Top-coal deformation control of gob-side entry with narrow pillars and its application for fully mechanized mining face

A mechanical model to control the top-coal deformation is established in accordance with the structural characters of the gob-side entry surrounding rock for the fully-mechanic top-coal caving; the analytical solution of top coal roof-sag curve is deduced with Winkler elastic foundation beam model. By means of a calculating and analytic program, the top coal roof-sag values are calculated under the conditions of different supporting intensities, widths of narrow pillars and stiffness of top coal; meanwhile, the relationship between the roof-sag values and supporting intensity, width of narrow pillars and stiffness of top coal is analyzed as well. With the actual situation of the gob-side entry taken into consideration, the parameters of top-coal control are determined and a supporting plan is proposed for the top-coal control,which is proved to be reliable and effective by on-site verification. Some theoretical guidance and advice are put forward for the top-coal deformation control in gob-side entry for fully mechanized top-coal caving face.

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。

深埋薄基岩下区段煤柱工作面综放开采可行性研究

赵固二矿在对二1煤层回采过程中,使用分层开采并留设较宽的区段煤柱。矿井拟对区段煤柱进行回采,以赵固二矿二盘区里侧煤柱工作面为工程背景,通过岩石物理力学测试、煤体裂隙观测及顶煤冒放性评价对工作面综放开采适应性进行综合分析,得出煤柱受临近工作面回采影响,裂隙发育,顶煤强度低,顶煤冒放性评价为好;针对深埋薄基岩等条件下煤柱综放开采进行了安全论证,得到了二盘区里侧煤柱工作面可实施综采放顶煤工艺的结论,并进行现场工业性试验,目前已实现安全回采。该研究可为实现区段煤柱综放开采提供成熟方案。

切顶卸压自动成巷无煤柱开采方案设计与效果评价

针对某煤矿存在巷道顶板压力大、煤炭资源回收率低等问题,制定了顶板预裂切缝的实施方案,设计了巷道临时支护方案,通过实际试验,结果表明:底鼓量约为98 mm,巷道顶板下沉量约为177 mm,实体煤帮变形量约为88 mm,采空区帮变形量约为125 mm,两帮和顶板的收缩率分别为4.26%,8.6%,降低了顶板压力,延长了矿井的使用寿命,共产生营收约890万元。

工作面停采煤柱宽度的确定与实践

燕子山矿采用宽煤柱方式护巷,煤柱宽度约60 m,造成资源的严重浪费。通过对回风巷的受力变化规律进行监测分析,得出工作面回采对巷道压力影响的临界距离为35 m。以此为依据,在综合考虑8210工作面特殊性的基础上,分析得出该工作面最佳停采煤柱宽度为38~45 m。为检验8210工作面煤柱宽度,该矿在回风大巷开展了顶板钻孔窥视工作,检测顶板煤层回采期间和停采后的变化情况,窥视检测结果表明,工作面留设38~45 m煤柱宽度能够保证巷道围岩的稳定性,是安全可靠的。

深井强采动工作面煤柱及回采巷稳定性控制技术研究

【目的】深井大采高工作面沿空掘巷后所留设的煤柱稳定性差,沿空巷道在服务周期内受集中应力及采动影响作用变形严重,围岩变形控制难度大。对深井强采动工作面煤柱及回采巷稳定性控制技术进行研究,可有效解决上述问题,实现煤炭资源安全高效开采。【方法】以刘庄煤矿一水平采区为工程背景,通过试验及现场调研对其进行地质力学评估,确定一水平采区围岩力学特性及松动破坏范围,通过数值模拟分析煤柱及沿空巷道破坏变形的主要原因。【结果】结合数值模拟研究提出“爆破切顶与注浆加固”相结合的围岩稳定性控制技术,通过理论分析确定了爆破切顶的高度为23.6 m,炮孔的间距为1.5 m。【结论】进行了现场工业性试验并对应用效果进行了监测,现场试验监测结果表明,采用爆破切顶与注浆加固控制技术后,131304工作面煤柱受采动影响后稳定性良好,131306沿空掘巷围岩稳定性得到有效控制,研究结果可为同类工程提供参考。

切顶卸压留小煤柱护巷技术研究与应用

针对综放工作面留小煤柱巷道围岩变形破坏严重的问题,结合付家焉煤业10102回风顺槽实际工况,对采用切顶卸压留小煤柱护巷技术进行研究应用,可以快速平衡和转移工作面回采形成的支承压力,缩短了等待采空区稳定的时间,快速进行下一工作面的巷道掘进,有效缓解接替紧张的压力,实现快速布置工作面,提高了效率。

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。

特厚煤层综放工作面沿空掘巷小煤柱留设与支护研究

为研究特厚煤层综放工作面沿空掘巷留设小煤柱的合理宽度,以塔山煤矿8117工作面回风巷为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场实测相结合的研究方法进行研究。研究表明:相邻工作面采空区稳定后煤体侧向支承应力降低区范围为0~13.7 m,煤柱宽度在8 m以下可确保8117工作面回风巷处于应力降低区,有利于巷道围岩的稳定;煤柱宽度大于8 m时,煤柱内弹性区随煤柱宽度的增加而增大,煤柱中部垂直应力开始超过原岩应力;最终确定采用8 m小煤柱。现场观测表明,留设8 m煤柱时,8117回风巷在掘进和回采阶段巷道两帮移近量和顶底板下沉量较小,煤柱可以有效支撑顶板、控制围岩变形。

切顶块体充填巷帮留巷工艺及安全开采实践

针对破碎顶板、高瓦斯、大埋深等复杂情况时的沿空留巷问题,结合某矿工作面实地工况,提出切顶块体充填巷帮成巷技术方案以及围岩稳定控制技术方案,通过对巷道矿压的监测,测量结果显示:切顶块体充填方案有利于无煤柱挖掘方案发展,使区段煤柱的回收更加充分,矿产资源的回收比显著提升,有效解决开采面交替的紧张情况,产生的经济效益约2960万元。

露天转地下开采境界顶柱隔离层厚度理论算法的确定

结合具体矿山工程实际,采用了多种理论计算方法确定矿山的境界顶柱隔离层厚度,对各理论计算方法的模拟工况数值进行分析,从而确定了结构力学简化梁法的理论计算模式较为适合用来确定该矿山境界顶柱隔离厚度,为矿山的生产实际提供了一定的参考。

近距离煤层错层位切顶卸压护巷技术

针对近距离煤层开采时,上层煤开采会对下层煤产生采动影响,导致下层煤邻近回采巷道围岩变形等问题,提出了近距离煤层错层位切顶卸压护巷技术。分析了错层位切顶卸压护巷技术原理,推导出近距离煤层错层位切顶高度的计算公式,给出错层位切顶的关键参数,研究了错层位切顶卸压护巷效果。结果表明:通过错层位切顶主动调控顶板断裂位置可缩短悬臂梁长度,同时切落后的岩石因受到采空区与夹层的缓冲作用减少能量向下传递,有效保护了下层巷道的围岩稳定;错层位切顶高度的确定需考虑顶板垮落的矸石对本层位空区与下分层空区的充填效果,以及层间岩石的垮落影响。现场工业性试验发现,错层位切顶后,动压巷道底鼓量由3.0 m降至0.5 m左右,降幅为83%。

综放工作面小煤柱动压巷道切顶卸压-锚注加固协同控制技术研究

针对多层坚硬顶板综放工作面留小煤柱巷道围岩变形破坏严重的问题,提出了动压巷道切顶卸压-锚注加固协同控制技术。以付家焉煤业10103运输巷为工程背景,通过矿压监测分析了多层坚硬顶板留小煤柱巷道的围岩变形规律,围岩变形经历3个阶段:微变形阶段(超前50 m)、缓慢变形阶段(+50~-125 m)、快速变形阶段(-125 m之后)。结合地质力学测试,揭示了小煤柱巷道的大变形机理主要有3个:留小煤柱巷道围岩力学强度较低、多层坚硬顶板结构失稳产生的大动载、巷道原有支护参数不合理等。基于此提出了切顶卸压-锚注加固协同控制技术,给出了关键参数,并进行了工业性试验,采用该技术后的顶底与两帮变形量分别减小了71.9%与72.4%。

中厚煤层小煤柱护巷切顶卸压技术研究

为避免开采断层上盘煤层对采区煤仓造成采动影响,降低采动压对采区准备巷道的影响,对保护煤柱尺寸进行计算、分析,确定了煤仓保护煤柱尺寸,采取切顶卸压技术对采区煤仓及采区巷道进行保护,为类似地质条件下采区煤仓煤柱尺寸留设提供了宝贵经验。

某轻卡驾驶室碰撞性能仿真研究

以在产某轻卡驾驶室进行正面撞击和双A柱撞击仿真与试验对标分析,对碰撞后驾驶室外形进行扫描,将扫描的点云导入软件与仿真碰撞后模型进行三维重合度对比。同时对关键零部件的变形模式、门框变形量及生存空间等多项指标进行对标,其总体对标结果误差在10%以内,仿真精度高。在新一代轻卡碰撞性能开发中,利用仿真技术,在设计阶段,对正面撞击、双A柱撞击和顶部强度进行了多轮次仿真迭代,深入研究,找到了影响性能达成的关键部位和结构,在传力路径上进行结构加强和优化,其碰撞性能达到了开发目标。

复杂地质条件综放工作面沿空巷道位置优选及支护研究

为解决华阳二矿复杂地质条件沿空巷道变形破坏严重问题,以21306运输顺槽为例,综合运用数值模拟、理论分析、工程类比等方法,探究上区段工作面采空区影响下侧向支承压力分布规律,确定沿空巷道护巷煤柱最佳宽度为6 m,以“高锚固力-高预紧力-强护表”为理念设计锚网索支护方案,沿空巷道围岩整体稳定,保障了工作面的安全生产。

水力预裂硬顶沿空掘巷防控体系与工程应用

针对坚硬顶板条件下沿空巷道回采期间出现的巷道大变形问题,以某矿18506工作面副巷为工程背景,结合弹塑性力学理论建立了沿空巷道护巷煤柱力学模型,分析了煤柱内部不同区域受力情况,求解了合理的护巷煤柱宽度约为10.4 m;采用数值模拟软件对比了掘进与回采期间不同宽度护巷煤柱的围岩应力应变关系,在掘进期间围岩稳定受护巷煤柱宽度的影响不大,在回采期间煤柱宽度的影响作用临界点为11 m,临界点之前煤柱失稳严重、变形量陡增,临界点后煤柱稳定、围岩变形量低;确定了沿工作面倾向方向的最佳切顶位置,即工作面侧切顶对提高护巷煤柱稳定性效果最佳;提出了水力预裂硬顶沿空掘巷防控体系,并进行了工业性试验,改善了煤柱内部应力情况,围岩变形量得到控制。

中深孔爆破在隆回金杏金矿顶底柱回收中的应用

文章对隆回金杏740中段224老采场顶底柱的地质条件、回收方案、中深孔布置、爆破方案等进行了仔细分析,制定合理的回采方案,为顶底柱的顺利回收创造了条件。对于中厚以上稳定矿柱间柱,通过布置采准工程,使用电子雷管、逐孔逐段、中深孔爆破方式进行回收,取得了较好效果,能为中等稳固的同类型矿山提供参考和借鉴。

近距离煤柱下特厚煤层综放开采矿压分析与应用

中煤大同塔山煤矿3-5号煤层30515综放工作面采用综采放顶煤一次采全厚采煤法,开采强度大,煤层结构较为复杂,且首次在上覆近距离采空区煤柱下开采,首次临空隔小煤柱开采,采动破坏影响较为明显,对围岩运动规律、矿压显现、顶板控制等无经验可借鉴。因此,对该工作面特殊条件下矿压显现规律采取理论分析、现场实测等方式,对上覆煤柱集中应力在底板中的分布规律及破坏深度进行理论分析和研究,对塔山煤矿特厚煤层综放工作面开采过程中的围岩活动规律、煤岩层破裂和相关的应力场变化进行监测与分析,对回采过程中超前支承压力分布变化规律进行研究,制定有针对性的顶板控制措施、矿压防治措施,是保证该工作面安全顺利开采的前提条件,对满足塔山煤矿安全生产需要具有重要意义。

孤岛工作面内错尾巷强化支护与现场应用分析

针对煤矿孤岛工作面内错尾巷锚杆+锚索联合支护方案下工作面围岩变形量大、变形速度较快的问题,在对支护现状和原因分析的基础上,提出采用混凝土支柱对内错尾巷进行强化支护,确定混凝土支柱半径为0.3 m,高度为2.2 m。通过数值模拟和工程应用两种手段验证了强化支护的效果,表明工作面进行强化支护后,顶底板移近量和两帮移近量分别较原支护方案减少65%和60%,巷道断面收缩率减少26%。