超大采高工作面覆岩断裂结构及稳定性控制技术

针对超大采高工作面超大空间、强扰动岩层运动带来的围岩稳定性控制难题,以金鸡滩煤矿8.0 m大采高开采实践为基础,采用理论分析、数值模拟等方法分析了超大采高工作面顶板岩层破坏的应力路径效应,提出了超大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构及稳定性控制技术,并进行了超大采高工作面矿山压力实测分析。研究结果表明,不同层位顶板岩层的峰值应力、差应力及强度-应力比存在较大差异,直接影响顶板岩层的断裂状态及破断结构形式。金鸡滩煤矿8 m大采高工作面顶板岩层易形成"悬臂梁+砌体梁"结构,通过开发ZY21000/38/82D型超大采高液压支架、提高液压支架的强度及支架与围岩的组合刚度,实现了8 m大采高工作面的安全高效开采。

大跨度煤巷双跨桁架锚索控制机理及应用

为了解决大跨度巷道单跨桁架锚索底部跨度过大而不能对巷中区域产生有效复合高预应力的支护难题,提出将两组高预应力桁架锚索交错对称布置,形成适用于大跨度巷道双跨桁架锚索控制系统,并阐明其支护特点及对顶板拱梁结构的控制机理。分别建立双跨桁架锚索支护断裂顶板拱梁结构和岩块回转变形失稳的力学模型,得出系统的平衡路径与岩梁发生失稳的临界点以及岩块不产生回转变形失稳的临界条件。针对白龙煤矿复合泥岩顶板大跨度煤巷围岩支护现状,结合现场地质生产条件并综合多种研究方法,确定大跨度复合泥岩顶板煤巷双跨桁架锚索系统和锚杆强力支护系统的联合控制方案,并进行现场应用。现场实践表明,该方案控制效果好,支护系统无损毁,实现了大跨度复合泥岩顶板煤巷围岩的有效控制。