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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

巷旁充填沿空留巷技术应用

为提高煤炭资源采收率、降低瓦斯治理及防灭火投入,针对21203回风巷顶板坚硬特点,提出用切顶卸压+高水充填方式进行沿空留巷。依据21203回风巷现场条件,综合理论计算、工程类比法确定留巷参数,并具体给出采空区顶板密集钻孔(弱化顶板)及高水充填留巷技术方案。现场应用后21203回风巷留巷段顶底板、巷帮变形量在315mm、148mm以内,段漏风量较小,留巷效果较好。

干河煤矿中厚煤层高水材料巷旁充填沿空留巷技术应用

为提高干河煤矿3号煤层三采区资源利用率,进行高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术应用试验,综合运用理论分析、工程类比、数值模拟等手段,设计巷旁充填体规格及留巷支护方案。研究表明:2-301运输巷巷旁充填体合理宽度为2.2 m,留巷稳定后围岩变形量可控,留巷工艺较新掘巷道可增加利润11 352.3元/m,取得了较好的安全、经济、社会效益。

普通混凝土巷旁充填沿空留巷试验

基于缓斜中厚煤层综采工作面沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特征,分析了采用普通混凝土进行巷旁充填沿空留巷的可行性,提出了支护体的特点和性能要求,并设计出合理、经济的支护体系。试验表明,采用普通混凝土巷旁充填结合巷内锚、网、索联合支护、巷旁充填体两侧采用单体液压支柱临时支护以及采空区侧用锚索加强支护的护巷方式,充分弥补了普通混凝土初凝时间长、初期强度低的缺点,能有效地控制顶板岩层。

典型留巷顶板条件下巷旁充填体支护阻力分析

将工程实践中接触到的留巷顶板分为厚层直接顶、薄层直接顶和无直接顶3种类型,利用叠加连续层板模型,考虑巷帮煤体承载作用和导致顶板垮落诱因,得出了3种顶板条件下的巷旁支护阻力计算公式。研究表明,巷帮煤体、充填区域顶板承载性能的提高有助于降低巷旁充填体支护阻力。随直接顶厚度的减小,充填体支护阻力反而增大。基本顶层位不同,顶板垮落诱因不同。厚层直接顶时,顶板垮落为自重引起;薄层直接顶时,顶板垮落为基本顶上位岩层作用所致。

深部复合顶板下沿空留巷巷旁充填体合理宽度研究

以顾桥矿埋深740m的1115(1)工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法探究了深部复合顶板条件下的充填体合理宽度。结果表明:当复合顶板岩性较软时,直接顶会大面积破碎并有较大的下沉量,故顶板处要强化支护以维护其完整性。同时,当充填体宽度在2.5m左右时,围岩所受应力与围岩位移都得到了最优化,并在实际生产中取得了成功应用,使巷道的最大收缩率在24.7%左右,满足安全生产要求。这说明此方法确定的充填体宽度合理,对沿空留巷实践具有一定的指导意义。

急倾斜煤层工作面下端头区巷旁充填技术研究

采用理论分析与实践、实测相结合的方法,对急倾斜煤层工作面下端头区沿空留巷技术理论及系统工艺问题进行探讨,弄清了充填体受力的影响因素,提出了急倾斜煤层巷旁充填工艺系统。研究表明,急倾斜煤层巷旁充填体承载受采空区矸石有效充填长度、煤层赋存倾角、充填体筑设宽度以及煤岩赋存厚度的影响,受顶底板锚索安设的影响较小;单轴压缩条件下矸石碎块的承载变形规律呈阶段特征,且每一阶段内的应力-应变近似呈线性关系;充填体的承载与变形随着距离工作面位置的不同具有阶段特征,距离工作面煤壁越远,充填体承载变形率越小;以七台河新强煤矿生产实际为背景,现场实践证明,急倾斜煤层矸石混凝土充填工艺系统实施方便、操作简单,沿空留巷整体效果较为明显。

巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现规律

本文从充填材料、充填体支护参数、系统布置及充填工艺等几个方面对巷旁充填沿空留巷技术进行了研究与实践,通过控制充填材料承载特性和变形性能,改进了充填工艺,并对巷旁充填沿空留巷段进行了矿压观测,分析了巷旁充填沿空留巷及充填体的变形及受力情况。结果表明:巷旁充填沿空留巷技术能够有效地保证顶板的稳定性及完整性,充填体能够达到控制顶板下沉、适应顶板活动规律的要求。