切顶自成巷约束混凝土支柱试验研究与应用

切顶自成巷技术通过顶板定向切缝与矿压做功,使采空区顶板垮落自动形成巷道(简称自成巷)。为保证切顶自成巷稳定,需要一种高强、高刚的支护结构控制顶板变形并抵抗采空区垮落岩体。轻型约束混凝土(简称CLC)结构是一种在约束材料中充填轻骨料混凝土的复合结构,具有高承载、高刚度、轻自重的特性。为明确CLC支护结构的承载性能,满足支顶护帮控制要求,开展不同截面形状、偏心距下CLC支护结构与常用型钢支护的室内和数值试验,分析各类试件的变形模式和承载性能,研究截面参数、偏心距对支柱承载性能的影响机制。结合上述试验结果,在特大型矿井柠条塔煤矿开展CLC支柱选型设计与现场应用,取得良好的自成巷围岩控制效果。

深部综放开采软岩巷道切顶卸压自成巷技术研究

针对鸟山井田深部综放开采软岩巷道支护难度大的难题,阐释了深部岩层非线性的应力应变特征,在综放面采用切顶卸压自成巷技术,同时采用理论分析、数值模拟和工程试验,研究了深部留巷的可行性,将留巷过程分为三个区并提出了针对性控制对策。将该技术在鸟山煤矿11031综放工作面回风巷道进行现场试验,现场监测结果表明:该巷道从掘进开始到回采结束,顶板下沉量表现出切缝侧大于巷中大于实体煤帮的规律,最大下沉量分别为155,128,81 mm,顶板离层量稳定时约119 mm,数值模拟结果表明切缝后顶板最大下沉量为175mm,有效控制了深部软岩巷道围岩变形,各项监测指标良好,验证了针对该综放面深部留巷设计的正确性。

深部缓倾斜煤层切顶卸压自成巷应用研究

针对林盛煤矿-780 m埋深、平均15°深部缓倾斜煤层地质条件,现场围岩非对称大变形支护难问题,采用理论计算,得出切顶高度、切顶角度以及恒阻大变形锚索支护等关键参数,并通过数值模拟和现场爆破试验优化了林盛煤矿1221运输巷切顶卸压自成巷工艺切缝深度8.0 m,切缝角度75°,封孔长度3.0 m,孔间距500 mm,装药结构为3+3+2+1的参数设计值,随后在林盛煤矿1221运输巷进行了工业性现场试验,矿压监测数据结果表明,在滞后工作面170 m左右巷道围岩变形基本趋于稳定,顶板最大下沉量165 mm,底鼓量38 mm,这与FLAC 3D数值模拟结果接近,证明了切顶卸压理论的正确性。留巷后巷道变形小,现场巷道围岩完整、无破坏现象,该试验深部缓倾斜煤层的成功应用可为切顶卸压自动成巷技术的进一步推广应用提供一定的借鉴。

苇町煤矿切顶卸压自成巷开采技术应用探讨

以苇町煤矿91310工作面为工程背景,拟对切顶卸压无煤柱自成巷技术进行应用探讨。针对性提出恒阻锚索加强支护措施,以及拟定爆破卸压关键参数;采用“单体柱+可缩U型钢+钢筋网”多重护巷支护设计,形成留巷补强方案、切顶卸压方案、临时支护方案成套技术体系。该技术方案现场工业性试验表明,91220巷留巷效果良好,有效阻止采空区矸石涌入巷道,巷道围岩处于稳定状态;无煤柱开采经济效益显著。

切顶卸压自成巷开采工作面通风安全可靠性分析

为了研究柠条塔煤矿采用切顶卸压自成巷开采的工作面"一通三防"安全性,在分析切顶卸压自成巷核心理论、关键技术、核心材料、核心工艺、核心装备和巷道部署及通风特点基础上,结合试验工作面S1201-Ⅱ基本条件,分析了工作面通风系统、瓦斯、自然发火和粉尘的特征及威胁。分析结果表明:切顶卸压自成巷技术消除了煤柱引起的"松散三角空区",减少了采空区漏风通道,采用的"Z"型通风系统结构简单,能够降低上隅角灾害气体浓度;工作面及留巷内不存在瓦斯浓度超限威胁;切顶卸压自成巷技术消除了工作面之间煤柱,减少了采空区自然发火物质基础;采用切顶卸压自成巷技术开采的工作面产生粉尘地点和产尘量与传统长壁工作面开采工艺一致,不增加粉尘危害性。

切顶卸压自成巷的连续-非连续方法模拟及切缝倾角的影响

为克服利用连续方法或非连续方法模拟切顶卸压自成巷过程的不足,采用自主研发的适于模拟连续介质向非连续介质转化或非连续介质进一步演化的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法,提出基于高斯求积公式的势接触力计算方法以提高计算效率,通过考察剪裂纹和拉裂纹的时空分布和煤层支承压力的演化规律,研究不同切缝倾角时切顶卸压自成巷过程,并考虑右巷(胶运巷)的锚杆原始支护、锚索补强支护和液压元件的临时支护。研究结果表明:切缝倾角越大,右巷顶板完整性越好,这是由于当倾角较大时切缝尖端发展出的裂纹促进采空区顶板冒落,从而阻隔采场压力向右巷顶板传递;左巷顶板的冒落越严重;切缝倾角以10°为宜。

综采工作面切顶卸压自成巷技术应用探索

针对传统开采方式需要留设煤柱造成煤炭资源的浪费、工作面接替紧张等问题,本文以亿欣煤业XV2303运输巷道为研究背景,介绍了该技术的主要原理,设计了巷道的预裂爆破切缝的主要爆破参数及巷道的支护方式,并对留巷段巷道进行监测。该试验工作面成功保留巷道865 m,留巷段顶板下沉量为20~50 mm,工作面后方30 m范围内支柱压力均值为8120 kN,采空区顶板垮落程度较好,基本沿切顶线位置垮落,巷道围岩较稳定,能够满足下一工作面的使用要求。

切顶卸压自成巷技术在浅埋中厚煤层开采中的应用

针对某煤矿1#工作面实际情况,在介绍切顶卸压自成巷技术原理和关键参数的基础上,对其在该工作面的实际应用进行深入分析,并提出相应的稳定性控制方式,最后得出该技术合理可行,效果显著,值得大范围推广应用的结论.

巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制

巷旁切顶打断了巷道与采场下位顶板的连续性,促进了采场顶板垮落形成碎石帮,深入研究切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制具有重要意义。对采场支架载荷进行了分析,并对上覆岩层建立了力学建模,明确了上覆岩层运动与典型位置采场支架载荷特征的关系。在此基础上,针对6个巷旁切顶的工作面,给出了典型位置支架的载荷数据,从而分析得到巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征的影响机制。同时,建立了数值模型,分析了不同的切顶起始位置和下位顶板强度对下位岩层垮落特征的影响。结果表明,121工法的“垮落线”具有对称的弧形边界,110工法的“垮落线”在切顶侧向工作面充分移动,N00工法介于上述两者之间。此外,不同切顶起始位置和顶板强度条件下,切顶的作用效果存在差异。研究结果有利于进一步深化巷旁切顶对采场下位岩层垮落特征影响的认识。

深部采区高强锚注切顶卸压自成巷方法与工程应用

要针对深部回采巷道在传统开采方式下面临的变形量大、煤炭资源浪费、超前支护复杂且代价高等问题,以中国最深矿井一孙村煤矿为工程背景,对传统留煤柱沿空掘巷巷道进行破坏机制分析,提出了“深部采区高强锚注切顶卸压自成巷”方法,建立了巷道变形控制率、锚索强度使用率、液压支柱强度使用率等定量评价指标,对比分析了围岩力学参数、切顶高度、切顶角度、注浆锚索长度、液压支柱间距等因素下巷道围岩控制效果的影响机制。在此基础上,开展了“高强锚注切顶卸压自成巷”方法现场应用,结果表明自成巷巷道断面收敛变形较小,顶板变形得到了有效控制,液压支柱被动支护可有效被注浆锚索主动支护代替,证明了高强锚注切顶卸压自成巷方法的有效性。