近距离煤层联采巷道交错布置及支护技术研究

为解决近距离煤层联合开采时采出率低、安全性差等问题,探究巷道交错布置方式及下煤层巷道支护技术在近距离煤层联合开采中的应用,以山西晋保煤矿12#、13#煤层地质条件为研究背景,采用理论分析与FLAC3D数值模拟的研究方法,研究了巷道采用交错布置时下煤层巷道的围岩变形与矿压变化,得到巷道交错式布置时上下煤层巷道的水平错距应大于7.98 m。通过数值模拟分析矿方原始支护方案与新支护方案下煤层巷道顶板的垂直位移变化规律,确定对下煤层巷道进行锚网索联合支护的分区支护方案。结合现场实测结果表明:下煤层巷道围岩变形处于可控范围内,交错式巷道布置方式以及巷道分区支护方案较为合理,能够保证工作面的安全生产,可以为类似地质条件下近距离煤层的开挖提供借鉴。

孤岛工作面沿空巷道合理支护参数研究

针对围岩松软采空区下孤岛工作面沿空掘巷支护,本文采用FLAC3D数值模拟软件,对不同支护方案下围岩松软采空区孤岛工作面沿空掘巷支护效果进行模拟分析,研究巷道工作面变形演化特征。研究结果显示,单侧工作面采空和两侧都采空的巷道变形量相似,上部7227工作面采空有利于巷道支护,采用联合注浆加固支护方式对松软破碎围岩巷道效果更佳。

沿空留巷柔模砼墙滞后临时支护时效性研究

针对巷旁充填体沿空留巷开采实践过程中,滞后临时支护距离难以确定的问题。以石圪台煤矿211工作面主运巷道为研究对象,采用现场调研、数值模拟及现场试验相结合的研究手段,研究了滞后不同距离下的巷旁柔模砼墙受力分布及变形特征,得到了合理的滞后支护距离。结果表明,工作面推进后充填体受力变形规律大致可分为2个阶段,即快速变形阶段和稳定阶段;基于充填体变形规律确定了合理滞后支护距离为80 m;在211沿空留巷进行现场矿压观测,佐证了充填体变形规律与合理滞后支护距离的可行性,为该矿后续沿空留巷提供了理论及应用基础。

深部特厚煤层综放沿空掘巷煤柱优化及巷道支护

为研究深部大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷巷道矿压控制问题,以国能宁煤集团枣泉煤矿2^(-2)特厚煤层130203大采高综放工作面回风巷道为背景,基于实用矿山压力理论,建立了巷道围岩内、外应力场动态结构力学模型,运用理论计算和数值计算针对不同尺寸煤柱煤体应力对比分析,将原留设15 m护巷煤柱缩小至5 m进行了煤柱优化。结果表明:在稳定的内应力场掘巷有利于巷道的稳定性,避免了顶板事故及冲击地压相关灾害的发生,现场5 m小煤柱护巷工程应用中,130203回风巷道小煤柱侧变形量为1050 mm,实体煤帮变形量为400 mm,两帮呈现不对称性变形,底板局部底鼓量为1400 mm;深部特厚煤层综放开采沿空掘巷采用5 m小煤柱护巷方案设计正确,极大改善了巷道围岩的应力环境,整体设计满足生产要求,现场应用良好。130203工作面小煤柱沿空掘巷技术成功应用,为矿井开采提供了可靠的科学依据。

华蓥山隧道穿越急倾斜煤层采空区施工方案及应用效果

以华蓥山隧道穿越高顶山煤矿采空区为工程背景,研究了复杂采空区隧道施工的勘察技术和开挖支护方案,建立了隧道穿越急倾斜煤层采空区三维数值计算模型,分析了隧道结构的安全性,结合现场应用评价了隧道穿越急倾斜煤层采空区施工技术。研究表明:1)超前地质钻探能准确判断煤层采空区的空间位置、有害气体以及充填情况,可指导隧道开挖施工风险预测;2)在采取超前大管棚和帷幕注浆加固措施后,隧道穿越采空区施工过程中围岩整体较稳定,未出现掉块、坍塌等现象,施工顺利完成。

采空区下近煤层巷道大断面敞开式盾构掘进围岩稳定性分析

盾构工法因其高效、经济等显著优势正成为煤矿巷道掘进新模式。巷道处于复杂地质条件采空区下,对巷道围岩稳定性和支护控制带来很多的不确定因素。依托顾桥矿北二回风补套巷为研究对象,通过现场监测和数值模拟研究采空区下近煤层巷道大断面敞开式盾构施工围岩变形规律。研究结果表明:巷道围岩位移和围岩应力呈现出先快速增大后缓慢增加的趋势,在35 d左右趋于稳定;监测表明随着距离巷表深度越大围岩位移逐渐减小,距拱顶4 m深度处岩层位移最大达5.9 cm,锚杆(索)拉力最大达50 MPa;相对而言,里程1250 m监测断面处围岩稳定性较1450 m处好,采空区下近煤层巷道围岩稳定性受地质条件、掘进速度和支护结构等多种因素影响;提出了支护方案,围岩变形及锚杆(索)受力维持在较低的状态,围岩稳定性较好,围岩与支护体系能够承受围岩荷载,具备安全储备空间。可为实现大埋深采空区下盾构工法施工快速掘进与巷道稳定性控制提供借鉴和参考。

深部煤层沿空掘巷小煤柱合理尺寸留设研究

采用实验室实验、数值模拟、现场实验等方式进行研究,确定深部煤层的沿空掘巷小煤柱合理尺寸。通过物理力学实验,获得了淮南矿区丁集矿1121(3)工作面煤岩的密度、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角等参数。测量了该区域的地应力,为后续的理论计算、数值模拟提供了可靠的数据。采用数值模拟的方法研究,综合考虑沿空留巷煤柱的应力、竖向位移、塑性区分布特征情况,兼顾煤炭采出率及预防冲击现象,初步确定煤柱宽度为5 m较为合适。工业性实验监测数据显示顶板的位移范围最大值为86 mm,两帮最大范围为145 mm。在一定程度上达到了巷道围岩的控制要求,5 m煤柱尺寸具有一定的科学性与合理性。

深井强采动工作面煤柱及回采巷稳定性控制技术研究

【目的】深井大采高工作面沿空掘巷后所留设的煤柱稳定性差,沿空巷道在服务周期内受集中应力及采动影响作用变形严重,围岩变形控制难度大。对深井强采动工作面煤柱及回采巷稳定性控制技术进行研究,可有效解决上述问题,实现煤炭资源安全高效开采。【方法】以刘庄煤矿一水平采区为工程背景,通过试验及现场调研对其进行地质力学评估,确定一水平采区围岩力学特性及松动破坏范围,通过数值模拟分析煤柱及沿空巷道破坏变形的主要原因。【结果】结合数值模拟研究提出“爆破切顶与注浆加固”相结合的围岩稳定性控制技术,通过理论分析确定了爆破切顶的高度为23.6 m,炮孔的间距为1.5 m。【结论】进行了现场工业性试验并对应用效果进行了监测,现场试验监测结果表明,采用爆破切顶与注浆加固控制技术后,131304工作面煤柱受采动影响后稳定性良好,131306沿空掘巷围岩稳定性得到有效控制,研究结果可为同类工程提供参考。

沿空留巷膨胀剂致裂切顶应用研究

为解决沿空留巷上覆岩层结构失稳造成围岩变形难以控制的问题,利用数值模拟并结合现场应用对静态破碎剂静力切顶技术进行研究,对不同切顶角度、切顶高度下的切顶效果进行分析,确定最佳切顶高度为14 m、最佳切顶角度为70°,基于模拟方案进行应用实践,发现最大顶底板移近量为79 mm,两帮的移近量为60 mm,围岩变形量得到了有效控制,达到预期目标。

寺河煤矿2301(上)工作面沿空巷道无煤柱开采技术

针对寺河煤矿孤岛煤柱工作面工程条件,根据关键层理论,对孤岛煤柱工作面开采上覆岩体破断结构特征进行分析,寺河煤矿在巷道掘进支护时,上覆岩体可能存在砌体梁或者伪砌体梁结构,该结构会影响巷道的稳定性,同时由于采用分层方法进行2次回采,煤柱两侧采空区上覆岩层破坏较为严重,由此提出U型钢+柔模墙体支护的窄小煤柱沿空掘巷方案和锚碹基本支护的零煤柱沿空送巷方案,通过对比,最终确定在寺河煤矿2301(上)工作面选用窄小煤柱沿空掘巷方案进行工程试验。试验结果表明,不仅解决了矿井掘进及低回收率问题,避免井下煤柱的应力集中,而且实现区段无煤柱开采,回收留设的40 m煤柱,增加了矿井的可采储量,利于矿区可持续发展。

沿空掘巷窄煤柱留设及围岩控制技术实践

为了缓解矿井采掘接替的紧张局面,改善巷道维护状况,最大限度提高资源回收率,针对花草滩煤矿实际生产条件,结合极限平衡理论及窄煤柱留设原则,通过理论计算及FLAC^(3D)软件数值模拟,确定合理的窄煤柱宽度为6 m。通过现场调研相似地质条件矿井的回采巷道围岩变形特征、围岩力学分析、围岩损伤和破裂分析、围岩破坏机理,并根据花草滩煤矿1109工作面地质资料及围岩状况,模拟分析部分支护参数对1109回采巷道围岩支护应力场的分布特征的影响,经现场试验的数据整理和验证,综合对比后确定了合理的支护参数,制定了窄煤柱掘进期间顺槽的合理支护方案。

12305上材料巷沿空留巷工艺经济效益分析

长壁工作面之间一般情况下都留有一定宽度的安全煤柱,造成煤柱损失;在一定条件下,实行无煤柱开采,具有明显的经济和社会效益。某煤矿12305工作面与12304工作面之间试行无煤柱开采沿空留巷技术取得成功,实现了无煤柱开采和沿空留巷技术,为后续工作面实行无煤柱开采提供了借鉴模式和经验。对此,本文通过阐述工作面沿空留巷的应用,分析比较经济效益,进而探索沿空留巷工艺的前景,以期为煤炭生产提供更有效的技术支持。

特厚煤层小煤柱沿空掘巷支护研究

通过对5-1042巷围岩力学性质进行了测试,基于巷道破坏特征,确定了围岩受力不稳定区域,经计算初步得到锚杆锚索支护参数。基于采空区平衡模拟和巷道开挖模拟,确定了平衡以及巷道开挖后最大垂直应力和水平应力,随后确定了锚网索支护方式,采用十字布点法对小煤柱沿空掘巷围岩稳定性进行观测,巷道围岩变形量小,无离层现象发生,证明了支护方案的可行性。

短台阶预留核心土法在下穿水库采空区隧道开挖中的应用

为保证下穿水库采空区隧道开挖施工的安全性和围岩稳定性,文章以实际工程为例,研究短台阶预留核心土法在下穿水库采空区隧道开挖施工中的应用。具体而言,结合工程的实际情况及施工难点,确定短台阶预留核心土法的隧道开挖施工流程,并选择合适的施工设备进完成隧道开挖施工。对施工结果进行监测分析后得出:各监测点的结果均满足工程相关标准,安全度均大于1,位移均小于30 mm。

密集钻孔卸压技术在下分层沿空留巷中的应用研究

针对高应力底分层沿空留巷期间顶板压力大且留巷围岩变形严重的问题,以古汉山矿15032底分层工作面为研究背景,综合采用现场实测、理论分析和数值模拟相结合的方法,提出密集钻孔卸压技术,研究分析了底分层工作面覆岩结构特征及切顶关键参数,并进行现场实践应用。结果表明:底分层工作面假顶之上所存在的完整且较大的块体结构是造成留巷压力大的关键因素;确定了合理的切顶高度18 m、角度80°,钻孔间距200 mm,钻孔直径50 mm;现场实施后留巷段顶板下沉356 mm、两帮收缩量656 mm,围岩变形在可控范围之内,经简单卧底修复后能满足接替工作面正常回采的要求。

复杂地质条件下岩溶台地隧道灾变风险评估:以安平隧道为例

复式向斜岩溶台地地质条件复杂,隧道穿越时,多发生突水涌泥等地质灾害。以安平隧道为例,在隧道线路设计初期,从地质角度出发,分析隧道线路范围内存在的5个主要地质问题及可能发生的地质灾变风险,并逐一对其进行评估和评价;采用宜避不宜扰的地质选线理念,根据评价结果选择路线绕避方案和确定平纵设计指标。研究成果对类似复杂地质条件下的岩溶台地隧道地质选线和路线设计具有一定的借鉴意义。

煤矿材料巷沿空留巷开采设计方案研究

为进一步提高矿井资源回收率,提升矿井经济效益,经研究,对3下209面材料巷实施沿空留巷,将其作为3下207面材料巷使用。根据近期调研结果,结合矿井实际,制定了3下209材料巷沿空留巷开采设计方案.经实践监测,两帮及顶底帮移近量符合设计要求,围岩变形控制效果明显,提升了煤矿生产的经济效益。

广邻快速公路华蓥山特长隧道方案的地质条件比选研究

广邻快速公路为连接广安市与邻水县的重要高等级公路,其控制性工程华蓥山特长隧道工程地质条件和水文地质条件极其复杂,施工及运营风险极高。为了降低隧道工程施工及运营风险,分析了隧址区的工程地质条件,重点论证了岩溶及岩溶水与煤矿采空区2类重大工程地质问题,并通过对比不同方案的地质条件,确定了岩溶发育路段短、岩溶水危害较小、对环境影响较小、煤矿采空区长度短的隧道方案。

近距离采空区下大断面切眼支护技术应用

以9101采煤工作面为工程实例,该采面切眼跨度为8 m,且上覆为8^(#)煤层采空区及煤柱。切眼拟采用分次掘进方法施工,首先掘进巷道宽度4.5 m,后刷扩3.5 m;在掘进期间,通过探测切眼顶板与上覆8^(#)煤层采空区层间距,再设计切眼顶板支护方案;现场应用后,切眼顶底板、巷帮变形量分别为60 mm、73 mm,实现了近距离采空区下大断面切眼围岩变形有效控制。

高抽巷抽采对采空区漏风规律的影响研究

掌握高抽巷抽采对采空区漏风规律的影响,可为控制采空区漏风量和选取降低采空区遗煤自燃危险性的方法提供指导。利用Fluent软件对有、无高抽巷抽采瓦斯两种情况下的采空区漏风量和采空区内风速分布进行了数值模拟研究。结果表明:没有高抽巷抽采瓦斯时,沿工作面长度方向,由工作面进风端头到接近工作面中部范围内漏风风流由工作面流向采空区;有高抽巷抽采瓦斯时,沿工作面长度方向,几乎全程范围内漏风风流由工作面流向采空区,且有高抽巷抽采瓦斯时漏入采空区的总风量比没有高抽巷抽采时增加了54.7%。