综放面过空巷与充填巷塑性区对比分析研究

针对常村煤矿2106工作面煤层底板斜巷的特点,以及工作面推进时超前支承压力影响空巷底板稳定性等问题,确定采用空巷分区域充填过空巷的方式。利用数值模拟研究,结合Rhino设计软件,对比分析工作面过空巷和充填巷塑性区差异,得知在充填条件下,巷道围岩应力集中较小,来自扰动影响产生的超前支承压力经过充填材料可以向深部转移,并不会在巷道周围产生较为集中的应力束。因此,巷道周围塑性区较少,保持了巷道帮部围岩的整体性,保证工作面正常推进。通过分区域充填支护,实现了充填材料—巷道围岩组合结构共同承载覆岩应力,达到预期效果,保证2106工作面顺利推进。

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。

煤矿专用充填巷合理位置确定及稳定性分析

研究了利用专用充填巷进行充填开采的工艺。根据理论计算确定专用充填巷应布置在裂隙带之中,并根据FLAC 3D模拟和煤矿地质条件确定专用巷的具体位置及稳定性。结果表明,距离顶板18m处岩层较稳定,岩层下沉较平缓较小,离工作面较近,向下打钻孔时经济合理,因此将专用充填巷布置在18m处。理论分析、数值模拟结合现场地质条件确定专用充填巷位置的研究方法是一种行之有效的方法。

十八采区矸石充填巷掘进期间煤柱稳定性分析

本文对矿井矸石充填巷掘进期间的煤柱稳定性进行了详细监测,得出了矸石充填巷掘进期间煤柱是稳定,为掘进提供了依据。

倾斜煤层沿空留巷巷旁充填体承载特性及合理宽度研究

为研究倾斜煤层沿空留巷巷旁充填体承载特性及合理宽度,以黑龙江新铁煤矿左七工作面沿空留巷为背景,采用理论分析的方法,分析矸石动冲及静压作用,明晰了动冲及静压作用影响因素,运用数值模拟软件,分析充填体宽度效应下沿空留巷围岩应力分布及变形特征,揭示了充填体承载特性并确定充填体的合理宽度,最后进行工程应用。研究表明:矸石对巷旁充填体的动冲作用随矸石的质量、采高及煤层倾角增大而增大,随碰撞时间及滑移长度的增加而减小;矸石对巷旁充填体的静压作用随矸石容重、煤层倾角、采高及工作面长度增大而增大;理论计算出巷旁充填体最小宽度为1.36 m;随充填体宽度增加,充填体承载能力及抵抗变形能力逐渐增加,充填体内部形成偏向采空区的“椭圆形弹性核”,最终确定巷旁充填体宽度为2 m。工程应用表明,采用该巷旁充填体参数,沿空留巷围岩变形量较小,满足日常生产需求。

巷旁充填留巷顶板结构分析与围岩控制技术

为研究沿空留巷顶板结构特征及其支护技术,基于弹性力学薄板理论,建立了沿空留巷顶板悬板结构模型,推演了两种边界条件下悬板主应力表达式,构建了应力比例系数作为薄板破坏判据,研发了沿空留巷巷内顶板斜拉锚索加强支护、巷旁超高水材料复合支护技术。研究结果表明:锚网索支护沿空留巷过程中实施超前预裂切顶,顶板可形成悬板结构,该结构随上覆顶板运动可形成一对边简支一对边自由和一对边固支简支一对边自由两种悬板形式;在矿山压力作用下两种悬板破坏部位不同,可以此作为布置顶板斜拉锚索的依据;顶板斜拉锚索对悬板起悬吊和水平挤压作用。现场试验结果证明了理论分析的可靠性。

沿空留巷巷旁复合充填体分层材料优选研究

沿空留巷巷旁充填体分为让压层和抗压层,让压层材料应具有大变形的特性,减缓基本顶岩梁的剧烈活动;抗压层材料应具有强度高、刚性大等特点,柔性让压之后实现对上覆岩梁的有效控制。因此对让压层和抗压层材料的不同配比进行力学特性分析,并通过电镜扫描(SEM)对让压层和抗压层的对照组和优化组进行微观结构分析,最后对让压层和抗压层的最优配比进行组合试验。研究结果表明:让压层材料的最优配比为水灰质量比1.5∶1,发泡剂掺量0.06%,纤维掺量0.2%;优化组28 d时抗压强度达到了8.84 MPa;不同期龄下的应变力,优化组为对照组的1.8~2.6倍。抗压层材料配比中细矸率为40%,料浆质量分数78%,水泥掺量为20%时为最优,其平均抗压强度为13.21 MPa,抗拉强度为0.97 MPa,弹性模量为0.75 GPa,内摩擦角为26°,黏聚力为2.85 MPa;该配比下的充填体随着水泥掺量的增加后期强度逐渐增大。组合试件中让压层占比10%~20%时,具有较好的让压能力,也具有一定的关键承载能力。研究结果为沿空留巷巷旁充填体材料配比提供了参考。

深井切顶卸压与巷旁充填沿空留巷围岩稳定性研究

针对三元中能煤业深部沿空巷道围岩控制问题,以该矿2303工作面为工程背景,采用FLAC3D数值模拟方法对深井切顶卸压与巷旁充填沿空留巷围岩稳定性及控制技术进行了系统的研究。针对切顶卸压与巷旁充填沿空留巷围岩结构的非均称特征,提出了该类沿空留巷的非均称支护方案。通过对支护优化后沿空留巷塑性区、位移的变化监测结果分析,证明采取的支护方案在深井沿空留巷稳定性控制上效果显著。

铝土矿高水材料逐巷充填矿柱回收技术及应用

奥家湾铝土矿采用房柱式采矿法,留设大量矿柱支撑顶板,采出率低,矿石损失量大。为安全回收铝土矿柱,理论分析了充填前后矿柱及充填体的应力分布状态,根据铝土矿体赋存特征及开采条件,提出了高水材料逐巷充填矿柱回收技术并开展了现场试验:将铝土矿柱划分多条采巷,开采完毕后采用水灰比为4∶1的高水充填材料与矸石胶结充实接顶,逐巷有序充填回收矿柱。为评估充填体力学性能,进行现场取样并开展实验测试。结果表明:充填体单轴抗压强度为2.84MPa,可有效支撑顶板,弱化矿柱应力集中程度,提高采场稳定性。本技术可安全回收矿柱,将矿石采出率提高至81%,同时能有效控制采后覆岩活动,且充填成本低,技术经济效益显著。

窄煤柱工作面巷旁充填沿空留巷控制技术及应用

主要研究了窄煤柱工作面巷旁充填沿空留巷控制技术及应用。为了探讨煤柱的合理宽度,提出了最小煤柱宽度和最大煤柱宽度的计算方法,分析了充填沿空留巷支护方案的设计,以及如何应对窄煤柱工作面的安全问题。对于窄煤柱工作面,煤柱宽度不宜过大或过小,需要在安全和经济的基础上确定合理的范围,有效避免因煤柱宽度不合理而导致的安全事故,从而为窄煤柱工作面的安全生产提供一定的理论和实践参考。

沿空留巷高水材料巷旁充填技术应用实践

针对糯东煤矿12000工作面上巷采用普通混凝土沿空留巷技术,存在施工工序复杂、墙体凝固时间长及巷道易变形等缺点,为解决这一技术弊端,结合糯东煤矿12000-1工作面的地质资料,在12000-1工作面回风巷引进柔模袋高水材料巷旁充填墙体技术。

铝基高固水巷旁充填沿空留巷技术研究与应用

文章通过研究铝基高固水巷旁充填沿空留巷技术,在增加巷旁支护强度的同时解决沿空留巷密闭性差的问题。研究结果表明:铝基高固水充填材料抗压强度高,且柔模墙具有残余承载能力,其性能优于传统充填材料。在合理确定充填体材料参数和施工工艺的基础上开展了现场工业性试验,留巷阶段巷道变形控制良好,能满足下个工作面作为回风巷的使用要求。

榆树田煤矿巷旁充填沿空留巷支护方式及参数选择

榆树田煤矿110403工作面运输巷采用超高水填充材料进行巷旁充填沿空留巷支护,根据生产条件和巷道支护状况,确定了巷旁充填体的布设及尺寸,提出充填体和留巷巷道加强支护的方法措施,选择了支护参数。通过数值模拟,预计了围岩变形量,可为该运输巷进行巷旁充填沿空留巷提供技术支持。

综放开采运输巷矸石膏体充填无煤柱开采技术研究

工作面的遗留煤柱在回采过程中回收困难,会造成地下煤炭资源的大量浪费。针对张集煤矿煤柱资源浪费问题,本文通过数值模拟的手段对张集煤矿综放工作面两次回采过程中围岩的应力分布规律进行了分析,提出了综放巷内矸石膏体充填无煤柱开采技术,改进了现场工程中的巷道支护方案,验证了无煤柱开采技术的可行性和安全性。结果表明:上工作面回采期间,作用于实体煤上顶板的应力峰值稍大于充填体上的顶板;下工作面回采时,在超前10~20 m范围,实体煤帮下所受应力最大值将超过充填体处,而在20 m范围外,实体煤帮下所受应力最大值会低于充填体处,实现了无煤柱开采,为解决煤柱的遗留问题提供了技术基础。

18405工作面巷旁充填沿空留巷技术分析

屯兰矿拟定在18405工作面运输顺槽应用高水材料巷旁充填沿空留巷技术。通过理论分析、数值模拟、工程经验等手段对巷旁充填、补强支护、切顶卸压等工艺技术进行分析与探讨。经理论计算,得到所需的充填体宽度值为1.96 m,拟定了运输顺槽沿空留巷各项补强支护参数以及坚硬顶板切顶卸压的各项参数,现场应用取得了良好效果,提高了资源回收率。

大倾角煤层巷内矸石膏体充填置换煤柱技术探讨

为使孟家窑煤业尽可能实现矸石零排放的目标,并提高煤炭资源采出率,以孟家窑煤业21202工作面为工程背景,提出了大倾角煤层巷内矸石膏体充填方法。重点介绍了巷内矸石膏体充填空间的隔离墙构筑、柔性膜袋支设和空间维护的技术,阐述了充填工艺流程和充填过程安全管控措施。孟家窑煤业若采用该方法充填巷道,可取消区段平巷煤柱,实现以矸换煤,保护矿区环境,且可年增收节支6018.5万元,具有显著的经济和社会效益。该技术可为条件类似的矿井推广应用提供参考。

沿空留巷充填区域顶板离层力学分析及影响规律研究

通过建立沿空留巷充填区域顶板离层力学模型,推演出充填区域顶板离层量的计算公式,分析得出离层量不仅和巷内支护强度、实体煤帮支护强度、充填区域外侧支护强度、充填区域的支护强度有关,同时还受采空区临时支护强度、沿空留巷宽度、充填区域宽度的影响。神角煤业将这一结论应用于2209工作面沿空留巷实践。

综放工作面沿空留巷巷旁充填工艺与矿压监测研究

为解决综放工作面煤柱留设宽度大、上隅角瓦斯超限问题,以野川煤矿3205工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合的方法,研究了沿空留巷巷旁充填工艺,建立了沿空巷道矿压监测方案,分析了巷道围岩变形特征与巷旁充填体强度。研究结果表明:充填体参数的最优选择为充填体宽度1.5 m,充填体强度为25 MPa。为了验证沿空留巷运行效果,对留巷段变形量与充填体强度进行监测,设计了相关的测站布置与监测方法,得出了沿空巷道总高最大变形量为0.5 m,总宽最大变形量为0.6 m,巷道运行效果较好,可以满足矿井的应用要求。该研究内容为具备类似采矿地质条件及工程难题的矿井提供了技术借鉴。

考虑采空区矸石非均匀充填影响的倾斜煤层沿空留巷稳定性分析

倾斜煤层开采后,由于采空区顶板冒落矸石在重力作用下向下运动堆积充填采空区,使得倾斜煤层沿空留巷矿压显现规律与水平煤层不尽相同。为研究倾斜煤层采空区矸石非均匀充填对沿空留巷围岩稳定性的影响,以四川龙门峡南煤矿3131运输巷为工程背景,对采空区垮落矸石充填分区长度进行量化,并采用双屈服模型反演得到采空区矸石分区压实特性参数;并以此为基础建立数值计算模型,重点研究了倾斜煤层沿空留巷全服务周期内围岩应力场环境和塑性区分布形态的演化特征,以及承载状态下巷旁充填体的应力状态和支护性能。研究结果表明:3131工作面采空区的充填压实区、完全充填区以及部分充填区的倾向长度分别为57.20、72.18、10.62 m;对于考虑采空区分区压实特性的倾斜煤层沿空留巷而言,其工作面前方支承压力和采空区残余支承压力沿煤层倾向随深度增加而增大;相比于一次采动,二次采动时工作面前方支承压力峰值和影响范围明显增大,侧向支承压力集中程度也明显提高;留巷阶段采空区垮落带矸石对巷道顶板岩层具有一定的支撑作用,侧向支承压力有明显的应力集中;受重复采动影响,两帮塑性区破坏范围发生顺层扩展现象,且巷道顶板与采空区顶板的塑性区相贯通,巷道靠近高帮侧顶板和两帮围岩破碎较为严重,稳定性较差;矿方现用的巷旁充填体采空区侧承载应力明显大于巷道侧,且水平应力大于垂直应力,巷旁充填体能够满足强度要求,但抗倾覆性能较弱。在此基础之上,分析了现有支护条件下巷道围岩稳定性的控制效果,并针对性地提出了3131运输巷围岩补强支护方案。

窄高水材料巷旁充填沿空留巷围岩偏应力演化及控制

为了解决高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩破坏严重及难以控制的问题,以登茂通公司2202综采工作面1.4m窄高水材料巷旁充填沿空留巷为工程背景,基于实验室实验测试了水灰比为1.6∶1高水材料的强度特征,通过数值模拟及现场工程试验研究了高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩偏应力分布规律及其失稳破坏机制。结果表明:①随着超前工作面距离的不断增加,偏应力峰值带位置逐渐发生偏转,偏应力峰值大小逐渐减小,越靠近工作面采动影响越剧烈;②超前工作面40m范围内的巷道围岩偏应力峰值带主要集中在巷道右上肩角与左下肩角,超前工作面距离大于50m时的围岩偏应力峰值带主要集中在巷道顶底板围岩深部处,且近似呈对称状分布;③工作面回采且留巷完成后,留巷围岩偏应力峰值主要集中于实体煤帮与实体煤侧顶板处,支护时需保证锚索杆体穿过实体煤帮及顶板围岩偏应力峰值带位置。基于此提出高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩采用“顶板全锚索支护+巷内三排单体支柱+实体煤侧补强锚索加固+巷旁高水材料充填墙”对拉预紧锚杆并辅以单体柱护墙+采空区侧单体柱撑顶并辅以锚杆加固顶板的分区域非对称综合控制技术,通过现场工程实践证明了留巷围岩控制技术的合理性,保障了高水材料窄巷旁充填沿空留巷的稳定性。