跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理及控制技术研究

针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区11101工作面运输巷为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究“切顶卸压+恒阻锚索”支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果。建立力学分析模型研究断层及切顶卸压自成巷顶板各相关参数对巷道直接顶应力的影响,将切顶卸压自成巷顶板变形过程划分为4个阶段,研究巷道顶板各阶段及总垂直位移量计算方法并给出计算公式,并将相关参数代入公式求解跨断层切顶卸压自成巷顶板垂直位移量;利用3DEC数值模拟软件建立跨断层切顶卸压自成巷数值计算模型,研究断层附近巷道顶板应力应变演化规律及恒阻锚索控制效果,研究结果表明:数值模拟上下盘巷道顶板变形数据与理论分析所得数据结果误差分别为1.14%、4.04%;恒阻锚索能够有效减小巷道顶板变形,与未使用恒阻锚索模型相比,上盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至16.8%,下盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至50.7%;上下盘巷道顶板在工作面回采过巷道测点断面过程中出现不同程度的应力集中,其中上盘巷道顶板的垂直应力集中值大于下盘巷道,分别为5.72 MPa和4.48 MPa;恒阻锚索通过减缓断层附近巷道顶板变形速率,待巷旁碎石帮充填完成后与碎石帮共同对巷道顶板变形进行控制;将11101工作面运输巷围岩位移监测数据与理论模型计算结果相比较,误差均在10%以内,证明“切顶卸压+恒阻锚索”支护方式对跨断层巷道顶板变形具有良好的控制效果。

煤矿掘进机巷道断面自动截割成形控制方法研究

常规的巷道断面自动截割成形控制点位标定均为单点设置,控制的覆盖范围受限,导致最终得出的成形控制垂直偏差增大。针对这一现状,开展煤巷断面自动切割成型控制方法的研究和设计。基于目前的控制要求,探究截面自动切割成型的运动,采用多点位的方式打破控制覆盖范围受到的限制,完成空间位置坐标多点位设定。在此基础上,进行截割臂摆动角控制,设计多感知截割成形控制模型,采用自动平衡调速的方式来实现控制处理。结果表明,在3 200 mm、3 500 mm、3 800 mm、4 200 mm这4个截割断面尺寸下,结合截割点的变动,根据实际的成形控制需求,最终得出的成形控制垂直偏差被较好地控制在40 mm以下,说明此次设计的巷道断面自动截割成形控制方法更佳,针对性与稳定性明显提升,实际应用效果好,具有较高的实践价值。

大断面切眼煤巷锚杆支护技术研究

以黄陵二号煤矿107工作面切眼巷道锚杆支护项目为工程背景,运用等效椭圆的方法计算了大跨度矩形巷道围岩破坏范围,确定了巷道支护参数。现场监测结果表明,巷道支护效果良好,支护参数计算正确,为煤矿大跨度矩形巷道支护设计提供了一种新的有效方法。

综放工作面大断面切眼锚网索支护技术研究

根据现场工程地质条件调查分析、岩石物理力学特性和超厚坚硬高瓦斯大断面综放切眼围岩力学变形机制及其转化研究 ,提出了超厚坚硬高瓦斯综放工作面巷道锚网锚索耦合支护设计方案。根据试验结果 ,证明在白芨沟矿采用锚网锚索耦合支护技术在技术上是可行的、安全上是可靠的 。

不同原岩应力方向下石门揭煤时应力与位移演化特征

为了研究石门揭煤突出危险性与原岩应力的关系,采用理论分析与数值模拟的方法,研究了石门巷道与最大水平主应力呈不同夹角情况下,揭煤全过程的应力、位移演化特征。结果表明:白龙山煤矿属于典型的σ_H型构造应力场,当石门掘进至煤岩交界面处,围岩出现显著应力集中,突出危险性强;过煤门阶段,煤体变形、破坏严重;随着石门与最大主应力夹角的增大,应力集中系数及位移变化梯度逐渐增大,石门稳定性降低,突出危险性增强;夹角在15°~75°时,应力集中偏向一帮。揭煤石门应尽量平行于最大水平主应力掘进,夹角较大时,应在实施超前卸压的同时强化煤体、加固巷帮。

特厚煤层综放工作面大断面切眼支护技术

为了解决塔山煤矿综放工作面跨度10 m切眼的支护难题,采用理论分析、数值计算方法确定了大跨度切眼的支护形式为高强度锚杆、组合锚索、W钢带、金属网、混凝土联合支护,以形成群锚封闭效应,维护切眼巷道围岩的稳定性和安全性。试验中锚索锚固力达140~160 kN,锚固区内顶板最大离层值7 mm,顶底板移近量最大值38 mm,试验结果表明,设计提出的锚杆-组合锚索-混凝土支护提高了支护结构的整体承载力,有效控制了切眼巷道围岩的变形,保证了大断面切眼的安全使用。

综放大断面回采巷道底鼓诱因分析及控制技术

针对中煤平朔井工一矿4107等综放面回采巷道剧烈底鼓现象，分析了综放大断面回采巷道围岩条件及底鼓发生机理，提出了“卸压与加固联合”的底鼓控制措施，即开凿卸压槽与优化帮角锚网支护参数相结合，通过现场实测巷道底板破坏深度，确定卸压槽开凿深度为0．6—0．8m。工程实践表明：巷道最大底鼓量为227mm，最大底鼓速率为38．5mm／d，底鼓量及变形速率均在可控范围之内，确保了大断面回采巷道围岩的稳定。

大采高工作面开采方式的合理选择

针对大采高采煤工作面开采中存在的工作面间煤柱留设大、局部采高小于煤层厚度、工作面两端头三角煤过渡段留顶煤等问题,通过采用加大工作面长度、增加采高、跨巷回采、三角煤回收、改变工作面布置形式为跳采式的工作面开采顺序,实现窄煤柱回采等方式提高煤炭采出率。结果表明：大采高工作面布置及开采方式的合理选择,可以使资源采出率达到75%~80%。

浅埋沿空留巷切缝顶板断裂条件及移动规律研究

根据浅埋煤层顶板断裂后岩块间水平挤压力较小难以形成砌体梁的特点,分析了切顶卸压沿空成巷下的巷道顶板断裂结构,建立了下位切缝上位弯曲裂缝的双边悬臂梁的断裂力学模型,推导了沿空巷道侧向基本顶沿切缝结构面裂缝扩展断裂时的切顶工作阻力;建立了侧向基本顶两种不同顶板断裂位态下围岩结构数值模型,得出了两种断裂位态下的结构移动变形规律。当切顶阻力Qql时,巷道顶板沿煤壁内一定深度内断裂,空区侧弧形三角板直接顶的倒台阶悬臂结构可向沿空巷道围岩传递较大破断动载和覆岩移动压力;而当切顶阻力Q≥ql并与切缝联合切顶同时作用时,则可使得垮落带内直接顶和低位基本顶沿切缝结构面断裂滑落失稳,实现顶板断裂位态主动控制,减小弧形三角板侧向悬臂传递覆岩荷载的结构长度,优化顶板承载结构和围岩应力,降低巷旁支护体承受的附加荷载。同时切落后碎胀的矸石及时充填空区将上覆岩触矸点前移,减缓了上覆岩下沉和旋转变形作用力。哈拉沟矿浅埋薄基岩大断面复合顶板切顶成巷试验结果表明:沿空巷道超前切缝可减小侧向顶板区域支架工作阻力和直接顶垮落步距,降低岩板破断引起的冲击动载,实际切顶阻力与理论计算分析结果较为吻合。

深井破碎顶板大断面开切眼支护参数优化研究

根据赵固二矿大采高综采工作面开切眼断面大、埋藏深、顶板破碎、支护困难的情况,提出了大断面开切眼采用锚网索加挑棚联合支护技术。通过对开切眼顶板岩性进行分析,并运用锚杆(索)支护理论和机理,对大断面开切眼二次扩帮的支护参数进行了设计,确定了开切眼二次扩帮后顶板采用20mm×4000mm螺纹钢锚杆和21.6mm×12000mm钢绞线锚索进行加固。监测结果表明:优化后的支护结构可以有效地控制复杂条件下大跨度、大高度开切眼顶板及两帮的变形,支护效果好。

近距离煤层下分层大断面切巷支护技术研究

针对金达煤矿近距离煤层上部9号煤层被不规则房柱开采破坏导致下部煤层支护困难的问题,采用数值模拟分析对比了上部煤层长壁开采和房柱开采后煤柱对下部煤层巷道影响,提出了"二次成巷、强力快支"的巷道掘进支护技术。井下矿压监测结果表明,一切巷掘进完成后顶板下沉量在70mm左右,二切巷掘进时一切巷顶板受掘进扰动,下沉量再次增加,最终在95mm时保持稳定;回采侧帮变形量在约40mm时保持稳定,回采侧帮变形量很小;采空区侧帮变形量低于回采侧帮,帮部变形量约33mm,可见,该支护方案能保证切巷安全使用。

石门揭煤瓦斯抽放钻孔设计方法的改进

提出了在石门揭煤中预防瓦斯突出的一种计算钻孔位置的优化方法。目前实际中采用的计算方法很繁杂,计算精度低,而且不能给出最优的钻孔位置。本文引入解析几何,借助计算机对钻孔位置进行较精确计算。采用优化后的方法可以提高瓦斯抽放效果,减少钻孔数量从而节省施工投入。

大采高综放工作面交叉侧卸配套技术及应用

针对国内综放开采后部刮板输送机采用端卸,导致工作面机头和机尾部放煤效果差的情况,根据东滩煤矿1306工作面的地质条件,介绍综放工作面交叉侧卸总体配套技术,提出综放工作面后部输送机采用交叉侧卸方式,实现前后部机头、机尾中心距与中间段中心距一致,介绍了研发的新型综放工作面端头、过渡支架和巷尾支架。试验表明,交叉侧卸方式可改变现有综放工作面端头区的配套模式,能完善综放工作面端头部的支护效果,提高回收率。

不规则工作面高产高效实践

皖北煤电集团任楼煤矿通过采取优化设计施工、整体转架、跨采底板巷道超前加固等技术措施,成功实现了不等长工作面连续回采,最大限度地回收了煤炭资源,取得了良好的经济效益,其经验值得借鉴。

东沟煤矿首采面布置方式的优化

为实现新井生产系统开采老井剩余的资源量,同时缩短建井工期,提出提高首采区开采上限,根据采区参数调整首采区工作面长度,并优化联系巷道布置方式等方法。通过调整,充分利用了老井已形成的巷道系统,大幅减少了首采面巷道掘进工程量,可缩短建井工期3个月,提高首采区的资源回收量;首采面布置方式优化调整还可提高矿井首采区开采能力的储备,降低首采区开采的安全风险。

深井强突出煤层石门揭煤区域防突技术

矿井深部高地压石门揭穿强突出煤层是煤矿安全生产中一大难题。淮南矿业集团谢一矿通过对石门揭穿强突出煤层位置实施多角度区域性大面积打钻、卸压,采取立体网格式抽放,并严格执行"四位一体"综合防突措施,加强高地压揭煤顶板管理,按照正规循环作业渐进式逐步逼近,安全揭开强突出煤层,为矿井向深部开拓石门揭煤防突工作提供了借鉴。

“三软”厚煤层分层综采大跨度切眼支护技术

为了保证潘北煤矿11113工作面大跨度切眼施工和支护安全,采用导硐和二次刷扩成巷法施工切眼,设计了锚网索组合支护参数,并对各施工阶段切眼表面和深部围岩变形特征、锚杆(索)和单体支柱受力特征等进行了观测,通过矿压观测分析,优化了支护参数,增设了加密木垛,取得了良好的支护效果。

石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯区域防突技术研究

为了解决西南地区煤矿特殊复杂地质条件下石门揭煤瓦斯抽采布孔空间小、钻孔深度较长、难以保证打钻到位及封孔困难的问题,提出了石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯消突方法,通过立体式、全覆盖钻孔布置方式,同时采用钻孔全程下套管,"两堵一注"水泥带压封孔瓦斯抽采技术,防止揭煤区域出现瓦斯抽采空白带,有效降低揭煤区域前方煤层瓦斯含量和瓦斯压力。工程试验结果表明:通过采用多方位立体式预抽瓦斯消突方法,揭煤区域煤体连续45 d抽采,累计抽采瓦斯量329 776.46 m3,瓦斯预抽率达70%,残余瓦斯含量和残余瓦斯压力分别降低为5.800 8 m3/t和0.25MPa;与抽采之前对比,分别下降了69%和79%,有效地治理了煤与瓦斯突出灾害,保障了石门揭煤安全。

深井硬岩大断面巷道综合机械化掘进技术

文章以新巨龙矿井2号辅助运输大巷为工程背景,针对硬岩大断面巷道的掘进问题,采用现场监测、理论分析、试验研究、工程类比相结合的研究方法,对综掘机选型、切割工艺、临时支护工艺、长距离连续辅助运输等几个方面进行研究,实现深井硬岩大断面巷道的安全优质综合机械化掘进。

浅析煤矿设计与施工过程相结合的必要性

目前,大多数项目设计周期偏短,在时间紧、任务急的情况下,通过加强施工图设计阶段的设计深度以及项目实施过程中的后期服务来弥补初步设计中的一些不足。另外,对于施工和建设单位根据自身多年现场经验提出的意见和建议,应认真研究分析。结合西南地区某煤矿项目建设全过程的设计工作,从提高施工进度及安全角度出发,通过降低总回风石门标高、调整抽放瓦斯巷层位等具体措施进一步优化设计,从而凸显出设计与施工在实践中相结合的必要性。