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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

煤矿用无机发泡充填材料研发及其应用研究

针对某矿井空巷、上隅角和高冒区带来的冒顶、瓦斯积聚、煤层自燃等问题,研发了一种无机发泡充填材料,并分别制定空巷、上隅角和高冒区的治理方案和施工工艺,开展工业试验,同时对治理效果监测和分析。研究结果表明:研发的无机发泡材料具有速凝、早强、发泡倍数高(可控)、不燃的特性,且适用的水灰比范围大、抗压强度可达1.2~4.5 MPa。采用的施工工艺简单,充填效率高,能够满足空巷充填、上隅角密闭和高冒区充填等工程。现场工业试验也证明了研制的无机发泡材料的应用可有效控制空巷变形,解决了上隅角瓦斯浓度高和漏风的问题,也避免了高冒区瓦斯积聚、煤层自燃的现象,一定程度上可为矿井安全高效开采提供保障。

综采工作面回撤通道垛式支架支护与充填方式支护比较

结合山西王家岭煤业有限公司18104综采工作面实际情况及回撤通道支护参数,对采用垛式支架支护和采用充填方式支护两种支护方式进行了论述。从安全、技术、经济、效益方面分析了两种支护方式的优缺点,为综采工作面末采回撤通道支护方式的选择提供了一定的理论依据。

综采工作面智能充填留巷研究

为降低井下矸石外运量并提高采面煤炭资源采收率,提出将智能充填留巷技术应用到采面留巷中。以11201综采工作面留巷为背景,提出采用重介浅槽分选机、破碎机及管状带式输送机实现煤矸高效分离、破碎及运输,采用MAB40-13-90混凝土充填泵制备充填浆液,采用ZYTM3×2800/8/17模板支架为留巷创造良好条件。根据现场条件设计智能充填留巷系统布置方案,采用的智能充填留巷技术方案自动化程度高,可实现留巷、采煤工作同步开展。现场应用后,留巷段围岩变形量在允许范围内,巷道断面可满足后续使用需要。研究成果可为其他矿井智能充填留巷工作开展提供经验借鉴。

南阳煤业3205工作面巷旁充填沿空留巷控制技术及应用

南阳煤业3205工作面沿空留巷期间巷道围岩变形严重,对沿空留巷围岩变形破坏情况进行了分析,提出了“巷内锚网索+巷旁充填柔模混凝土墙+单体柱”联合支护方案,并进行了工程应用。现场观测结果表明:留巷围岩顶底板及两帮变形量最大分别为302 mm和321 mm,分别为原变形量的29.5%和34.5%,支护效果良好。

无机材料充填空巷技术和应用效果分析

通过分析过空巷时空巷充填强度、煤机对煤壁片帮和顶板冒落的控制效果,确定了合理的无机材料料灰比,最后将研究成果应用到兴无煤矿1101采面。运用效果证明:无机材料充填过空巷技术可以保持空巷围岩结构的稳定,确保采面安全快速地通过空巷。

沿空留巷巷旁支护充填加固技术数值模拟研究

采用数值模拟方法,研究了霍尔辛赫矿3501工作面沿空留巷巷旁充填及加固技术条件不同时,对巷道受力变形的影响规律,得到充填体宽度为2 m,水灰比1.5∶1,将充填体布置于巷道内0.4 m为充填体支护最佳方案,采用对拉锚杆直径为22 mm、间排距为800 mm×800 mm的加固方案。

巷式胶结充填开采覆岩移动研究

本文以寸草塔矿村庄下压煤为背景,选择充填方式和充填材料,确定采用胶结巷式充填开采的工艺,结合巷式充填开采工艺,研究了护巷柱体的组成结构。其次,理论分析了巷式充填开采中的护巷柱体,建立了顶梁的力学模型,运用3DEC数值模拟,分析了巷式充填开采条件下覆岩运动的规律,对比分析发现,巷式充填开采相比垮落法开采对上覆岩层的控制效果更加明显。

煤矿专用充填巷放顶煤充填开采可行性分析

结合现有放顶煤充填开采技术,在分析现有复杂技术设备系统、减小地表下沉效果不明显、存在诸多安全隐患的基础上,从技术角度论证了煤矿利用专用充填巷进行放顶煤充填开采可有效解决顶板压力过大、井下自然发火、瓦斯粉尘浓度过高等问题,从经济角度提出了该技术适用的2个判别公式,并简要介绍了专用充填巷的布置方案。

掘进顺序对充填巷采煤柱稳定性的影响研究

为了研究掘进顺序对充填巷采煤柱稳定性的影响,以济宁三号煤矿十八采区矸石充填巷采工程为背景,根据掘进巷道时邻近巷道的充填数目建立了3种数值计算方案,应用FLAC2D平台综合分析了3种方案巷道围岩应力、变形、破坏规律及流变特性,得到了巷道围岩垂直应力峰值、剪应力峰值、顶板下沉量及两帮移近量随煤柱宽度的变化规律,和巷道顶板下沉量及两帮移近量随时间的变化规律,可为充填巷采工程设计和研究提供参考。