基于矸石动力混凝土研制的沿空留巷三维加固充填墙体及运用

通过实验室力学和化学实验,研究出以矸石为主要原料的矸石动力混凝土;设计基于矸石动力混凝土的三维加固充填墙体及其技术工艺流程,并初步实现了支护参数的定量优化;最后对工业试验进行效果监测。研究表明可减少矸石排放,节能环保。

综采沿空留巷充填墙体合理宽度的数值模拟研究

文章利用FLAC数值模拟软件对采用锚杆支护的综采工作面回采巷道进行了数值模拟,详细分析了不同充填墙体宽度时沿空留巷的效果,从而得出沿空留巷充填墙体存在一个合理的宽度,当充填墙体达到这一合理宽度时,可以有效控制巷道围岩变形。

沿空留巷双层充填墙体材料力学性能研究及应用

为研究沿空留巷双层充填墙体最优占比和对工作面顶板漏风的影响,以漳村煤矿2603工作面沿空留巷为工程背景,通过制备不同占比的混凝土-高水材料立方体组合试样,从不同占比组合试样力学性能及宏观破裂形式研究中选择最优占比,并基于其上部软分层可充分接顶,防止上瓦斯泄漏的特性,对巷道进行瓦斯浓度监测。研究表明,当高水材料占比为10%、20%、30%、40%及50%时,其峰值强度与纯混凝土峰值强度相比分别下降了18.95%、44.23%、52.31%、60.78%及79.68%。高水材料占比为20%以下时,试样在保证一定强度的同时具有让压作用;当高水材料占比为20%以上时,高水材料占比过高会降低混凝土材料的支撑作用,影响试件的整体强度。通过对双层充填墙体在沿空留巷中的应用,可有效降低巷道瓦斯浓度,留巷效果较好。

沿空留巷巷旁充填墙体合理尺寸优化研究

沿空留巷实现了无煤柱开采,是煤矿生产中的重大技术改革。整体浇注巷旁充填技术是我国近年来研究和应用的先进巷旁支护技术。为了保持正常生产,就必须保证巷旁充填墙体稳定性。应用现场观测法,根据沿空留巷围岩应力随工作面推进的变化规律,研究了下区段煤体应力变化规律以及充填墙体稳定性。运用FLAC-3D数值模拟软件,模拟了4种不同宽度时的充填墙体稳定性,研究表明,墙体宽度大于或等于2m时,巷道围岩塑性区范围明显减小,支护效果较好。

长壁工作面沿空留巷充填墙体宽度模拟研究

为实现高瓦斯矿井应用沿空留巷技术解决工作面上隅角瓦斯的目的,以山西大同唐山沟煤矿N8205工作面工程地质条件为背景,采用现场调研、实验室测试、理论分析、数值模拟和现场矿压观测等方法,对沿空巷道充填墙体的合理宽度进行了研究。结果表明:用膏体充填材料制成的标准试件在养护时间为7 d时强度增速较快,单轴抗压强度占最终强度的74.8%;对建立的三维数值模型进行修正后,模拟采空区侧向支承应力和轨道平巷围岩移近量得到的结果与现场实测结果误差较小。不同充填墙体宽度条件下,沿空巷道围岩的锚杆锚索轴向力、变形量和塑性区演化规律表明,充填墙体受力环境合理、沿空巷道剩余横截断面能满足试验现场瓦斯抽放和回风要求,最佳充填墙体设计宽度为2.5 m。

长壁工作面Y型通风护巷充填墙体合理设计

为解决高瓦斯矿井工作面回采期间上隅角瓦斯积聚危害安全生产问题,通过工程调研、室内实验、精细化数值模拟和工业性试验的综合方法研究了Y型通风护巷充填墙体合理参数设计。结果表明:膏体材料制成的标准试件在养护时间为10 d时单轴抗压强度已达到最终强度的89%;采空区、充填墙体和煤岩层选用不同本构方程的精细化三维模型的模拟结果更加准确;充填墙体宽度为2.5 m时巷道围岩锚杆/索轴向受力、移近变形量和塑性区控制效果最优;现场应用期间巷道横截断面大于9.0 m2,充填墙体自身所受承载力小于其自身单轴抗压强度;可见充填墙体为2.5 m时设计合理。

基于柔性袋装矸石充填墙体的沿空留巷技术

沿空留巷柔性充填墙体(一般为碎矸充填)能适应沿空巷道顶板运动产生的变形及动载荷影响,与巷道顶板协调运动,保证巷道安全稳定,但由于破碎矸石个体的随机性和井下环境的复杂性,不能进行定量的支护设计。针对此问题,通过袋装矸石实验室力学试验,掌握了袋装矸石承压的应力应变关系;设计了柔性袋装矸石充填墙体,初步实现巷旁支护的定量优化;最后,优化沿空留巷工艺流程。工程实践监测表明:充填墙体完整稳定、密闭性强,墙体压缩量和顶板下沉量分别为350mm和126mm左右,均处合理区间。

沿空留巷充填墙体温度裂缝产生机理及控制技术

文章分析了沿空留巷充填墙体温度裂缝产生的机理及影响因素,从降低水泥水化热生成量、提高墙体内部散热速度、控制墙体内部与表面温差以及强化墙体承载性能四个方面提出了解决温度裂缝的方法。

薄煤层采煤工作面充填留巷研究

以薄煤层开采工作面7303S采煤工作面为研究对象,为提高巷道掘进效率并减少矸石产生量,提出在采面轨道巷应用充填留巷技术。将井下生产的矸石进行破碎并与水泥、沙子、添加剂等按照一定比例混合后制备充填材料;综合理论计算及数值模拟技术方法确定工作面轨道巷留巷段充填墙体宽度为1.2 m;依据采面现场条件,设计留巷段巷道增强支护方案、充填墙体成型技术以及充填墙体支护技术。工程应用表明,7303S轨道巷留巷段围岩变形量整体较小,充填墙体始终保持稳定,留巷段围岩控制效果较好。

浅析沿空留巷充填墙体几何尺寸及位置的选择

充填体几何尺寸及位置是制约沿空留巷成功与否的重要因素。以朱集煤矿1111(1)工作面轨道顺槽沿空留巷为工程背景,对沿空留巷充填墙体几何尺寸及位置的选择进行了探讨,以期为同类工程提供借鉴。

高水材料巷旁充填技术在沿空留巷的应用

阐述了阳煤集团新元公司3413综采工作面辅助进风巷采用的高水材料巷旁填充技术的设计和施工过程,取得了良好的填充效果。

改性磷石膏在低气压环境下的试验研究

为了利用改性磷石膏制备磷石膏制品用于墙体充填材料中,本文研究了不同低气压和低气压养护时间对磷石膏密度、抗压强度、吸水率及渗透性的影响。结果表明,养护3 d和28 d磷石膏砂浆的密度都在0.7 kPa时相对最小,随着低气压养护时间延长磷石膏砂浆密度降低;在3 d和28 d,低气压养护下磷石膏砂浆抗压强度均高于气压为1 kPa时的抗压强度,在28 d,磷石膏砂浆的抗压强度在0.7 kPa时表现出最大的趋势;不同低气压和低气压养护时间下磷石膏砂浆的抗压强度均满足砂浆MU5.0的要求,但对吸水率和渗透性的影响均较小。因此,磷石膏制品不仅能作为房屋装饰材料,也能作为房屋墙体填充材料,且能有效减轻其荷载进而提高抗震能力。

高位抽采巷空间布置及其围岩控制技术分析与研究

以N3201工作面掘巷期间瓦斯动力显现频发为工程背景,通过对覆岩内岩层分布特征及垮落带高度计算,确定将高抽巷布置于均厚为3.5 m的稳定砂质泥岩层中,进一步建立二维平面数值模型确定了高抽巷最优的水平间距为20 m,最佳支护方案为U型棚联合锚索直接支护。现场工业性试验阶段根据高抽巷内布置的十字测站监测到,随着3201工作面的回采推进,其围岩内顶底板移近量约为60 mm,两帮移近量约为21 mm,相较于原有巷道断面尺寸收敛率均小于2%.这表明高抽巷能够很好地服务于3201工作面的瓦斯治理作业,同时为具有类似条件的高抽巷围岩控制提供了指导意义。

基于沿空留巷技术的工作面过陷落柱工程实践

矿井采掘工作揭露陷落柱等地质构造时,往往会带来较多潜在隐患,可能导通含水层、造成瓦斯超限和形成支护难题等。针对6102工作面揭露大型陷落柱影响区的技术难题,矿方根据陷落柱产状及潜在的隐患情况,结合矿井较成熟的沿空留巷理论及经验,成功实施了基于沿空留巷技术的过陷落柱工程实践,在损失一定保护煤柱的代价下,确保了工作面安全快速跳过陷落柱影响区域,沿空留巷技术优势得到验证。

沿空留巷采空区氧化带分布特征与关键参数分析

为预防沿空留巷采空区内的煤自燃,研究了渗流规律、氧化带分布及影响氧化带范围的关键参数,建立了煤自燃多物理场耦合的动态模型,以典型工作面为例,分析了沿空留巷采空区内煤岩体冒落的分布特征,提出了对应的空隙率分布模型,并将解算结果与现场实测进行对比,计算结果表明：充填墙体厚度在1~4 m时,厚度对氧化带范围影响较小,而墙体的渗透率对氧化带影响显著,渗透率由10^-12m^2变化至10^-9m^2,氧化带最宽范围由60 m变化至105 m,面积逐渐增大;邻近采空区渗透率大于10^-8m^2时,靠近相邻采空区一侧氧化带范围显著增大;因此,对进、回风巷的充填墙体进行堵漏和加固是缩小采空区内煤自燃危险区域的有效措施。

沿空留巷技术在综采放顶煤工作面的研究与实践

以3313轨道运输顺槽沿空留巷为工程背景,通过高强度、高预应力的大断面巷道基本支护和针对沿空留巷顶底板剧烈变形的超前补强支护体系;合理严谨的超前切顶卸压体系;三维纺织结构混凝土支护体系;沿空留巷内顶板加强支护体系的实施,成功实现厚煤层坚硬顶板综采放顶煤工作面沿空留巷围岩的稳定控制。

深部沿空巷道围岩变形特征及支护技术

某矿1231(1)工作面轨道巷实行半原位沿空留巷,分析了沿空巷道的围岩变形特征,基于数值模拟分析软件确定了充填墙体合理宽度,在现有巷道支护的基础上对巷道顶板及非回采帮进行加固,并提出了充填墙体的加固措施。现场工业性试验结果表明,巷道支护效果良好,围岩变形得到有效控制。

复合顶板薄煤层沿空留巷技术应用与研究

沿空留巷技术可以有效提高煤炭回采率,延长衰老矿井的开采寿命,缓和采掘接替关系。针对柳泉煤矿7103工作面复合顶板薄煤层地质赋存条件,采用数值模拟的研究方法确定留巷的充填墙体宽度,并采取单体液压支柱和打木垛的技术作为临时支护技术手段进行沿空留巷,效果良好,值得同类地质条件煤层推广使用。

沿空留巷顶板上下两种结构模型及力学分析

基于两点基本事实：1沿空留巷基本顶受上部岩层作用;2留巷实体煤帮部支撑力分布状态在巷道掘进、留巷、复用过程中动态变化。建立＂弧形三角块铰接结构＂及＂直接顶梁结构＂力学新模型,推导基本顶破断后直接顶、墙体及实体煤帮支撑力计算公式,定量分析了墙体支撑力影响因素。实例计算表明：墙体支撑力以3.42~3.8倍于＂弧形三角块铰接结构＂受上部岩层结构作用力的增长速度而增长,巷内辅助支护强度每增加1MPa,墙体支撑力有效降低0.93MPa。

高瓦斯突出煤层松软围岩沿空留巷试验研究

以新元煤矿高瓦斯突出松软围岩煤层3107号工作面为对象进行了沿空留巷试验研究,从通风系统优化、巷道补强支护、充填墙体的构筑、瓦斯治理以及矿压观测方面对工作面沿空留巷进行了设计,确立了沿空留巷实施的工艺流程并且针对实际实施过程的不足进行了工艺优化。研究结果表明:沿空留巷提高了回收率并改善了巷道的支护状况和作业环境;有效控制了瓦斯溢出,工作面回采期间瓦斯涌出量减少45%;保证了工作面矿压满足巷道在回采期间的通风要求。沿空留巷技术在高瓦斯突出松软围岩煤层中的应用节约了16%的施工成本,对于该类煤层的开采具有指导意义。