倾斜工作面面向断层开采煤柱失稳机制及稳定性控制

以某矿面向断层开采的5302工作面为工程背景,模拟了工作面回采过程中断层及断层周围煤岩体垂直应力、塑性区及断层滑移演化规律,提出了断层煤柱的合理尺寸,并制定了卸压方案。研究结果表明:工作面回采期间断层及断层周围煤岩体受构造应力与采动应力叠加作用下应力高度集中,容易诱发冲击地压;微震、应力在线监测结果对比分析表明,制定的爆破断顶、钻孔卸压技术方案能够有效降低应力集中程度,避免工作面面向断层开采时诱发冲击危险。

煤矿爆破切顶卸压沿空留巷开采技术应用

该文以某煤矿的回采工作面为例,探究爆破切顶卸压沿空留巷开采技术的应用策略。采用双向聚能爆破技术进行顶板预裂,通过合理设计切顶高度、切顶角度以及炮孔间距等关键参数,提高爆破预裂效果,保证巷道围岩的稳定性。在完成爆破后进行煤层开采,使用锚索支护和U型钢支护,提高巷内支护效果;使用工字钢和U型钢档矸支护,防止矸石对围岩的侧向冲击,为煤矿安全作业创造有利环境。

凌志达矿坚硬顶板切顶卸压与巷道支护方法研究

针对凌志达矿15218工作面坚硬顶板条件回采过程中导致的巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合方法,系统研究了坚硬顶板切顶卸压及巷道支护方法。结果表明:顶板基本顶K2灰岩为关键层,由于顶板泥岩与K2灰岩总厚度达8.12 m,应保证切顶高度大于8.12 m;对工作面顶板实施切顶卸压后,能够在一定程度上切断高应力传导路线,使应力发展不会朝向煤柱及临近工作面巷道,有利于巷道及煤柱的稳定,对坚硬顶板实施切顶卸压可以取得良好的卸压效果,数值模拟确定合理切顶高度与角度分别为9 m与15°。研究提出了在巷道顶板中部实施超前预裂爆破切顶卸压方法,以及“锚杆+金属网+钢筋梯子梁+锚索”的巷道联合支护技术。通过现场实践,顶板下沉量降低了43.1%,底板底鼓量降低了31.5%,煤柱帮移近量降低了36.1%,回采帮移近量降低了36.2%,巷道变形得到了良好控制。

煤矿钻孔成缝切顶卸压技术

切顶卸压技术作为一种被广泛认可的有效巷道支护手段,在改善巷道内的应力分布和减轻围岩变形方面发挥着积极作用。为解决西川煤矿1123运输巷道所面临的应力问题,以及减少围岩变形的需求,提出了钻孔成缝切顶卸压技术。此技术能把钻孔深入到高压带,卸压效果好且灵活可靠,适用于煤层中较为坚硬的岩石,具有较高的可靠性和实用性。通过应力函数法的精确计算,确定了适用于该煤矿的钻孔的上下阈值,分别为14.14和6.32,通过数值仿真软件对不同孔间距下的顶板垮落状态进行深入分析,研究切顶前后实体煤的应力分布规律。结果表明:切顶卸压技术显著改善了顶板的冒落性,可有效地预防冲击地压的发生;同时该技术能够有效地降低应力转移比例,使实体煤中应力峰值下降25.44%,峰值点内推179.18%。研究结果可为后续小煤柱留设和支护方式的选择提供参考。

浅埋极薄煤层切顶留巷无煤柱开采技术应用研究

为提高极薄煤层煤炭资源回收,降低巷道掘进矸石产出,消除因煤层开采导致的地表生态破坏,采用理论分析、数值模拟和工程试验结合的方法,对浅埋极薄煤层切顶留巷无煤柱开采可行性进行了研究,对浅埋极薄煤层工作面切顶留巷参数进行了设计,并提出留巷围岩控制技术。沿空巷道实施切顶后,垮落顶板对上覆岩层形成有效支撑,同时留巷顶板形成短悬臂结构,降低覆岩活动对留巷围岩影响;与传统留煤柱开采相比,切顶留巷无煤柱开采技术能有效修复工作面两端覆岩裂隙发育及地表裂缝。现场实践表明:留巷形成后,工作面后方70~100 m两帮移近量在25~45 mm;切顶留巷无煤柱开采技术应用后,地表无明显裂缝产生,且提高了煤炭资源回收率,应用效果较好。

山西新景矿8119工作面爆破切顶卸压及瓦斯治理生产实践

以山西新景矿8119工作面为研究对象,由于其顶板坚硬、强度高,在工作面回采过程中受上覆岩层和采动影响,回风巷道煤帮挤压变形严重,顶板整体下沉量大,底鼓明显,造成局部巷道断面尺寸不足,通风、行人困难,从而影响工作面的正常回采。为了保证工作面的顺利推进,结合矿井地质及实际经济情况,提出了爆破切顶卸压的方法。与此同时,为了预防爆破后瓦斯超限,提出了相应的管控措施。结果表明:8119工作面顶板采取爆破卸压处理后,积聚在内部的应力释放出去,顶板完整性遭到破坏,顶板得到了弱化;回风巷顶底板收缩变形量和两帮收缩变形量明显降低,围岩变形控制良好,也没有出现瓦斯超限情况。

钱营孜煤矿W3_(2)33工作面过跳采段切顶卸压及围岩控制技术研究

在遇到大断层时工作面需要跳采以保证采煤效率,跳采区域巷道受顶板矿压影响,易产生冒顶、片帮等破坏形式,为解决钱营孜煤矿W3_(2)33工作面过跳采段巷道支护难题,结合现场工程条件,通过理论分析顶板来压情况,结合相似工程经验,针对跳采区域探煤巷以及W3_(2)33风巷留巷部分,提出一种合理预裂爆破切顶方案,研究分析出一套合理的爆破参数,同时对巷道进行加强支护,通过理论分析和FLAC3D有限元分析软件模拟,分析设计支护方案下锚杆索系统产生的预应力场,结果表明巷道附近能形成连续有效高应力区,对围岩体起到加固作用,结合预裂爆破切顶方案,达到理想支护效果。

沿空留巷技术在综采工作面的应用

为提高采面煤炭资源采收率、缓解采掘接替紧张局面并为降低巷道掘进成本,将切顶卸压沿空留巷技术应用到3804综采工作面。依据3804综采工作面现场地质条件、顶板岩性,对3804机巷超前支护、切顶爆破以及临时支护方案等进行设计。现场应用后,3804机巷留巷段顶底板、两帮最大收敛量分别为242、283 mm,留巷段围岩变形量较小,可满足邻近采面使用需要。

超前爆破切顶快速掘进工艺技术

高产高效是评价煤矿综合效益的一个重要指标,受煤层采掘破坏的影响,应力荷载向巷道一侧或顶、底板某个位置转移或集中,造成巷道变形或垮塌等问题普遍存在。为消除采煤过程中老顶应力荷载向巷道一侧转移造成的围岩弱化变形,提出超前爆破切顶卸压工艺,设计深孔预裂爆破的爆破工艺及炮眼的合理布置参数,对关键层进行定向预裂爆破。爆破切顶的实施表明,该工艺可实现应力荷载路径的有效切断,巷道围岩变形得到有效控制。

切顶卸压小煤柱护巷机理与控制技术研究

煤矿区段巷道主要采用宽煤柱护巷,宽煤柱容易造成应力集中,引发围岩大变形、岩爆、煤与瓦斯突出等问题;另一方面宽煤柱护巷煤炭采出率低,造成大量的煤炭资源损失。小煤柱护巷容易基本全部进入塑性破裂状态,承载能力低,支护难度大。未了既不浪费煤炭资源,又易于支护。以吉祥煤业153103运输顺槽为工程案例,运用巷道围岩钻孔聚能定向爆破卸压,破坏巷道围岩的完整结构,切断压力向小煤柱传递,使支承压力峰值向巷道围岩深部转移,巷道处于应力降低区内,巷道易于控制。通过定向聚能切顶卸压爆破,可以实现小煤柱护巷,提高了煤炭的回收。

大海则煤矿切顶卸压沿空留巷技术应用

为提高煤炭资源回收率,促进矿井安全生产,增加矿井效益,决定在4^(-4)103工作面实施切顶卸压沿空留巷技术,采用数值模拟确定了4^(-4)103工作面合理切顶高度、切顶角度分别为8°、10°,提出了巷道支护方案和爆破参数。现场实测结果得出巷道围岩变形较小,保障了大海则煤矿切顶卸压沿空留巷巷道围岩的稳定性,巷道支护方式效果显著。

沿空留巷围岩变形特征及其稳定性控制研究

以某矿工作面沿空留巷掘进地质条件为对象,采用FLAC 3D软件模拟采空区围岩破坏情况,包括掘进期、一次采动和留巷稳定期及二次采动影响期,发现围岩变形量均较大。因此,为有效维持围岩稳定,安全缺口采用超前支护顶板,非采煤帮采取补打锚索加强支护,充填体采取钢筋网、钢筋梯子梁、对拉锚杆加强支护,顶板应力应用浅孔爆破切顶卸压技术加以优化。

庞庞塔煤矿110501综放工作面“110工法”技术研究及实践

针对霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿留煤柱开采导致采掘接替紧张、煤炭资源回收率低的问题,以110501综采工作面为研究对象,提出采用切顶卸压无煤柱自成巷“110工法”进行开采,设计了恒阻大变形锚索补强支护和顶板预裂切缝孔布置方案。现场应用结果表明:所采用的技术方案有效控制了110501胶带顺槽围岩变形,使110501综采工作面多回收煤柱资源约5.8万t,创造经济效益约3480万元。

切顶卸压爆破技术在沿空留巷中的应用

在传统的煤柱护巷开采模式下,容易造成巷道变形不稳,应力集中,工作面替代紧张,煤炭资源回收率低等问题。为保持巷道稳定,解决采掘替代紧张局面,促进煤矿增效。在陈四楼煤矿2601综采工作面进风顺槽采用切顶爆破卸压沿空留巷技术,利用联合支护技术,分析确定切缝参数、爆破工艺参数,并在生产中成功实践。对照经切顶卸压的进风顺槽和未处理的回风顺槽的围岩变形情况,分析得出,经过切顶卸压和预裂爆破处理后的进风顺槽与未处理的回风顺槽相比,在应力作用范围内的进风顺槽与围岩的变形量明显减弱,其中进风顺槽受应力与回风顺槽相比降低46.90%。顶底板和两帮移动量相比,降低了82.71%和74.11%。大量数据表明,切顶卸压预裂爆破技术在空留巷道作业能有效阻断应力传递,降低应力在围岩中的积聚,可对巷道的稳定性进行有效控制,有利于实现安全高效的煤矿生产。

深埋高应力区巷道冲击地压预测与防治方法研究

对平煤集团十二矿三水平皮带下山冲击地压预测与防治方法进行研究。结果表明,皮带下山所处位置构造复杂,以构造应力为主,地应力较大,属于深埋巷道。皮带下山围岩属典型的高强脆性岩石,具有中等偏强冲击倾向性。采用电磁辐射方法监测结果与实际发生冲击地压的情况基本一致,电磁辐射强度临界值为30mV,脉冲数临界值为400000次。电磁辐射指标超过临界值时具有冲击地压危险地段,采用拱顶浅孔爆破卸压法治理措施后,电磁辐射指标有明显下降,冲击地压的强度、频度均有所减弱和减少,有效地缓解和防治冲击地压发生的作用。巷道掘进施工采用短段掘锚作业,及时锚网喷索联合支护,打眼施工期间挂设防护网,最大限度地消除和缓解冲击地压的危害。

坚硬顶板切顶卸压无煤柱开采技术研究

为解决唐山沟煤矿留煤柱开采存在的巷道掘进率高、煤炭资源浪费严重、留设煤柱造成应力集中存在安全隐患等问题,采用数值模拟和现场试验的方法,对坚硬顶板条件下切顶卸压无煤柱开采技术的切顶高度、切顶角度、爆破钻孔间距等关键参数进行研究。数值模拟结果表明:采用双向聚能爆破技术可以起到顶板卸压作用,而且随着切顶高度的增加,其切顶卸压效果更为明显;切缝存在明显的角度效应,不但能够影响采空区顶板垮落,还能够影响应力增高区分布。现场爆破试验表明,当钻孔间距为600 mm时,爆破孔贯通效果最好,对围岩的破坏最小。采用切顶高度6 m、切顶角度15°、爆破钻孔间距600 mm的技术参数,在唐山沟煤矿8820工作面回风巷进行沿空留巷现场试验取得了良好效果。

预裂爆破切顶卸压诱发瓦斯事故的风险分析

分析了近年预裂爆破切顶卸压的发展应用情况,对常见5种顶板预裂处理方式进行了概述;提出了判断预裂爆破安全性的3个标准:瓦斯爆炸基本条件、规程规范及行业标准及事故案例;对沿空留巷、回风顺槽、采空区侧、切眼、架间及上下隅角5种预裂爆破方式引发瓦斯事故可能性进行了分析判断,对同类矿井预裂爆破及相关工作的风险判断有一定帮助。

采空区处理与卸压开采回顾与展望

采空区处理是我国及采矿不发达国家特有的难题,深部开采是国内外采矿业发展的必然趋势。采空区存在和深部开采都必然诱发高地压灾害。回顾了卸压开采理论及采空区处理与卸压开采理论指导下创新的新方法。回顾表明,切顶卸压理论是采空区处理与卸压开采领域的原创性理论,其特点是控制爆破切断一定深度的顶板并就地堆筑成支撑顶板的堆石坝,从而消除或转移高地压;采空区处理与卸压开采有机结合,切顶堆石坝不仅能封隔水平至倾斜的大面积采空区,而且借助矿房崩落充填的思想还能封隔急倾斜大面积采空区,为全面实现无废开采和矿柱全采创造条件;在切顶卸压理论指导下,钻爆法是实现采空区处理与卸压开采有机结合的灵活手段。

切顶卸压沿空留巷技术在土城矿的应用

通过对回采工作面垮落后在上下巷形成悬臂梁的力学分析,结合沿空留巷支护机理,改善沿空巷道的围岩应力环境,减小了巷内支护的受力及巷旁支护的阻力,提高了沿空巷道的稳定性。

双鸭山集贤煤矿冲击地压防治技术

分析了集贤矿西二采区冲击地压的发生原因,结合冲击地压发生理论,提出了大孔径煤体钻孔卸压和深孔爆破切顶技术,有效缓解了该采区的冲击地压灾害,排除生产安全隐患,获得了显著的经济效益和社会效益。