强采动巷道断顶卸压稳定性控制机理及应用

为解决强采动条件下巷道大变形难题,以新上海一号矿1806N工作面辅运顺槽为工程背景,采用实地勘探、理论分析、数值模拟的方法分析强采动巷道变形破坏原因及围岩大变形机理,提出相应的控制对策进行现场工业性试验。研究发现:1806N工作面辅运顺槽大变形主要影响因素为岩石强度低、节理裂隙发育、完整性差、顶板富水严重、围岩遇水泥化,强采动高集中应力。基于围岩大变形断顶控制机理,形成辅运顺槽深部爆破定向预裂断顶结合补强加固的设计方案。借助数值模拟对断顶及未断顶巷道应力变化规律进行对比分析,断顶巷道端头最大垂直应力14.6 MPa,断顶后巷道端头最大垂直应力12.5 MPa,断顶后端头处垂直应力减小14%,断顶具有一定切断应力传递及减小巷道收缩的效果。开展现场工业性试验,断顶后端头顶底板位移减小37%,两帮变形减小19%,底臌发育长度减小92%,结果表明断顶可有效减少端头巷道变形以及超前底臌发育长度和高度,可为相似工程地质条件巷道建设提供参考。

褶曲构造影响区内翼部煤层开采矿压机理及防治技术

文章以褶曲构造影响区内翼部煤层中3605综放面水平分层开采为研究背景,通过现场调研发现其开采期间面临强矿压显现频发的问题,进而采用理论分析的方法对煤层受力特征进行了分析,并结合某一典型强矿压显现期间的微震能量事件阐释了动静载叠加诱发强矿压的机理,最后提出了针对性的卸压措施。研究结果表明:3605综放面围岩受力情况分属于Ⅰ和Ⅱ两个煤体区域,且Ⅰ煤体区域因发生塑性变形而致使Ⅱ煤体区域承受高应力载荷;根据微震能量事件定位情况理论计算确定了动静载叠加作用下工作面底部所存在的三角形强矿压影响区域尺寸;现场对3605综放面运输巷超前段100 m范围内上侧覆岩内坚硬顶板和巷道底煤分别进行卸压爆破措施后,钻屑量和微震总能量、频次数据验证了卸压效果的显著有效性。

深井高应力超前工作面爆破切顶卸压护巷加固技术研究

以赤峪煤矿C1205工作面地质条件为背景,分析了超前支承压力影响范围,提出了在工作面主动超前卸压与大巷加固相结合的巷道围岩控制技术,对比分析了工作面超前切顶卸压与不切顶对大巷的保护作用,设计了超前切顶参数及大巷加固方案。结果表明:超前工作面爆破切顶人为构造“准裂隙面”,可有效减弱超前支承压力向大巷的传递,工作面回采超前支承压力集中程度降低,距离停采线最近的输送机下山两帮变形量降低47%,顶底板变形量降低43%,取得了较好的卸压效果。采用该技术后,深井高应力工作面回采引起的大巷失稳问题得到有效解决。

切顶卸压沿空留巷爆破参数研究

曙光煤矿3218回风巷受二次动压影响,围岩破坏较为严重,因此,提出了采用爆破切顶卸压技术以降低基本顶垮落时释放的能量,从而达到保护巷道的目的。通过数值模拟确定了切顶高度为9 m,角度为15°,并提出采用“锚网索+架棚”的加强支护方式,进一步提高了巷道围岩的强度。施工后,巷道最大煤帮侧位移量和顶板下沉量分别为115、173 mm,证明了使用爆破切顶卸压技术和加强支护能够有效保证巷道的安全使用。

综采工作面沿空留巷设计及应用研究

煤炭开采中应用沿空留巷技术的优势明显,为了促使沿空留巷技术得以规范运用,技术人员应该在明确具体应用对象和要求后,采取相匹配处理方式,确保煤炭开采高效有序进行。该篇研究以应用于煤炭开采的沿空留巷技术为研究主题,首要概述了沿空留巷技术以及其应用的优势,接着阐述了在煤炭开采过程中使用沿空留巷技术的常规做法,研究的最终结果对于确保煤矿集体采矿面的安全与高效生产起着关键作用。

采动影响下巷道围岩稳定性控制设计与应用

针对东曲煤矿12511工作面回采作业时,12511低位瓦斯抽采巷围岩以及12513轨道巷围岩会受采动影响而失去稳定性的问题,提出以补强支护技术控制12511低抽巷围岩稳定性、以密集钻孔切顶卸压技术控制12513轨道巷围岩稳定性的方案;根据工作面2^(#)、4^(#)煤层层间距的变化,以工作面低抽巷19^(#)高程点为分界点将低抽巷、轨道巷分别分为两个区域,分区设计巷道围岩控制方案。实际应用所设计的巷道围岩稳定性控制方案,结果表明:采用补强支护方案后,12511工作面低位瓦斯抽采巷得到了有效保护,维持了巷道围岩的稳定;轨道顺槽密集钻孔切顶卸压方案的应用,改善了轨道巷及低抽巷的应力环境,控制了巷道围岩的稳定性;方案的应用还减少了巷道的维护成本,6个月的回采时间共节省了巷道维护费用307.561万元。

巷道内强主动支护与弱结构卸压防冲协调机制

为探索深部冲击地压巷道稳定性控制技术,解决冲击地压巷道支护与卸压之间的矛盾,以义马矿区常村煤矿21170运输巷为研究对象,依据冲击地压巷道的强弱强结构模型,采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合,分析了强弱强结构消波吸能特性以及内强小结构破坏能量准则和弱结构吸能效应。根据钻孔破碎区力学特征理论推导了多次反复致裂中间弱结构卸压区影响因素,多次反复致裂半径与钻孔半径、初始应力、内摩擦角、弹性模量、降模量、峰值强度和致裂半径修正系数有关。通过数值模拟分析了内强小结构内置钢管支撑护壁技术对巷道围岩的强度和支护体结构完整性控制效果以及周围煤岩体的应力、位移的破坏规律。研究了内强小结构主动支护强化技术,中间卸压防冲弱结构的内置套管反复掏裂致裂方法,并通过微震能量监测验证了弱结构防冲吸能效应。研究结果表明:内置钢管支撑护壁技术在保护内强小结构不受破坏的作用下可以多次进行弱结构致裂,既防内强小结构松动圈裂隙扩展,又防止巷道支护层的整体失稳。工程实践表明:锚杆索主动支护+液压抬棚减跨强力支护+卸压防冲弱结构组成的“内支-外卸”组合技术,微震监测显示震动能量减少了50%,巷道两帮位移和顶板下沉显著较小,有效维护了巷道围岩稳定性,保证了工作面顺利安全回采。

干河煤矿卸支耦合动压巷道围岩控制技术研究

为解决干河矿动压巷道变形量大的难题,针对干河矿2-118D工作面围岩地质条件,采用水力压裂技术改变顶板岩层结构,控制动压巷道围岩应力,降低巷道支护难度。首先通过数值模拟分析了水力压裂控制动压巷道采动应力的原理,计算了压裂关键层,提出了有针对性的水力压裂设计方案;其次开展了水力压裂现场施工,同时提出了高预紧力强力支护和强帮支护方案,最后进行了矿压监测。研究结果表明:采用水力压裂和高预紧力强力支护的卸支耦合动压巷道围岩控制技术后,巷道变形量基本与普通实体煤巷道相同,较该矿原动压巷道的围岩变形量降低90%以上,巷道围岩控制效果极为显著。

布尔台煤矿42107工作面强矿压显现规律及其防治

为了有效防治布尔台煤矿42107工作面强矿压显现现象,采用VB.NET软件编程技术对42107工作面液压支架工作阻力监测数据进行了系统分析,研究了强矿压显现规律,提出了强矿压防治对策。结果表明:布尔台煤矿42107工作面强矿压主要受层间坚硬岩层影响,在较宽区段煤柱的约束作用下,采空区边沿悬顶面积较大,工作面机头机尾处顶板活动不充分;在临空侧悬顶和本工作面超前支承压力影响下,超前巷道矿压显现强烈;由于工作面长度较大,同时受上覆22煤遗留煤柱影响,工作面中部矿压显现也较强烈。基于强矿压显现规律,提出了强矿压防治方法。实践表明,强矿压控制效果良好。

忻州窑矿冲击地压综合防治技术研究与应用

针对忻州窑矿冲击地压防治存在的预测预报手段落后、控制措施针对性不强、主动防御性差及防治技术不成熟等问题,在介绍冲击地压防治现状的基础上,分析了冲击地压发生的主要成因,提出了由钻屑法、微震法、矿压法、电磁法、综合法5种预测预报技术及"卸、断、护、支、避"5种综合控制技术构成的"55"综合防治技术,并在11号煤层西二盘区8937综放工作面进行现场应用,治理效果显著,达到了主动防御。

软岩巷道锚注卸支护技术应用与优化

针对开滦矿区深部软岩存在地应力高、构造复杂、围岩软碎、水解软化快的典型特征,通过地应力实测、岩性强度测试、微观成分测试、数值模拟等手段,查明了围岩弱化物理机制和支护失稳力学机制,通过对分次锚杆、分次注浆和卸压槽的技术优化,形成了多层锚杆、分次注浆和底角卸压强化为一体的支护技术,摸索了以表面收敛测试为节点的动态施工工法,在开滦各矿的工程应用表明,巷道表面收敛在150mm以内,锚杆承载效能发挥50%~80%,为强水化高应力软岩巷道的稳定支护提供了新方法。

冲击地压矿井水射流联合水力压裂宽煤柱卸压技术研究

针对冲击地压矿井宽煤柱会积聚大量弹性能从而容易引起地压灾害事故的问题,基于理论分析和现场试验,对葫芦素煤矿21103工作面区段煤柱进行了"钻-切-压"一体化卸压技术研究,通过布置钻孔进行射流切缝和压裂对区段煤柱弱化卸压,增大了区段煤柱内塑性区宽度,减少了弹性能量积聚,同时为减少煤柱卸压对巷道支护产生的负面影响,在21103工作面临空回风巷进行了定向水力压裂切顶,减少了侧向采空区悬露顶板向区段煤柱上的应力传递。"钻-切-压"一体化卸压技术与定向水力压裂切顶技术的联合应用,在21103工作面临空回风巷内取得了良好的实践效果,解决了区段煤柱内塑性区宽度增加同时对巷道支护不利这一矛盾。

沿空留巷围岩卸压支护协同控制技术研究

为解决沿空巷道受相邻采空区未断裂基本顶形成的悬臂梁支承压力影响的问题,采用水力压裂顶板卸压的方法,对采空区基本顶提前压裂,尽量减少相邻采空区基本顶形成悬臂梁结构,从而降低和转移沿空巷道顶板所受支撑压力的强度。在此基础上采用柔模袋充填混凝土在沿空巷道和采空区间做人工墙,对充填混凝土进行井下强度测试,同时对沿空巷道顶板以及所做的人工墙进行强力锚网支护,使其最大限度恢复到三向应力状态,提高其抗载能力。通过现场人工墙压应力和顶底板移近量监测对比表明:进行水力压裂卸压后,人工墙承受沿空巷道顶板最大压应力为21 MPa,比未进行水力压裂卸压区域所受压应力降低了36.4%;沿空巷道顶底板移近量为320 mm,降低了46.5%。水力压裂卸压后,极大改善了3109辅助进风巷的应力环境,降低了沿空巷道顶底板移近量,保证了沿空巷道的安全使用,有效的缓解采掘紧张的局面。

深部高应力巷道充填式释压刚柔耦合支护技术适用性研究

针对深部高应力巷道在卸压孔支护技术中对围岩扰动严重并且卸压变形量不易控制问题,以北京长沟裕矿为背景,综合运用理论分析与数值模拟的方法,在分析巷道矿压显现特点以及巷道大变形机理的基础上,提出了高应力巷道充填式释压刚柔耦合支护方法。对原始支护方案与充填式释压刚柔耦合支护方案进行对比分析。结果表明:充填式释压耦合支护方案较原始支护方案在围岩塑性区以及变形量方面都有较为明显改善,巷道围岩卸压变形量基本可控。

薄煤层沿空留巷工艺与支护优化应用研究

针对在开采工艺以及支护技术等现场实施过程中发现的问题,提出了相应改进优化措施。具体包括:从留巷工艺和支护两方面进行优化,其中留巷工艺方面优化帮部恒阻锚索与切缝孔位置、改进定向爆破管、优化切缝孔装药量等;支护优化方面通过对现场留巷全过程矿压规律和实际效果分析研究,从永久支护W钢带替换成钢筋梯子梁、扩大工作面超前支护范围以及留巷段稳定区回柱间距优化等。对优化前后留巷效果的对比,优化后的巷道成巷和稳定效果更佳,且成本得到了明显减低。

综采工作面回撤巷强矿压显现机理及控制技术

为保障厚煤层综采工作面回撤巷的安全使用,以鄂尔多斯纳林河二号井31102工作面回撤巷强矿压显现为背景,通过现场监测与理论分析相结合的方法,对厚煤层综采工作面开采过程中回撤巷强矿压显现进行研究。结果表明:厚煤层综采工作面回撤巷强矿压显现,主要为工作面采动引起的超前支承压力、相邻采空悬顶引起的双向支承应力,以及回撤巷开掘引起的静载三者耦合作用的结果。根据强矿压发生机理,提出回撤巷道及相邻巷道钻孔卸压和补强支护相结合的控制方案,使其处于“强支、强卸”状态。在相邻31103工作面回撤巷实施强矿压控制技术,通过现场观测和数据分析,表明强矿压控制技术效果良好,可有效保障回撤巷的安全使用。

窄煤柱沿空掘巷围岩稳定协同控制技术研究与应用

为提升矿井采掘接续能力、实现煤炭资源的精采细采,改变以往留设大煤柱导致回采率低的现状,以石槽村煤矿211203工作面回风巷为工程背景,在研究综采工作面采动矿压显现规律基础上,对比分析了巷道3种布置方式的优缺点,提出上覆岩层协同控制系统,分析窄煤柱沿空巷道围岩结构体系各组成元素对上覆岩层的协同控制作用,给出了沿空掘巷围岩控制方法,具体优化方法为:(1)确定窄煤柱合理留设宽度使新掘巷道处于最佳应力环境以确保煤柱稳定性;(2)应用钻孔卸压技术、“三高”锚杆(索)支护技术增强巷道围岩自身承载能力。结合现有支护经验和具体地质条件,设计了211203综采工作面回采巷道围岩变形控制具体支护方案,重点控制煤柱三角区域、肩窝、底角等薄弱部位的稳定。应用表明现场支护效果较好,能满足巷道使用要求。

煤柱留巷“卸压-支护”协同控制技术及实践

为解决煤柱留巷围岩强烈变形难题,采用理论分析与现场测试相结合的方法,分析了深部煤柱留巷围岩变形破坏机制,提出了煤柱留巷"压裂卸压-强力支护"协同控制原理。在井下进行了现场试验,试验结果表明:煤柱留巷"压裂卸压-强力支护"协同控制技术能有效控制煤柱留巷围岩变形,与未试验段相比,两帮移近量降低73.3%,顶底板移近量降低85.7%。水力压裂技术降低了煤柱上方的应力峰值,转移了应力峰值位置。

深部高应力软岩巷道围岩控制技术研究

针对车集煤矿深部巷道特变形大、难维护等特点,采用理论分析、数值模拟和工业试验等综合手段,研究了深部高应力软岩巷道围岩控制技术,以原有巷道破坏现状为基础,分析了全断面分阶段支让协同控制技术体系,主要包括高应力大变形巷道初次强支让压技术、高应力巷道底板卸压技术、巷道二次强支强注稳定成巷技术,并进行了工业试验。研究得出,该技术具有明显的技术经济及社会效益,可进一步深化研究和推广应用。

冲击地压煤层大型构造区巷道掘进防冲技术研究与应用

对于冲击地压煤矿而言,大型地质构造往往对冲击地压的发生起明显促进作用,甚至起主导作用。研究大型构造影响区掘进巷道的冲击地压防治技术,对冲击地压煤矿具有重要意义。本文结合陕西彬长矿区孟村煤矿,对中央一号辅运大巷穿越DF29断层期间的防冲方案进行不断的探讨和优化,实施“强支护、强卸压”,使该巷道顺利穿越了断层,为冲击地压煤矿在大型构造影响区掘进期间的防冲工作提供了参考。