小煤柱工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析等方法,揭示了锚杆、锚索对沿空大范围塑性全煤巷道的支护机理。锚杆支护主要作用于浅部二次破碎区煤体,形成浅部连续承载结构;锚索主要作用于深部处于三向受力状态的稳定煤体,形成更大范围的连续稳定承载结构;进一步明确了锚杆、锚索有效长度的计算方法,形成了以高预紧力、高强“锚-网-索”支护为基础,以坚硬顶板井下磨料水射流切顶卸压、巷帮大直径钻孔卸压、底板卸压槽卸压为辅的“支卸协同”小煤柱沿空巷道围岩控制技术体系。工程应用结果表明,试验巷道围岩最大变形量小于700 mm,能够满足使用要求。

特厚煤层小煤柱沿空掘巷支护技术研究

小煤柱沿空掘巷过程中易出现巷道围岩变形大、局部鼓出等现象,针对这一问题,采用理论分析、数值模拟、工程类比的方法,对巷道基本顶破断方式进行了判断,并采用数值模拟分析不同宽度下煤柱的应力及位移变化规律,初步确定了煤柱留设宽度为8 m;对比邻近矿井的沿空掘巷案例,采用工程类比法最终确定了煤柱宽度,并对巷道支护方案进行设计,现场应用效果良好。

两次采动影响下小煤柱巷道切顶卸压围岩控制技术

为解决多次采动影响下留小煤柱巷道矿压显现剧烈、围岩变形量大的问题,提出了“切顶卸压+顶、帮锚索补强”联合控制技术。以贾家沟煤矿10115运输巷为工程背景,分析了切顶卸压位置、高度与巷道围岩垂直应力分布的关系,给出切顶卸压关键参数,并研究了留小煤柱巷道在切顶卸压后受两次采动影响下的矿压显现规律。结果表明:切顶卸压后,煤柱上的应力峰值随切顶深度的增加呈指数降低;10115运输巷在邻近工作面一次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出无变形、缓慢变形、快速变形和围岩稳定的变化规律,本工作面二次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出明显变形和剧烈变形的规律;巷道围岩在受二次采动影响时变形更加剧烈,巷道变形量为一次采动时的3.0~7.5倍。

松软破碎厚顶煤小煤柱巷道围岩控制技术研究

以山寨煤矿3506回风顺槽为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场实践等方法,揭示了松软破碎厚顶煤小煤柱巷道存在围岩变形大、应力高,煤体裂隙发育、围岩稳定性差等特点;提出了“锚杆索高强高阻支护+弱结构卸压”组合围岩控制技术;现场实践结果表明,支护方案优化后,最大顶板下沉量为120.9 mm,最大两帮内缩量为187.4 mm,巷道围岩稳定性得到有效控制,支护效果满足开采生产要求。

浅埋煤层留小煤柱沿空掘巷技术研究与应用

在凤红煤业151302工作面采用沿空掘巷工艺技术,通过理论计算并结合数值模拟,综合分析确定了小煤柱的合理尺寸为5.0 m,同时优化了小煤柱巷道支护参数方案。工程应用结果表明:采用留小煤柱沿空掘巷技术,锚杆索受力远低于破断载荷;巷道顶板下沉位移在200 mm之内,回采帮内位移位小于200 mm,煤柱帮内位移在150 mm之内,巷道围岩和小煤柱皆处于稳定结构状况,整体围岩控制效果良好。

浅埋煤层沿空掘巷小煤柱留设宽度及支护技术研究

为研究浅埋煤层区段留设小煤柱宽度和沿空巷道支护技术,以微子镇矿15103工作面小煤柱沿空掘巷为研究对象,通过理论计算和数值模拟分析确定了小煤柱合理宽度为7 m,提出了掘进期间采用锚杆+锚索联合支护、回采期间采用超前支架加强支护的支护方案。该方案对15103工作面沿空巷道变形有较好的控制作用,取得了显著的效益。

永红煤矿小煤柱工作面瓦斯治理的实践应用

永红煤矿在过去的掘进工作中采用“以岩保煤+水力造穴”的瓦斯防治措施,这种方式存在钻孔施工时间长、作业成本高、瓦斯抽放时间不达标等问题。以永红煤矿3512工作面为研究对象,对“小煤柱掘进+穿层预抽钻孔”分阶段瓦斯治理措施进行了创新设计。应用结果表明,巷道单进月均进尺在161 m,防突效果有效,抽采效果明显,掘进期间瓦斯涌出得到有效控制,经济效益显著提高。

小煤柱护巷技术在厚煤层中的应用

煤矿开采过程中,小煤柱存留的目的就是隔离巷道和采空区,避免采空区内存在的蔓延和危险气体会蔓延到巷道,影响后续开采作业,引发事故。本文以小煤柱护巷机理为切入点,阐述了控制沿空掘巷围岩思路,最终依据工程实例,针对小煤柱护巷技术在厚煤层中的具体应用进行探讨。

大采高工作面小煤柱沿空掘巷煤柱宽度优化及围岩控制技术研究

以马泰壕矿3103辅运顺槽为研究对象,采用现场监测、内外应力场和极限平衡区理论、数值模拟等相结合方法,对大采高工作面小煤柱沿空掘巷煤柱宽度进行研究。研究表明:现场监测煤柱支承压力分布规律,最终初步设计沿空掘巷留设小煤柱宽度为6~10 m;理论计算显示,小煤柱宽度合理范围为6.0~8.1 m;数值模拟表明,煤柱宽度大于6 m时,煤柱具有一定承载能力,煤柱上方和巷道顶板出现核心弹性区,有利于发挥锚固作用,煤柱宽度越大,应力集中现象越明显,综合考虑小煤柱宽度为6 m。基于此,提出了“锚网索支护+卸压+滞后沿空侧注浆加固+回采期间周期来压附近补强支护”围岩控制技术,现场应用效果良好。

特厚煤层小煤柱稳定性及合理护巷宽度分析

针对特厚煤层小煤柱稳定性差的问题,以一煤矿为例,介绍一种特厚煤层小煤柱稳定性及合理护巷宽度分析方法。首先,将煤矿作业面各岩层密度、抗拉强度等参数录入到FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua)软件内,由该软件自动构建出煤层三维立体模型,之后以此为基础,根据作业面开采情况分别向模型施加一定应力,由软件自动对模型掘进巷道、回采阶段及小煤柱巷道围岩力学特性进行分析,以寻找出整个巷道内的薄弱点,最后根据力学特征分析结果,设计出最佳的小煤柱巷道支护方案,提升整个特厚煤层的稳定性,防止煤矿开采过程中出现巷道坍塌等问题,具有一定的应用价值。

老空区瓦斯对小煤柱采面上隅角的影响与治理研究

为消除邻近老空区积存瓦斯对小煤柱回采工作面上隅角的影响,以山西三元煤业股份有限公司下霍煤矿2305回采工作面为原型,基于老空区瓦斯运移规律研究得出的结论,设计选用钻孔、并联现采采空区抽采支管、敷设专用管路3种方法进行抽采对比试验,分析不同抽采形式和抽采流量对老空区瓦斯的治理效果。结果表明:回采工作面进入8m小煤柱区域后,老空区瓦斯通过顶帮裂隙流向现采工作面,上隅角瓦斯体积分数明显上升;抽采前,老空区内瓦斯运移规律为回采工作面附近的瓦斯向现采采空区抽采口附近运移,抽采后,老空区内瓦斯运移规律为回采工作面附近的瓦斯仍有小部分向现采采空区抽采口附近运移,大部分由内侧向外侧抽采口运移;采用专用管路抽采老空区内积存瓦斯效果较好,可以明显改变老空区内瓦斯运移方向,现采埋管抽采瓦斯体积分数随老空区抽采管路瓦斯体积分数的下降而下降,两者具有强相关性,该抽采方式可有效消除小煤柱回采区域上隅角受老空区内积存瓦斯的影响。

特厚煤层动压巷道小煤柱护巷技术应用

以A特厚煤层煤矿39204工作面为例,介绍一种适用于特厚煤层动压巷道的小煤柱护巷技术。采用FLAC3D数值模拟软件对特厚煤层动压巷道围岩应力分布及变形情况进行仿真分析,结合小煤柱动压巷道控制理论,设计了特厚煤层小煤柱动压巷道控制方案,并将该方案应用于A特厚煤层煤矿工程实践,确认所提出的特厚煤层动压巷道小煤柱护巷技术具有较强的可行性。

龙王沟煤矿612辅运顺槽小煤柱尺寸优化设计

为了提供工作面煤柱回采率,有利于矿压控制以及资源回收,龙王沟煤矿通过技术研究,对612辅运顺槽围岩力学性质进行分析,并利用数值模拟的方法在不同工况条件下预留煤柱应力以及围岩变形进行分析。研究结果表明:612辅运顺槽煤体抗压强度平均值19.25 MPa,应力场类型为σ_(v)>σ_(H)>σ_(h)型应力场,确定612辅运顺槽预留小煤柱宽度为8.5 m,在该煤柱宽度下卸压前后巷道顶底板移近量在300 mm以下,两帮移近量在400 mm以下。

综采工作面沿空掘巷小煤柱巷帮注浆加固技术实践

为改善综采工作面工作环境,增强巷道稳定性,晋能控股煤业集团塔山矿8230工作面8m小煤柱采用注浆加固破碎围岩,提高煤柱强度,改善围岩结构。注浆加固方案设计如下:煤柱注浆钻孔呈“三花”布置,封孔材料与注浆材料为无机双液注浆材料,注浆压力不大于5MPa。矿压观测结果表明,未注浆加固区段煤柱侧最大变形约0.8m,注浆加固后煤柱侧最大变形小于0.1m。通过对小煤柱进行注浆加固,可保证巷道围岩的完整性和稳定性,确保工作面安全生产。

特厚煤层综放开采小煤柱巷道支护技术研究

特厚煤层综放开采时巷道更容易变形,对支护方案提出了更高的要求。在对某特厚煤层进行概述的基础上,结合煤层实际情况设计了小煤柱巷道支护的技术方案。方案主要是使用锚杆、锚索、W型钢带、钢筋网、金属网等进行联合支护,锚杆和锚索的规格型号分别为Φ22 mm×2400 mm和Φ21.8-1×19-6300(或4300)mm。巷道破碎区域可以使用W型短节钢带、矿用工字钢、高强度蝶形托盘等进行强化支护。通过实践观察,发现巷道围岩变形量在可以接受的范围内,锚杆和锚索的预紧力也在理想范围内。支护方案有效保障了小煤柱巷道的稳定性。

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。

中厚煤层小煤柱沿空掘巷控制技术与应用

以成庄矿回采面53151巷地质条件为工程背景,拟定采用小煤柱沿空掘巷技术,现场留设6.0 m煤柱;采用“深孔预爆破卸压+锚网索补强支护+滞后注浆加固”多重支护手段;矿压监测数据表明,该巷道围岩处于稳定状态,支护措施合理有效。

云岗矿小煤柱工作面煤柱尺寸及围岩支护研究设计

云冈矿为解决煤矿存储量大、服务年限有限、采掘接替紧张的问题,在12号煤层404盘区推行小煤柱工作面开采工艺。为合理设计工作面小煤柱工艺下煤柱宽度及小煤柱围岩支护办法,借助FLAC3D计算软件,对8413工作面进行建模,模拟分析掘进中不同宽度煤柱内的垂直应力分布情况、水平位移场分布情况,综合考虑,确定设计小煤柱宽度为6 m。此外,对于具有一定埋深的巷道,还需进一步做支护设计,文章采用“锚杆+锚索+钢带+钢梁+金属网+喷浆”支护方案对8413工作面沿空巷道进行支护设计,巷道断面为3.6 m×2.8 m(宽×高),现场实际应用表明,采用该设计小煤柱工作面开采工艺及巷道支护方案,实现了12号层404盘区8411、8413工作面安全高效的回采工作。

永红煤矿小煤柱沿空掘巷围岩控制技术应用研究

针对永红煤矿工作面之间留设较宽煤柱时巷道因应力集中而破坏严重及资源浪费的问题,通过理论分析和数值模拟等方法,研究了沿空掘巷覆岩结构特征,提出小煤柱巷道围岩非对称耦合支护技术。研究表明,3306运输顺槽合理煤柱宽度为9 m,采用高强加长锚杆索对顶板和煤柱帮进行强力支护,有效控制巷道底鼓和非对称变形难题;掘进期间巷道变形不明显,回采期间顶底板收缩最大586 mm、两帮收缩最大972 mm,巷道围岩变形可控,说明强力支护技术对小煤柱巷道的控制有效,确保了工作面安全回采,也为相似条件下工程实践提供技术参考。

小煤柱沿空掘巷围岩控制技术在成庄矿大断面巷道条件下的应用

针对晋能控股装备制造集团成庄矿护巷煤柱尺寸过大、资源回收率低等诸多问题,以4317工作面为工程背景,采用理论计算与工程类比相结合的方式,确定最优煤柱尺寸,提出巷道锚网索支护方案,并对巷道破碎段预注浆加固技术、临近硐室充填技术进行研究。现场应用表明:43172巷顶底板移近量不超过90 mm,两帮移近量不超过160 mm,巷道围岩变形控制效果良好。