特厚煤层窄煤柱沿空掘巷变形特征及控制研究

为保障窄煤柱沿空掘巷技术在金山煤矿特厚煤层综放面的成功应用,以13102回风顺槽与邻近采空区留设8 m窄煤柱掘进为工程背景,借助工程类比、矿压监测、现场调研等手段进行围岩科学控制方案的研究,结果表明:初始支护条件下逐渐发展为围岩整体失稳,针对性提出“固帮护巷”支护原则,设计锚杆索多层次固帮及窄煤柱注浆方案,新掘段巷道表面变形量较小且逐渐稳定,顶板离层量在合理范围内,取得较好控制效果。

特厚煤层综放工作面侧向支承压力分布研究

为解决塔山矿区段煤柱造成资源浪费严重、巷道矿压显现强烈等问题,采用相似模拟的方法对特厚煤层综放工作面回采后侧向支承压力分布特征进行研究,为塔山矿沿空掘巷煤柱留宽度优化设计提供理论依据。结果表明:塔山矿8206工作面煤体侧向支承压力影响范围为60~70 m,其应力降低区范围为11 m,应力峰值为41 MPa,位于煤壁内30 m处,应力集中系数为3.3;侧向支承压力影响范围为60~70 m。相似模拟结果与极限平衡理论计算结果、现场微震监测结果一致,从而得出当煤柱宽度小于6 m时巷道处在应力降低区内,即区间煤柱宽度为6 m。

特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。

悬臂式掘进机机载式多功能施工平台设计

针对架棚支护的煤巷掘进过程中综掘与支护不协调的问题,提出悬臂式掘进机机载式多功能施工平台功能要求,并确定了多功能施工平台设计方案。使用三维建模有限元软件,对多功能平台进行稳态动力学响应仿真分析,对各承载件的受力进行分析与校核,模拟结果及力学计算表明多功能平台设计完全符合各项技术指标。现场应用表明,该平台与综掘机械配套合理,为架棚支护施工提供了安全的蹬踏基础,实现了机械挑梁,提高了架棚支护的机械化程度,提高了支护作业效率。

火石咀煤矿综放工作面提高回采率技术

由于综采放顶煤特点,煤炭资源损失量较大.通过分析火石咀煤矿综放工作面的资源损失构成,得出:该矿综放面的煤炭损失主要集中在放煤损失、区段煤柱损失、端头损失、初末采损失.并从小煤柱开采、回收采空区浮煤、提高管理水平、改善放煤工艺等方面对综放开采工作面回采率提高技术进行分析研究.

特厚煤层综掘工作面瓦斯涌出规律分析

宽沟煤矿属于高瓦斯矿井,工作面布置长度大。为了确保工作面综掘期间瓦斯不超限,采用理论分析、现场实测及公式推导的方法对高瓦斯厚煤层综掘工作面瓦斯涌出规律进行研究,分别从煤壁瓦斯涌出系数、瓦斯涌出强度、瓦斯涌出随时间衰减系数、落煤瓦斯涌出量等参数进行分析计算,为确定综掘工作面合理配风量的计算和完善瓦斯防治措施提供了依据。

单一厚煤层综掘面瓦斯涌出规律预测研究

对鹤壁煤电公司六矿2143工作面运输巷、回风巷综掘工作面进行了实测分析,掌握了两巷综掘面瓦斯涌出规律,在此基础上得到了煤壁和落煤瓦斯涌出的回归曲线方程,提出了适合鹤壁煤电公司六矿的综掘工作面瓦斯涌出规律预测技术。

济宁三号煤矿沿空巷道侧向支承压力分布规律研究

为研究深部厚煤层综放沿空掘巷巷道侧向支承压力分布规律,以济宁三号煤矿123下04工作面窄煤柱沿空掘巷巷道为工程背景,采用数值模拟、理论分析与现场实测相结合的方法对沿空巷道煤柱垂向应力进行分析研究,得出煤体和煤柱上的支承压力分布规律。结果表明,深部厚煤层综放沿空掘巷巷道侧向支承压力分布与常规支承压力分布规律一致,煤体侧支承压力峰值为40 MPa,峰值距煤壁5.7 m,支承压力影响范围为27~32 m,煤柱上的支承压力峰值为35.5 MPa。研究为深部厚煤层综放沿空掘巷时巷道的开掘和支护提供理论依据,并为相似开采条件下的矿山生产提供参考。

高瓦斯矿井煤柱内沿空掘巷围岩稳定性分析

高瓦斯厚煤层综放工作面通常采用双U型巷道布置方式,巷道之间的煤柱留设十分重要。根据潞安集团余吾煤业S1202工作面实际情况,提出了一种称为宽煤柱内沿空掘巷的新型巷道布置方式;通过对综放工作面上覆岩体破断运动规律的研究,认为沿空巷道基本顶弧形三角块结构的稳定是保持沿空掘巷围岩稳定的前提;建立沿空巷道小煤柱力学模型,推导出煤柱内沿空掘巷小煤柱宽度计算公式,最终确定S1202瓦斯排放巷道排巷沿空侧护巷煤柱合理宽度为5m,为潞安矿区类似条件下巷道优化布置提供了依据。

特厚煤层大采高综放工作面小煤柱沿空掘巷技术应用

以特厚煤层大采高综放工作面为研究对象,分析了特厚煤层大采高综放工作面端部覆岩活动范围、裂隙场分布、运动特征及结构特征,提出了大采高综放工作面开采后,采空区端部存在三角滑移区结构合稳定的应力降低区,有利于小煤柱沿空掘巷的布置和小煤柱巷道维护;根据采空区上覆岩层运动特征及时空关系,确定了小煤柱沿空掘巷的合理位置及时间;在塔山矿一侧采空一侧实体煤、麻家梁孤岛工作面和同忻矿上煤层遗留煤柱下孤岛工作面等不同条件下实施小煤柱沿空掘巷。结果表明,与同等条件下的大煤柱相比,小煤柱沿空掘巷降低了巷道变形量,改善了巷道维护状况,提高了煤炭资源回采率,技术经济效益明显。

中厚煤层综放开采窄小煤柱沿空掘巷技术

以晋煤集团晟泰青洼煤业首次采用窄煤柱进行综放沿空掘巷技术为研究背景,选取2203综放工作面为试验区域,采取理论分析、数值模拟及工程实践相结合的方法,通过煤柱自稳能力及极限承载强度的计算得出煤柱范围值,运用数值模拟分析了沿空巷道围岩应力分布及变形的规律,确定了5 m的窄煤柱宽度。现场监测结果表明:经过合理支护后的沿空巷道顶板变形量为112~125 mm,实体煤侧移进量109 mm,窄煤柱侧移进量122 mm,沿空巷道围岩控制效果较好,能够满足生产要求。

中厚煤层综采沿空掘巷护巷煤柱宽度的确定

针对中厚煤层综采工作面的回采巷道护巷煤柱合理宽度留设问题,以山西基安达煤矿11#煤层110109综采工作面沿空掘巷为工程背景,采用沿空掘巷窄煤柱宽度理论进行计算、UDEC-Voronoi数值模拟方法和现场试验相结合的研究方法,通过极限承载强度理论计算得出煤柱的合理宽度为8.65~10 m,采用数值模拟方法对护巷煤柱合理宽度的取值范围进行对比分析,得出护巷煤柱的合理留设宽度为10 m。将上述研究成果运用到工程实践,现场实测结果表明,护巷煤柱的应力峰值为24.82 MPa,沿空巷道顶板最大下沉量为110.8 mm,最大两帮移近量193 mm,经过现场监测表明,确定的护巷煤柱宽度和支护参数可以有效控制110109回风巷道围岩变形,围岩控制效果较好,煤柱相对稳定,能够满足综采工作面安全高效生产的要求。

特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱合理宽度研究

为了解决特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱宽度确定的难题,以同忻矿8305综放工作面为研究背景,根据岩层移动理论,利用岩层三角形滑移区运动特征,分析了采空区稳定前后侧向支撑压力的分布规律,得出三角滑移区内岩体的质量在破断前后作用在煤柱上方的压力降低是侧向支撑应力减小的根本所在。同时,应用理论分析和数值模拟等方法得出采空区稳定后应力降低区宽度为17~21 m。从而将特厚煤层综放沿空掘巷小煤柱最大宽度确定为11.5 m,并利用矿压观测的手段进行了现场验证。研究表明,巷道变形量小,小煤柱留设较合理,小煤柱最大宽度11.5 m能满足工作面安全生产需要,同时提高了煤炭回收率。

特厚煤层综放开采沿空掘巷窄煤柱围岩控制

针对某矿特厚煤层综放开采沿空掘巷宽煤柱护巷时带来的巷道变形量大,煤炭损失严重等问题,提出了窄煤柱护巷技术。以该矿8305工作面为工程背景,结合内外应力场理论和极限平衡区理论,得出基本顶断裂线位置距采空区为3 m,并最终确定窄煤柱宽度为6 m。基于对特厚煤层窄煤柱护巷围岩控制难点分析,提出了顶板以高强高预应力锚杆支护系统、组合锚索支护系统和多锚索-钢带桁架系统的强力联合支护技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统和喷浆加固的围岩控制技术,以及实体煤帮钻孔卸压处理和强力锚杆、锚索支护系统对特厚煤层沿空掘巷围岩稳定性的控制。现场实践表明,5305巷道围岩控制效果良好,能够实现对特厚煤层沿空掘巷围岩稳定性的控制。

厚煤层综放工作面沿空掘巷坚硬顶板水力压裂弱化技术研究

为解决山西三元煤业沿空4306回风巷围岩变形破坏严重的问题,通过煤柱受力分析得出巷道围岩变形破坏的关键因素,提出了具体的水力压裂实施方案,并且在相邻的4302工作面回风巷实施了坚硬顶板水力压裂弱化技术。结果表明:注水压力最大值约为30 MPa,最小值约为22 MPa,每个钻孔每个压裂位置的平均注水时间均约为18 min,每个压裂位置的注水量约为1 m^(3);水力压裂影响范围在7.0~10.0 m;水力压裂后,部分钻孔中致裂段可以观察到明显的宏观轴向及径向裂缝。现场工程的成功应用表明坚硬顶板水力压裂弱化技术能够明显改善厚煤层综放工作面沿空掘巷巷道的应力环境,增强围岩稳定程度。

基于“两软一硬”煤层的矿产资源节约与综合利用探讨

针对云盖山煤矿二矿顶板坚硬、煤层和底板偏软的"两软一硬"不稳定煤层开采条件,通过优化工作面布置方式和采煤方法,加强地质勘探以及对矿井水、尾矿再利用等措施,达到进一步提高矿产资源的综合利用率,节约有限的矿产资源的目的。实践证明,采用走向长壁后退式一次采全高、全部垮落法控制顶板的综采放顶煤采煤方法和沿空掘巷法,能够最大限度地提高矿井采出率和资源采出率。

中厚煤层综采工作面回风巷沿边掘巷技术研究

针对中厚煤层开采后回风巷矿山压力显现明显的问题,打通一矿W2807工作面采用沿边掘巷技术,解决了中厚煤层回采过程中受回风巷道断面小、通风困难、巷道变形、底鼓等因素的影响,从而达到高产高效的开采目的。

15 m特厚煤层综放高强度开采窄煤柱围岩控制研究

针对塔山煤矿15 m特厚煤层综放开采留宽煤柱(38~45 m)护巷所带来的矿压显现强烈,煤炭损失严重等问题,提出15 m特厚煤层综放窄煤柱沿空掘巷技术。以8204面为工程背景,采用理论计算和钻孔窥视,确定基本顶断裂线位置距采空区煤壁为4 m,并对掘巷前基本顶弧形三角块结构稳定性进行分析,得到巷道应布置在基本顶断裂线以外及悬臂梁平衡结构保护下的应力降低区内,综合确定煤柱宽度为6 m。基于巷道的控制难点,提出高强度高预应力锚杆索、多锚索-钢带桁架、梯级锚固束锚索、钢筋混凝土防护墙、向窄煤柱和相邻面采空区注浆的强力联合支护技术。现场实践表明,巷道围岩控制效果较好,说明采用窄煤柱和强力联合支护技术是可行的。