潘一东矿井底车场“近”突出煤层顶底板巷道层位控制与预测

在"近"突出煤层顶底板巷道施工过程中,运用多种地质方法和手段对施工巷道进行层位控制和预测,确保巷道顺利施工。

近距离煤层底板应力分布规律及巷道布置研究

为探究上煤层遗留煤柱对底板的应力影响及下煤层回采巷道的合理布置,以唐山沟煤矿为研究对象,运用理论分析和数值模拟等方法并综合多种影响因素构建了上煤层遗留煤柱与铰接岩块的协同承载结构模型和底板应力传递计算模型,对上煤层遗留煤柱下底板应力及影响因素展开研究。结果表明:上煤层遗留煤柱对底板的应力影响以垂直应力为主,影响程度随底板深度的增加而降低;遗留煤柱下底板应力增高区呈椭球形,对底板应力增高区的影响因素展开分析,得到了不同因素对应力增高区范围影响的量化关系,其中煤柱峰值应力对底板应力增高区分布起决定性作用;根据底板应力分布特征并结合理论计算及数值模拟结果,确定唐山沟煤矿8煤遗留煤柱与11^(-1)煤回采巷道合理错距值应为20~25 m。该研究揭示了上煤层遗留煤柱下底板应力传递机理,明确了底板应力增高区的分布及影响因素,并得到了巷道-煤柱合理错距值的确定方法,可为下煤层回采巷道的合理布置提供理论依据。

底车场“近”突出煤层顶底板巷道层位控制与预测

在“近”突出煤层顶底板巷道施工过程中，运用多种地质方法和手段对施工巷道进行层位控制和预测，确保巷道顺利施工。

基于PSO优化LSSVM模型的回采巷道顶底板移近量预测

为准确预测回采巷道顶底板移近量,减轻现场检测负担,提出一种PSO优化LSSVM算法的顶底板移近量预测方法。该方法综合考虑巷道埋深、直接顶厚度、煤柱宽度、松动圈尺寸、地质异常、巷道高度与宽度、顶底板岩性共9项主要指标因素,建立顶底板移近量预测指标体系;再利用PSO方法对LSSVM模型的核参数σ和惩罚因子f搜索寻优,得到最优核参数和惩罚因子分别为217.384 6和0.043 5;最后将优化后参数输入LSSVM中,结合现场实际参数进行训练学习,最终建立基于PSO-LSSVM算法的回采巷道顶底板移近量预测模型,进行了实例预测,并且采用方向正确性指数DA、平均绝对百分误差MAPE和希尔不等系数TIC三个指标对比评价了PSO-LSSVM模型的准确性。结果表明,PSO优化的LSSVM回采巷道顶底板移近量预测模型的DA指数、MAPE指数和TIC指数分别为0.900 0、9.063 7和0.064 7,该模型相较BP神经网络模型、单纯支持向量机模型和单纯最小二乘支持向量机模型更为真实、准确,且操作运行简便,可用于现场。

近距离煤层采空区下综放工作面巷道合理位置研究

近距离煤层综放工作面开采空间大,采动强度高,下位煤层回采巷道受上煤层采动影响存在应力集中、巷道支护困难等问题,因此近距离煤层综放工作面巷道合理位置的选取对后期支护控制起到关键性作用。以西露天煤矿2煤层和1煤层1分层为研究对象,综合考虑了上煤层开采时的底板应力降低区域和下煤层开采时的极限平衡区域,确定了下煤层巷道的合理位置应在距离实体煤柱内错22.79 m以上的区域。基于上述理论计算结果,分析了上煤层开采后底板应力分布规律及不同内错距下巷道围岩变形破坏特征及规律,结果表明:①距离采空区底板越近,应力最大值与最小值相差越明显;②随着内错距不断增大,围岩应力和应力集中系数呈现急剧降低-缓慢增大-稳定的趋势,在内错距20~25 m内应力及应力集中系数相对较小;③巷道围岩塑性区范围呈现先减小后增大的趋势,当巷道处于内错20,25 m时巷道围岩破坏相对较小;④巷道变形量随着内错距增大而逐渐减小,当内错距增加至25 m时,巷道围岩移进量基本保持不变;⑤确定巷道合理内错距为20~25 m。工程应用结果表明:巷道采用内错距24 m布置时,巷道围岩松动破坏深度及变形量均在可控范围内,进一步证明了该内错距的合理性。

极近距离煤层下伏回采巷道围岩控制技术研究

针对极近距离煤层下伏巷道支护难度大的问题,采用数值模拟、理论分析、现场实践相结合的研究方法,开展极近距离煤层开采底板下伏巷道围岩稳定性控制技术研究,得出:极近距离煤层开采底板下,将下伏回采巷道相对上覆残留煤柱中线错开12~16 m距离布置,有利于下伏回采巷道支护稳定,并在此基础上提出锚杆+金属网+金属棚架的联合支护方案,应用效果良好,为类似条件下的巷道支护提供了有意义的参考。

近距离煤层采掘关系对下位巷道围岩变形规律影响研究

近距离煤层上煤层工作面与下位煤层巷道采掘关系发生变化时,巷道围岩变形失稳机理会更加复杂,而目前针对上煤层工作面与下位煤层巷道推进方向不同时巷道受载动态演化规律及失稳特征的研究较少。以陕北能东煤矿近距离煤层为研究对象,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,对上煤层工作面回采后下位煤层巷道的稳定性进行了研究。理论分析得出,上煤层工作面开采后所产生的底板裂隙深度为22.5 m,未发育至下位煤层巷道。按采掘空间位置关系将回采工作面与巷道分为相向、相交、背向3个状态,数值模拟当巷道与工作面的空间位置关系发生变化时下位煤层巷道围岩的变形情况,结果表明:①上煤层工作面与下位煤层巷道的采掘关系为相交与背向推进时,巷道围岩应力呈先增后减再增的趋势,在推进距离为90 m时,最大应力为6.5 MPa,应力集中系数为1.49,在推进距离为100~110 m时,巷道围岩应力降低幅度最大,降低了53.2%,在推进距离为150 m时应力最小,为0.95 MPa,之后不断增大,直到恢复至原岩应力。②巷道围岩位移量在推进距离为100~150 m时增长幅度较大,在150 m时顶板位移量达到最大,为0.036 m,随着巷道越接近边界煤柱,其巷道位移量越小。现场实测结果表明:上煤层工作面过下位煤层巷道时,巷道位移量显著增长,顶板最大位移量为3.41 cm,与数值模拟结果一致;相交推进过程中若地质条件简单可以适当加快推进速度,减小上煤层工作面开采对下位煤层巷道的影响。

近距离煤层残留煤柱下底板应力分析及回采巷道合理布置

为了实现近距离煤层残留煤柱下方的下位煤层回采巷道的合理布置,在国投塔山矿2^#与3-5^#极近煤层开采地质条件基础上,通过理论计算和利用MATLAB软件呈现力学分布特征,得出2^#煤的底板受到开采后形成的超前支承压力其最大的破坏深度为23.7m,残留煤柱下底板的应力分布具有明显的非均匀对称性,分布范围可以概括为在两条直线包络下的"压力泡"。最后,综合考虑节约资源提高回采率和应力破坏范围得出3-5#煤回采巷道布置至少需要13m的内错距。

一种确定坚硬顶板下极近距离煤层同采下煤层巷道位置的方法

针对山西集广煤矿9#和10#极近距离煤层同采的工程背景,对上位煤层开采后对底板的影响进行了力学理论分析,得出上煤层开采对底板的破坏深度,评估了下煤层回采巷道布置于几种位置的可行性,并利用FLAC3D数值模拟得出外错的最佳距离。经过现场工业性试验,巷道支护效果较好,未出现强烈的矿压显现。

近距离煤层群相向采掘下伏煤层巷道变形破坏特征

针对龙华煤矿在近距离煤层下行开采过程中,10205工作面回采巷道与其下方的20203工作面回采巷道存在的相互扰动问题。利用理论分析、FLAC^(3D)数值模拟等方法研究了10205工作面采场20203回采巷道支护参数、应力分布特征、分布规律以及底板破坏深度等,探究了1^(-2)煤层的10205工作面在回采过程中对2^(-2)煤层的20203工作面回采巷道施工稳定性的影响。结果表明:下煤层20203回采巷道掘进初期,巷道仅受自身掘进的应力扰动影响,巷道围岩应力整体呈现稳定变化。当上煤层工作面长度为325 m时,上煤层工作面底板最大破坏深度为20 m。下煤层回采巷道围岩应力相较于掘进期变化不大,回采巷道在上煤层开采过程中保持稳定。同时,10205工作面主应力均呈扩散状向底板传递,最大主应力扩散区在应力增高区,而最小主应力扩散区在应力降低区,二者分布规律相似均在应力增高区出现应力集中。根据滑移线理论模型计算上煤层底板最大破坏深度理论值为18.6 m,与数值模拟结果接近。研究结果有利于保障近距离煤层下行开采的掘进安全以及回采巷道支护稳定性。

厚煤层泥岩底板巷道底鼓控制技术应用分析

山西汾西正旺煤业31103综放工作面运输巷受矿压、底板软岩等多因素影响底鼓问题突出,给巷道使用及采面正常回采带来困难。若采用巷道底板卸压槽、底板注浆以及底板锚索等方式治理底鼓,则面临耗时长、影响巷道正常使用等问题。经分析研判,决定采用降低运输巷围岩应力为主的底鼓控制技术,即通过切顶卸压改善运输巷围岩受力与降低底板受力的方法。结合现场实际,拟定了切顶卸压技术实施方案,实际应用后,巷道底鼓量控制在102 mm以内,底鼓问题得到有效控制。

近距离煤层采动影响下底板巷道稳定性研究

针对同煤集团在近距离特厚煤层采动过程中下工作面巷道容易出现片帮以及底鼓现象,通过理论分析与现场监测的方法,对采动影响下的底板巷道的变形和破坏规律进行探讨,得出了采动影响下工作面底板的破坏深度与支承压力对底板巷道的影响范围与程度,该研究对近距离特厚煤层开采过程中底板巷道的布置及支护设计具有一定的参考价值。

近距离煤层群采动后底板应力分布及回采巷道布置

在开采煤层群时,经常采用下行式开采方式。下行式开采时,上层煤开采遗留煤柱会对下层煤的回采巷道产生影响,为此需要研究上层煤开采后底板的应力分布情况。采用滑移线场理论分析了下煤层回采巷道布置的关键参数,结合A矿的实际情况探讨了近距离煤层群开采时的巷道布置方式。通过对A矿的数值模拟发现,下煤层开采时回采巷道与上煤层开采时遗留的煤柱错距应保持在20~25 m。

极近距离煤层开采巷道失稳机制及复合控顶技术

为解决极近距离煤层开采下分层时,回采巷道受上分层采动以及本工作面超前应力影响,维护极其困难的难题,以新疆西沟煤矿IW301工作面为工程背景,深入分析上分层IW401工作面和本分层IW301工作面回采时,对IW301工作面运输巷及回风巷影响的力学机制,并据此提出采用断顶孔、卸压孔和高强支护结合的复合控顶技术。工业性试验结果表明,复合控顶技术对极近距离煤层外错布置方式下的回采巷道控制效果显著;经治理后,IW301回风巷顶底板最大变形215 mm,两帮最大变形135 mm,巷道整体状况良好。治理方案可供类似条件下的巷道围岩控制提供参考。

薄煤层坚硬顶底板回采巷道围岩控制技术研究

基于慈林山煤矿薄煤层坚硬顶底板条件下回采巷道掘进缓慢、采掘接替紧张、支护成本高等一系列问题,采用实验室实验、理论分析、数值模拟等研究方法,优化其锚杆锚索支护参数并应用于现场工程实践。支护参数优化后,巷道顶底板与两帮变形量分别约为22 mm和28 mm,围岩控制效果显著,同时巷道掘进成本降低约50%,大幅度降低工人的劳动强度,提高巷道掘进速度,缓解采掘接替紧张关系,取得了显著的经济社会效益。

薄煤层坚硬顶底板回采巷道支护技术

以某煤矿采面回风巷掘进为工程背景,在对围岩岩性参数以及受力环境等内容综合分析的基础上,提出巷道坚硬顶底板条件下薄煤层支护参数,并对支护后的巷道矿压显现以及围岩变形从经济效益等方面进行考察分析。结果表明,设计的支护参数可以较好地对巷道围岩变形进行控制,不仅提升巷道掘进以及支护效率,而且也降低了支护材料消耗及作业人员劳动强度,取得了显著效果。

近距离下煤层损伤基本顶破断规律及稳定性分析

为掌握近距离下煤层损伤基本顶的破断、失稳规律,首先对下煤层基本顶的损伤类型进行了分类,提出了基本顶损伤量化的方法,之后采用理论分析对损伤基本顶的断裂长度进行了研究,并基于"砌体梁"的"S-R"理论研究了损伤基本顶的失稳规律。研究结果表明:1损伤造成基本顶提前断裂,断裂长度随损伤量的增大而减小,达到极限损伤量时基本顶随采随垮;2损伤基本顶更易发生"砌体梁"滑落失稳,损伤量越大滑落失稳的几率越大,铰接岩块挤压力的减小是造成上述现象的原因;3"砌体梁"铰接岩块挤压力的递减速度大于铰接面抗压强度递减速度,损伤基本顶反而不易发生"砌体梁"的回转失稳;4通过对晋华宫矿307盘区11号煤层8707工作面的矿压观测,验证了损伤基本顶断裂及失稳规律。

浅谈单一突出煤层底板巷道位置选择

单一突出煤层煤巷掘进中的瓦斯治理问题比较突出,掘进底板巷预抽瓦斯防突效果较好。在布置底板巷道过程中通过使用FLAC模拟分析技术对底板巷道掘进位置的围岩应力分布特点进行分析,从而确定底板巷道的合理位置。分析证明,对于将预掘底板巷的位置确定在待掘煤层正下方的位置,法距控制在8~15 m的位置合理可行。

近距离煤层采动下底板巷道围岩应力分布与变形破坏特征

为揭示近距离煤层采动下底板巷道围岩变形特征,采用理论分析和现场测试的方法,理论计算和现场实测了试验工作面采空区下底板破坏深度,分析了上煤层工作面回采对底板巷道的扰动影响规律,上煤层工作面回采对底板巷道产生扰动影响具有时间性和空间性,可采取超前加强支护或提高工作面推进速度的方法,缓解上煤层工作面回采对底板巷道的扰动影响。

人工复合假顶技术在近距离煤层巷道掘进中的应用

基于602运输巷系统巷近距离过南回风大巷二段期间,受层间距及围岩稳定性影响,采用传统锚杆(索)支护时支护难度大、支护效果差等技术难题,决定对过巷段采取人工复合假顶技术,同时采用工字钢棚进行加固,实际应用效果表明:采取“人工复合假顶+架设密集工字钢棚”联合支护技术后,有效解决了近距离煤层巷道掘进支护难题,提高了顶板稳定,实测602运输巷系统巷过巷段顶板下沉量控制在0.25 m以内,取得了显著的应用效果。