中深部孤岛工作面窄煤柱沿空掘巷支护技术研究

孤岛工作面沿空掘巷存在围岩变形严重、控制难度大、成本高的问题。以某矿5103回风顺槽为研究对象,运用多种设计方法,综合确定护巷煤柱最佳宽度为6 m;提出顶板围岩浅部基础层、中部承载层和深部强化层多圈层高效支护技术,以长锚杆+柔性锚杆+长锚索为主形成多圈层承载结构。通过在5103回风顺槽进行工业试验表明,巷道围岩变形得到有效控制,取得良好的安全、经济效益,可为相似条件下孤岛工作面的开采提供借鉴。

蚂蚁岛精神在普陀渔区的历史影响——以舟山虾峙岛为例

虾峙岛与蚂蚁岛,同为舟山普陀渔区的悬水小岛,两岛仅一水之隔,住民都傍山靠海、赖渔为生,在新中国初期同为六横区辖属的一个乡。上世纪50年代以来,中共舟山地委先后在蚂蚁岛、虾峙岛黄石进行了渔区民主改革、渔业合作化、渔区人民公社化等试点。虾峙岛和蚂蚁岛那段鲜为人知的你追我赶、相互影响、相互帮扶的社会主义渔区发展历程,充分印证着蚂蚁岛精神在舟山普陀渔区的深刻影响和生动实践,不断丰富着蚂蚁岛精神的历史内涵。

上覆不规则煤柱孤岛工作面冲击地压弱结构法防治技术

为解决上覆不规则煤柱孤岛工作面冲击地压防治问题,分析了国内该条件下导致冲击地压的研究现状;以唐山矿Y484工作面为研究对象,分析得出以上覆不规则煤柱、大埋深、本层煤柱和煤岩层结构为主的上覆不规则孤岛工作面冲击地压的主控因素;提出了通过制造弱结构调控冲击地压主控因素的防冲方法,描述了弱结构的特征及其通过调整应力分布防治冲击地压的原理;采用FLAC3D建立数值模型,分析了上覆不规则煤柱孤岛工作面的变形破坏过程及应力分布规律,使用弹塑性本构模型模拟弱结构,验证了弱结构对冲击地压的防控作用。通过现场工程实践,建立并实施了以弱结构为主的冲击地压防治技术,并通过应力法和钻屑法验证了弱结构对该条件下的冲击地压具有良好的防控效果。

孤岛工作面沿空巷道合理支护参数研究

针对围岩松软采空区下孤岛工作面沿空掘巷支护,本文采用FLAC3D数值模拟软件,对不同支护方案下围岩松软采空区孤岛工作面沿空掘巷支护效果进行模拟分析,研究巷道工作面变形演化特征。研究结果显示,单侧工作面采空和两侧都采空的巷道变形量相似,上部7227工作面采空有利于巷道支护,采用联合注浆加固支护方式对松软破碎围岩巷道效果更佳。

切眼外错下孤岛工作面开采冲击危险性分析及防治措施

受矿井地质条件、开采布局及采掘接续不合理等影响,工作面布置时会留设孤岛工作面,严重影响矿井安全开采。为解决切眼外错下孤岛工作面开采冲击危险的难题,以高庄煤矿3_(上)1105孤岛工作面为例,采用理论分析、数值模拟、数据统计与分析相结合的研究方法,分析了孤岛工作面开采时覆岩结构特征、切眼外错区域应力分布规律以及巷道围岩稳定性。结果表明:切眼外错下3_(上)1105工作面开采期间超前支承应力峰值达到54.1 MPa,基于巷道围岩受力状态及变形量确定了冲击危险区域主要分布在3_(上)1107工作面切眼前后0~30 m范围。针对切眼外错区域采取了大直径钻孔卸压,通过现场监测及检验,微震、钻屑均未超过预警临界值,卸压解危效果良好。

动压影响孤岛工作面巷道围岩“卸-支平衡”协同控制技术

煤矿深部工作面回采过程中,经常受到强开采动压作用影响,矿压显现强烈,巷道围岩变形破坏程度大,尤其对于孤岛工作面,动压影响更加显著,围岩控制难度成倍增加。为了解决深部孤岛工作面强动压影响回采巷道围岩控制问题,以2308工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟、现场验证等方法,首先对巷道围岩结构模型进行分析,确定影响工作面围岩稳定的主要因素;进一步对煤柱宽度和钻孔卸压2种方案进行研究,并根据巷道围岩的实际变形情况,确定巷道围岩的非对称支护参数,实现受强动压影响回采巷道的“卸-支平衡”协同控制方案。经过现场实践验证,2308工作面巷道顶底板移近量为260 mm,两帮移近量为471 mm,巷道围岩的整体性得到增强,变形得到有效控制;采用“卸-支平衡”方案对受动压影响巷道围岩的控制效果显著。

孤岛工作面采空区防火通风技术研究

孤岛工作面采空区防火通风工作高质量落实,对降低火灾事故的发生风险,保障生产安全,有着重要的意义。由于采空区的环境复杂,给防火通风带来很大挑战,需引入新技术和新手段,构建完善的防火通风系统,实现有效的防护。现针对采空区防火通风建设相关问题,展开具体的论述,提出防火通风的策略。

高性能无机注浆材料在“孤岛”工作面巷道加固中的应用

为保证“孤岛”工作面巷道顶板和煤柱结构稳定性,针对工作面两巷在回采过程中受到叠加动压影响,变形严重的问题,采取注浆加固措施,使用硫铝酸盐水泥熟料与生石灰、石膏等材料作为主要注浆原材料进行配比,加入添加剂后改良其可塑性及抗压强度,经过实践验证,加固后,巷道两帮移近量217.5~252.6 mm,顶底移近量达212.3~239.4 mm,巷道变形情况得到控制。

不规则孤岛工作面回采期间应力分布特征分析

为防治不规则孤岛工作面采掘期间因应力集中引起的冲击地压,以二井田煤矿E8104工作面为研究背景,采用GDEM数值模拟软件对E8104工作面回采期间应力分布进行探究,分析受回采影响的工作面应力分布规律及特征。研究结果表明:不规则孤岛工作面开切眼工作后两侧煤柱应力较为集中,受动载影响易诱发冲击地压;回采至首次见方阶段时,两侧煤柱的应力集中程度明显增大,应力值为44.5 MPa,应力集中系数达4.45;回采至二次见方阶段时,E8104右侧的煤柱由于宽度加大,应力水平相对较低,但与E8102采空区之间有明显的应力集中现象,且直角煤柱拐点处的应力值高于邻近位置,应力集中系数高达5.1,开采时应注意采取防冲措施。

孤岛工作面回采巷道围岩加固技术研究

针对15307工作面回采巷道围岩变形量大的问题,通过对巷帮、顶板进行浅孔、深孔注浆,达到提升岩体整体稳定性及强度的目的,为后续巷道围岩变形量控制创造良好条件。通过对巷帮、顶板采用锚索补强,并对锚索进行全长锚固,提升支护体系与围岩耦合效果。现场应用后,15307工作面回采巷道在采面推进期间顶底板、两帮收敛量分别为258 mm、117 mm,整体降低了围岩变形量,表明现场使用的巷道围岩加固技术取得较好效果。

孤岛工作面沿空掘巷合理煤柱宽度数值模拟研究

随着煤矿开采深度的不断增加,井下生产环境逐渐变得恶劣。为了保障生产的正常接续,煤矿经常采用跳采的方式,造成了孤岛工作面的存在。基于已有的研究发现,留设合理宽度的护巷煤柱是维持巷道稳定性的主要方法之一。为了获取柴里煤矿263_下17工作面区段煤柱的合理宽度,采用数值模拟方法,研究了不同时期、不同煤柱宽度条件下,区段煤柱内应力分布情况和围岩表面位移变化情况,确定了263_下17工作面合理的区段煤柱宽度为6 m。经过现场实践验证,263_下17工作面巷道围岩控制方案合理有效,相关经验可以为相似工作面巷道维护提供借鉴。

孤岛工作面回采期间冲击危险性及防冲要求

由于前期矿井局部区域工作面布置不合理,滥开滥采,在矿井末期孤岛工作面形成应力集中区域已是必然。需要做到尽可能避免应力集中区,合理且有效地进行工作面布置,解决在工作面后期开采期间面临的诸多问题及灾害防治,如冲击地压防治、防灭火等。通过对孤岛工作面冲击地压显现、防治现状及影响因素进行分析,发现区段煤柱、底煤厚度、临近采空区等因素均对工作面开采期间冲击地压的产生有较大影响,对煤岩结构与动力灾害关系均做出危险性分析评价,对孤岛工作面回采期间冲击地压区域防范措施做出明确要求。

特厚煤层孤岛工作面初采矿压特征研究

为了掌握特厚煤层孤岛工作面初采矿压特征,以晋能控股煤业集团浙能麻家梁煤业有限公司14203-1孤岛工作面为研究对象,采用微震监测和数值模拟相结合的方法进行了研究。监测结果:工作面超前支承压力影响范围平均为252 m,煤层上方岩影响范围平均为111 m,其中岩层剧烈运动在顶板上方平均35.5 m,煤层底板影响范围平均为94 m,其中岩层剧烈运动在底板下方平均为44 m。监测数据与数值模拟具有良好的对应性及互补性,为安全高效开采提供了技术支撑。

孤岛工作面双侧采空区积水探放技术应用

采空区积水突水严重威胁着矿井的采掘作业安全,建庄煤矿212孤岛工作面两侧采空区均有积水,无疑增加探放难度。通过分析矿井的水文地质条件、埋藏条件、分布特征以及富水性变化的规律,进行采空积水和水头压力计算,判断煤柱承压水头能力,选择在建庄煤矿212工作面胶带运输巷和回风巷分别施工疏放水硐室,每个疏放水硐室施工3个钻孔对两侧采空水进行疏放。结果表明,采空区积水的水头压力分别为0.25 MPa和0.23 MPa,均未超过煤柱承载水头压力,煤柱处于稳定状态。对两侧采空区积水进行探放,消除采空区积水对212工作面巷道掘进产生的水害隐患,实现巷道的安全掘进,为类似采空区水害防治工作提供实践依据。

深部仰采孤岛工作面初采期间冲击地压防治

以霄云煤矿1310工作面为工程背景,通过计算判断悬顶初次破断失稳位置,分析坚硬顶板破断时释放的大量弯曲应变能,并利用FLAC3D数值模拟分析深部仰采孤岛工作面初采阶段的采动应力变化;基于悬顶破断释放的能量和初采期间应力集中系数超过发生冲击地压的临界值,判断深部孤岛工作面初采期间发生冲击地压的可能性较大;通过采取大直径钻孔卸压结合顶板深孔预裂爆破等综合卸压措施对初采阶段冲击危险性进行防治。结果表明:卸压钻孔形成的弱化带破坏了煤体承载结构,使靠近巷道的浅部煤体应力明显下降,且应力峰值向煤体深部转移;爆破对顶板进行损伤破坏,提前释放或转移了坚硬顶板积聚的弹性能,从而降低孤岛工作面初采阶段发生冲击地压的可能性。

孤岛工作面末采时期上覆岩层失稳机理及停采工艺实践

为研究孤岛工作面末采时期上覆岩层失稳机理及控制技术,以塔山煤矿山4#8310孤岛工作面开采为研究地质背景,根据分析得到孤岛工作面全生命周期上覆岩层应力集中应力叠加形式,导致停采撤架期间上覆岩层裂隙发育演化特征相似于工作面的周期来压时上覆岩层裂隙发育规律。同时结合现场实测数据及力学模型演算结果,推算出采位停止位置需至少保留煤柱16.18 m,设定停采位置最终优化为1005 m。利用分析得出的停采期间围岩应力变化规律,对撤退主通道机道顶板进行补强支护,优化停采支护工艺。现场顶板窥视孔影像表明,撤架时期机道顶板变形发生在可控范围内,上覆岩层变形得到了较好的控制,保证了坚硬顶板孤岛工作面停采撤架工作安全高效的完成。

孤岛工作面顶板条带弱化技术研究及应用

为解决王坡煤矿3203孤岛工作面的矿压显现难题,基于巷道变形力学机理,建立顶板条带弱化模型,并应用于工作面运输巷,与未应用的回风巷对比分析巷道围岩变形、区段煤柱应力、支架工作阻力、微震事件。试验结果表明:工作面回采期间,采用顶板弱化技术的运输巷与回风巷相比,顶板下沉量降低26.75%、底鼓量降低36.19%、两帮移近量降低27.63%;运输巷侧煤柱应力随与煤柱距离的增大而增大,仅为回风侧应力的58.00%;运输巷侧支架工作阻力峰值与回风侧相比降低13.30%;运输巷高能量事件减少、低能量事件显著增多,回风巷62.00%的微震事件集中于顶板上方0~20 m,运输巷68.00%的微震事件集中于顶板高位岩层(>20 m)。研究成果可为孤岛工作面安全高效开采提供理论参考。

强冲击危险孤岛工作面巷道外错岩巷布置防冲研究

针对具有强冲击危险的孤岛工作面冲击地压防治问题,从动静载、覆岩结构和统计经验等方面分析了其冲击危险性和防治难点,得出孤岛工作面受多侧“F”型覆岩结构以及开采时“T”型覆岩结构的协同运动影响,导致静载应力和受到的动载扰动远高于普通工作面,工作面两巷为防治重点。针对上述问题,提出将孤岛工作面两巷外错布置在两侧采空区下方稳定的岩层中,利用工作面开采后形成的应力降低区和采空区内松散的煤岩结构达到降载、吸能的目的。经数值模拟对比分析:当孤岛工作面分别采用留设小煤柱、宽煤柱和外错岩巷布置时,工作面两巷静载应力为外错岩巷布置<宽煤柱布置<小煤柱布置。在受到相同动载和距离的矿震影响下,外错岩巷布置受到的影响仅为留设小煤柱和宽煤柱的13%、20%。

特厚煤层孤岛工作面小煤柱巷道“支-卸”控制技术研究

针对特厚煤层孤岛工作面来压强烈、留设宽煤柱造成资源浪费的问题,基于极限平衡理论计算小煤柱合理宽度,通过强力锚杆锚索支护和“水力压裂+爆破”卸压技术进一步控制巷道变形。研究结果表明:小煤柱巷道应布置于端头顶板破断稳定后的“弧形三角块”结构下方,煤柱塑性区宽度为3.5 m;根据小煤柱近场变形机理,提出了以提高锚杆锚索的控制范围、煤帮护表范围、煤帮的表面张力、煤柱帮抗滑移能力为原则的强力支护系统;根据小煤柱远场应力环境,提出工作面侧采用水力压裂,采空区侧采用爆破的立体层次卸压工法;采用联合作用后,底鼓量减小了56%,小煤柱侧变形减小了74%,满足巷道使用。

济源二矿23101孤岛工作面上方水体探测及裂隙预测

23101孤岛工作面的上方和相邻采空区积水量及范围难以确定,为确保23101孤岛工作面顺利开采,避免发生突水事故,采用地面瞬变电磁法对工作面上方和相邻采空区可能积水范围进行勘查,并结合工作面开采前后导水裂隙带发展的理论预测模型,得出主要结论。瞬变电磁结果显示,23101孤岛工作面上方存在7个低阻异常区,其中,低阻异常区1、低阻异常区2、低阻异常区5、低阻异常区7对工作面的回采有直接影响。23101孤岛工作面回采前后导水裂隙带理论预测模型结果表明,导水裂隙带的发育有极大的可能导通低阻异常区,有透水风险,回采前需要对异常区进行钻探验证或超前防水作业,保证工作面的安全回采。