厚煤层柔模混凝土墙沿空巷道支护技术研究

柔模混凝土墙沿空留巷技术作为无煤柱开采的一种,现已被应用于我国神东矿区多个煤矿。为解决在留巷复用过程中沿空巷道围岩结构稳定性差、变形剧烈、支护难度大的难题,以大柳塔煤矿52605柔模混凝土墙沿空留巷工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,研究了柔模混凝土墙沿空巷道的围岩变形特征,建立柔模混凝土墙沿空巷道围岩结构力学模型,得到从巷道掘进阶段至巷道复用阶段沿空巷道全生命使用周期的应力演化规律,并根据巷道不同的使用阶段提出了对应的支护方案。研究结果表明:上覆岩层作用力直接作用在直接顶与混凝土墙岩层接触位置,有利于侧向支承压力传递,巷道围岩变形较大;二次采动超前支承压力导致留巷段前方顶板发生塑性破坏,塑性破坏与底板塑性区联通,将加剧煤壁侧的破坏;现场工程实践表明对沿空巷道进行合理分时分区支护,可改善应力环境,有效控制围岩变形。

大采高工作面柔模沿空留墙掘巷技术

柔模混凝土沿空留巷技术已应用多年,在中厚煤层和薄煤层开采下均取得了较好的支护效果,但在厚煤层大采高工作面,因巷道高、巷旁支护压力大、混凝土早期强度低易受压损坏难以有效支撑顶板。大采高工作面矿压显现剧烈,巷旁维护难度大,故此提出一种新型的预浇墙柔模混凝土沿空留墙掘巷新技术,即在上工作面回采前,刷煤扩帮后提前预浇柔模混凝土墙体,提高煤帮整体支撑力的同时,解决柔模混凝土墙短期无法有效承载顶板来压的难题;待回采一定距离后,再沿墙滞后掘进下工作面回采巷道,且掘进方向与上工作面回采方向一致,缓解接续紧张,最终实现无煤柱开采。以王庄煤业3503工作面回采留设预浇墙为工程背景,建立了沿空留墙掘巷围岩结构力学模型,理论计算得出墙体力学支护参数,并通过现场应用验证了该技术的可实施性。结果表明:理论计算分析确定了墙体高宽比为5 m×1.5 m,混凝土强度C30即可满足留墙支护要求;沿墙掘进巷道总体变形量小,顶底板和两帮最大移近量仅为260 mm和125 mm,墙体最大受压18 MPa,小于墙体自身承载力;下工作面临近巷道掘进115 m后即趋于稳定。该技术应用全阶段效果良好,满足巷道使用要求,有效解决了大采高工作面沿空留巷重大技术难题,也可为相似工况无煤柱开采提供技术借鉴。

柔模墙沿空留巷灾害一体化防治技术研究

在煤炭保供和工作面限员双重压力下,将煤矿灾害分别进行治理的理念和技术已不能适应新时代煤矿发展要求。通过工业性试验研究提出一种紧跟回采工作面浇筑1道饱满密实接顶且可即时承载的柔模混凝土连续墙,密闭采空区,保留原有巷道,并将保留下来的巷道作为灾害一体化防治工程平台。给出了利用该平台进行矿井水、火、瓦斯、顶板、热害、强矿压等重大灾害综合治理的技术途径,总结了该技术的适用条件,介绍了该技术在国家能源集团、潞安化工集团、陕煤集团等单位的灾害一体化防治效果。

大柳塔煤矿沿空留巷柔模砼墙合理宽度研究及应用

针对浅埋煤层沿空留巷柔模砼墙留设宽度问题,以大柳塔煤矿52605工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析方法,研究大采高沿空留巷柔模砼墙合理宽度,构建柔模砼墙沿空留巷力学模型。研究结果表明:随着砼墙尺寸增加,在采场顶板回转下沉过程中柔模砼墙非对称变形现象更加明显;工作面回采阶段实体煤帮侧出现的应力集中与柔模砼墙尺寸无明显相关性;砼墙宽度为1.2m时,能够满足巷道支护强度,围岩变形较小,且巷肩处不会出现应力集中;在现场实测中,采用1.2 m宽的砼墙,顶底板最大变形量不超过287mm,砼墙最大变形量不超过120mm,回采巷道围岩位移量呈先增加后稳定的趋势。研究结论为较大采高工作面沿空留巷巷旁支护体宽度的确定提供理论参考。

切顶卸压与柔模高水充填沿空留巷技术在综采工作面的应用

冀中能源股份公司梧桐庄矿为满足182605工作面正常接续要求,在矿182605下工作面运料巷进行沿空留巷,结合矿实际生产地质条件,实施“切顶卸压+柔模高水充填”的巷旁留巷工艺。经实践应用,留巷效果明显,经济效益及社会效益显著。一、概况,梧桐庄矿182605下工作面位于六采区,北为南翼胶带巷、南翼轨道巷、南翼回风巷,南为24号勘探线,西为设计的182605工作面,东为182603工作面。该工作面沿2号煤层走向布置,工作面沿走向平均可采长度为640m,倾向长度为150m。

大柳塔煤矿52607工作面柔模混凝土沿空掘巷技术可行性分析

针对厚煤层工作面采用柔模混凝土沿空留巷技术时,复用巷道围岩变形量大、修整作业量大、围岩稳定性较差等问题,提出采用柔模混凝土沿空掘巷配合切顶卸压技术,并通过理论计算和数值模拟分析了该技术在52607工作面的可行性,结果表明:当柔模混凝土墙体厚1.2 m、高4.3 m时,由覆岩自重作用在墙体垂直及水平方向的最大载荷分别为5740.36、101.20 kN/m^(2),均大幅低于墙体综合承载力,安全系数达2.25;同时考虑矸石冒落对墙体造成的侧压影响得出抗滑系数为31.56,远大于标准值;当52607工作面回采时,滞后工作面的墙体塑性区分布均位于顶端和底端,影响范围较小,最大仅0.74 m;超前工作面时,其超前支撑压力峰值位于工作面前方10 m处,为10.24 MPa,墙体内的应力峰值位于巷道侧底部,最高为9.25 MPa,运输巷的顶底板和两帮变形量最大分别为107.2、69.4 mm,均处于合理范围内,表明沿空掘巷技术在52607工作面和52号煤层类似地质条件下的应用具有一定可行性。

切顶柔模墙沿空留巷承载机理及围岩控制研究

以柠条塔煤矿N1215工作面为研究背景,为解决沿空留巷工作面架后悬顶距离长,顶板难以垮落问题,提出切顶柔模墙沿空留巷方案,通过理论分析研究切顶柔模墙沿空留巷的可行性。根据建立的叠加简支梁铰接结构模型求解得知,巷道顶板的最大剪力和弯矩出现在固定端截面,影响最大的外部载荷为上覆岩层压力,切顶柔模墙可以提高沿空留巷的稳定性,分散顶板应力集中程度,设计了切顶柔模墙沿空留巷方案。通过数值模拟与现场矿压监测表明,留巷基本属于稳定状态,留巷效果较好。

柔模混凝土充填留巷技术研究

沿空留巷可减少巷道据掘进工程量、增加采面煤炭资源回收率,对提升矿井经济效益有显著促进意义。1307工作面开采3#煤层厚度7 m,采用留设煤柱30 m方式护巷,为实现煤炭资源高效开采,提出将柔模混凝土充填留巷技术应用到1307轨道巷,通过沿空留巷将轨道巷保留下来,并实现30 m保护煤柱资源回收。对轨道巷柔模混凝土充填留巷技术应用方案及效果等进行分析。现场应用后,轨道巷留巷段围岩变形量较小,留巷效果较为显著。

“墩柱+柔模”Y型通风高抽巷层位数值模拟研究

针对王庄煤矿91-105综放Y型通风工作面瓦斯赋存量大和抽采难度大的特点,提出“墩柱+柔模”沿空留巷方法,采用以顶板高抽巷抽采为主,结合本煤层采前预抽孔及裂隙带钻孔综合抽采措施。通过理论计算和数值模拟,确定了91-105工作面顶板高抽巷的合理层位为垂直位置28~35 m,水平位置为30 m.现场根据地质条件,高抽巷层位为顶板上27~37 m,与工作面回风巷水平距30 m,现场抽采瓦斯浓度平均3.7%,抽采纯量平均15.97 m^(3)/min,达到设计抽采效果。

大海则煤矿5^(-1)煤层长距离柔模沿空留巷防灭火技术研究

针对大海则煤矿浅埋易自燃煤层长距离柔模沿空留巷的采空区自然发火防控难题,开发了“消除采空区U型圈漏风通道+利用柔模墙上预埋管注浆+监测监控”三位一体柔模沿空留巷防灭火技术。现场结果表明,采用三位一体柔模沿空留巷防灭火技术,采空区氧气浓度随工作面推采整体呈下降趋势,采空区CO浓度最大为88×10^(-6),远低于临界值,采空区无自然发火隐患,实现了对采空区火源的精准定位和精准防灭火,保证了浅埋容易自燃煤层长距离柔模沿空留巷工作面的安全高效生产。

突出矿井柔模混凝土支护沿空留巷技术应用研究

矿井工程中的支护技术一直是关键的研究领域,而柔模混凝土支护沿空留巷技术的引入为解决传统支护方法的局限性提供了新的思路。本文通过对该技术的原理、特点以及设计与施工流程的深入研究,探讨了其在突出矿井中的应用,并结合实际案例进行了详尽的分析,展示了该技术在解决支护难题和提高工程效益方面的显著优势,特别是减少煤巷掘进,减少煤与瓦斯突出风险。

大倾角中厚煤层柔模砼墙沿空留巷围岩控制技术研究

为解决坚硬顶板条件下大倾角中厚煤层综采工作面沿空留巷顶板不易垮落、矿压显现剧烈的难题,以绿水洞煤矿3121工作面沿空留巷为工程背景,提出了“预裂爆破切顶卸压+挡矸网防冲+柔模砼墙护巷+加强支护”围岩控制技术,确定了沿空留巷围岩支护参数。现场工业性实验表明,顶板采用预裂爆破切顶卸压方式,有效形成短臂梁结构,降低巷道采动压力;采用柔性挡矸网与柔模砼墙,能有效缓解矸石冲击力,与碎胀矸石共同提供较大支撑阻力;通过巷内加强支护和滞后区临时支护减少围岩破坏、提高巷道稳定。通过该围岩控制技术,获得较好的围岩控制效果,为类似工程地质条件下沿空留巷提供科学技术指导。

柔模墙体沿空留巷合理宽度设计及应用

针对浅埋煤层沿空留巷窄柔模混凝土巷旁留设宽度确定问题,以五家沟煤矿15301工作面为工程背景,综合采用数值模拟、理论计算及工程实例相结合的方法展开研究。研究结果表明:柔模墙体宽度大于1.5m时,墙体及围岩应力集中情况、巷道围岩变形量趋于稳定,且巷道围岩稳定性较好。综合考虑经济安全效益,选择1.5m墙体宽度作为施工条件,工程应用结果显示,柔模混凝土沿空留巷技术能充分保证巷道围岩稳定,巷旁支护效果显著,整体提高矿井的安全性,具有良好推广前景。

窄柔模墙体沿空留巷围岩偏应力演化与控制

为研究柔模混凝土巷旁充填下沿空留巷围岩偏应力的分布与演化规律,以山西吕梁贺西煤矿3301工作面沿空留巷为工程背景,采用实验室试验的方法确定了沿空留巷巷旁混凝土充填材料的单轴抗压强度,通过现场调研、理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法研究了本工作面回采过程中沿空留巷围岩偏应力和塑性区的分布及其演化规律,揭示了工作面回采扰动下沿空留巷围岩的非对称变形破坏机制。数值模拟研究结果表明:随着工作面不断向前推进,沿空留巷围岩偏应力以对称椭圆→非对称圆→窄“条带状”→宽“条带状”的形态进行演化,其塑性区呈现分区域扩展的动态响应特征,从而确定了超前与滞后采动区顶板、底板与两帮的影响距离;非对称分布的“条带状”偏应力峰值带呈现出由回采侧向实体煤侧偏转演化的趋势。基于工作面回采过程中沿空留巷围岩偏应力与塑性区的分布及演化规律,将沿空留巷围岩以偏应力峰值带与塑性区轮廓线为边界划分为2个区域,按围岩支护不同又将留巷围岩划分为实体煤帮A区、留巷顶板B区和柔模混凝土墙体C区,提出沿空留巷窄柔模墙体拉筋配合铁板加固辅以单体支柱护墙+巷内强力双排单体支柱+实体煤帮与顶板高强高预紧力非对称锚杆索的分区非对称耦合控制技术。现场工程实践表明,沿空留巷围岩控制效果良好。

厚煤层柔模沿空留巷工艺在神东矿区的应用

为了有效提高煤炭资源的采出率,减少巷道掘进量,以上湾煤矿12上307综采工作面即神东矿区首个在厚煤层中采用柔模沿空留巷工艺的工作面为工程背景,介绍了通过保证工程质量,架前挂网打锚索,架后打设木点柱等技术措施,保证柔模的安全架设与灌注工艺。工程实践表明:柔模沿空留巷工艺系统简单,施工速度快,留巷效果好。此沿空留巷工艺可使长度279.1m的综采工作面日推进度达到9m,具有良好的经济效益和应用前景。

浅埋煤层柔模混凝土沿空留巷支护及稳定性分析

结合榆家梁煤矿43308工作面柔模混凝土快速沿空留巷的工程实践,对浅埋深、薄基岩、快速推采的安全高效矿井沿空留巷支护形式和参数进行分析,巷旁采用柔模混凝土墙支护,巷内采用锚网索支护,并采用单体支柱配合长钢梁临时支护,在采空区侧采用木点柱和金属网挡矸支护,运用FLAC数值模拟研究了巷旁1 m厚混凝土墙压力分布。经过工作面沿空留巷矿压观测结果分析可知:沿空巷道围岩压力峰值滞后工作面60 m,最大值10 MPa;距工作面200 m后顶底板移近量达到稳定,最大值60 mm。实践表明浅埋煤层采用柔模混凝土进行沿空留巷支护,技术合理、沿空巷道稳定。

厚煤层机械化柔模快速沿空留巷技术应用研究

为了解决神东矿区厚煤层大采高快速沿空留巷问题,提高采区资源采出率,研发了沿空留巷挡矸支架和端头铺网支架,对巷道进行锚网索超前补强支护,对留巷段进行单体配π型梁滞后临时支护,还优化了沿空留巷支护工艺和柔模混凝土配合比参数,提高了柔模混凝土墙的支护强度,在上湾煤矿12上308大采高综采工作面进行工程实践,沿空巷道经受了2次回采动压影响,未返修,不影响生产,达到了良好的预期效果。实践表明:采取挡矸支架和铺网支架+柔模混凝土墙+单体配π型梁滞后临时支护方式进行沿空留巷,可以进行3.8 m大采高快速留巷,技术合理、留巷稳定、效果好,为神东矿区及其他煤矿厚煤层快速沿空留巷提供有益借鉴。

浅埋深厚煤层柔模混凝土沿空留巷矿压规律研究

根据上湾煤矿12上307工作面柔模混凝土沿空留巷的工程实践,对浅埋深厚煤层快速推采工作面的沿空巷道围岩应力分布规律、围岩表面和深部变形规律、顶底板破坏规律、支护结构受力和变形规律等进行现场实测研究。研究结果表明:在煤厚为3.8 m埋深低于270 m的浅埋矿井,采用160 m临时滞后支护,1.5 m厚混凝土墙体留巷时,滞后工作面80 m时墙体达到峰值应力17.8 MPa,滞后工作面210 m巷道变形稳定,顶底板最大移近量达119 mm,两帮最大移近量达234 mm。现有的支护方案可满足日推进10 m/d的高产高效要求。

双巷掘进柔模混凝土无煤柱开采技术应用研究

针对唐安煤矿掘进及回采过程中瓦斯超限、井下煤柱的应力集中、煤炭采出率低等问题,在2301(上)工作面试验双巷掘进柔模混凝土无煤柱开采技术。重点设计研究了合理高效的双巷掘进施工方案、柔模混凝土隔离墙构筑方案、聚能预裂爆破切顶卸压护巷方案。工程实践表明:实施双巷掘进柔模混凝土无煤柱开采技术后,不仅解决了矿井掘进及回采过程中瓦斯超限难题,避免了井下煤柱的应力集中,而且实现了区段无煤柱开采,提高了煤炭的采出率,具有良好的经济效益和应用前景。

柔模混凝土沿空留巷稳定性监测方法应用

介绍了柔模混凝土沿空留巷围岩稳定性监测内容、监测仪器及方法。榆家梁煤矿43308沿空留巷工作面巷内采用锚网索支护,巷旁采用柔模混凝土墙支护,监测结果表明:巷道顶板最大下沉量为160 mm,墙体最大应力10 MPa,单体滞后临时支护长度100 m,围岩活动在巷道后方180 m处趋于稳定。