复杂条件下的综采技术

潘三矿1452(3)工作面在复合顶板、三软煤层、最大倾角达32°的条件下实现了无网开采,且平均采高达到了3.7m,实现了复杂煤层条件下工作面的高产高效。

回采巷道复合顶板分类研究

煤层顶板岩性复合及分层厚度变化大,稳定性差异显著。针对巷道层状复合顶板条件,通过地质调查、现场钻孔窥视仪测试、理论分析计算等方法,对变化的复合顶板问题进行了研究。按照夹矸厚度的大小,将顶板分为4类:稳定顶板、中等稳定顶板、不稳定顶板及极不稳定顶板。

松软复合顶板巷道锚固技术数值模拟

为解决镇城底矿22409工作面尾巷支护问题,应用RFPA^(2D)软件对松软复合顶板条件下煤体-煤体巷道和煤体-煤柱巷道在不同支护方案时围岩的变形破坏特征和支护效果进行了数值模拟研究。结果表明:松软复合顶板条件下,煤体-煤柱类型巷道相对于煤体-煤体类型巷道来说,围岩变形破坏严重,且支护难度大,应加大支护强度。该成果为确定和优化锚杆-锚索支护主要参数提供了依据。

煤巷复合顶板变形破坏机理及支护技术

为解决复合顶板巷道支护问题,以亭南煤矿二盘区204工作面为研究对象,通过巷道变形、顶板岩层离层、锚杆荷载的监测和围岩松动圈测试,分析得到了亭南煤矿复合顶板结构承载调整—结构刚度弱化—应力调整—结构失稳(或稳定)的变形破坏机理。运用工程地质学、软岩工程力学等多学科理论,针对复合顶板破坏机理得到了亭南煤矿复合顶板巷道破碎的主要原因。采用梁-拱结构模型进行亭南煤矿二盘区复合顶板巷道支护设计,现场应用时巷道顶板下沉量比原支护方案减少46.5%,有效遏制了复合顶板巷道剧烈变形破坏。

深井三软煤层复合顶板下的沿空留巷

顾桥1115(1)工作面是典型的深井三软煤层,通过分析地质条件,采用锚杆锚索支护巷旁与顶板,使沿空留巷技术得以实现。结果显示,巷道前方顶板下沉量为257 mm,底鼓量为201 mm,两帮移近量在337 mm,后方顶板下沉量为238 mm,底鼓量为278 mm,两帮移近量为709 mm,移近量满足生产要求。

特厚复合顶板支护三维数值模拟研究

特厚复合顶板支护难度大,采用锚网索支护时经常会发生锚杆(索)破断或失效,极容易发生大面积冒顶事故,且其冒顶过程迅速、预兆不明显,较难预防。为了解决该问题,通过三维数值模拟和工程实例分析了其失稳机理,研究了支护锚索容易破断及冒顶过程迅速的原因。研究结果表明:锚杆(索)容易破断的主要原因是剪应力过大,容易失效的原因是锚固区处在围岩裂隙发育区或软弱岩层;特厚复合顶板一般都具有内部各岩层厚度较小、总厚度较大、岩性较差等特征;特厚复合顶板会发生突然冒顶的原因是其顶板中存在一层或数层相对较硬的岩层;最后,为特厚复合顶板支护提供了一些支护参数和支护建议,这为类似工程提供了参考依据。

多软弱层复合顶板动压破坏过程及控制研究

以晋华宫矿12-3#层5103巷为研究对象,对动压作用下多软弱层复合顶板的破坏过程、破坏原因进行分析,得出其破坏过程可分为:拉伸起裂、裂隙贯通、局部冒落、大范围冒落4个阶段,且破坏程度逐渐增大,提出了"钢带锚杆"+"钢梁锚索"的"钢锚"联合支护技术并进行工业性试验。结果表明:"钢锚"联合支护在分别发挥锚杆、锚索各自支护作用的同时,增强了顶板支护整体性,提高了顶板表面抗拉强度,降低了岩体拉伸应力,保证了煤矿的安全生产和工作人员的人身安全。

松软煤层复合顶板条件下大跨度切眼支护技术研究

为了研究松软煤层复合顶板条件下大跨度切眼支护技术难题,采用数值模拟、理论分析、现场监测方法,分析了切眼巷道变形、位移、破坏特征,确定了围岩类别和支护参数,提出了左旋螺纹钢锚杆+金属网+金属梁+锚索的联合支护技术。研究表明:无支护条件下切眼巷道围岩出现"蝶形"破坏,顶板和两帮是支护的关键部位,支护后切眼巷道顶板和两帮位移大幅度减小,顶板应力释放区垂直应力明显减小,两帮应力集中区垂直应力增加,巷道顶、底角剪应力集中区范围减小。现场监测结果显示支护满足安全生产要求,为类似地质条件巷道支护提供借鉴。

锚杆支护在松软复合顶板巷道中的应用

针对古交矿区2#煤层松软复合顶板的特殊地质条件,通过对巷道支护设计及矿压监测结果分析,采用组合锚杆+锚索的全锚支护技术方案,为解决复合型顶板巷道支护难题,提供了一条新的途径。

松软煤层复合顶板切顶留巷围岩控制技术研究

针对松软煤层复合顶板切顶留巷工程问题,分析了留巷控制难点,阐明了帮-顶协同控制机理,针对性地提出了具有双向承载功能的"顶板槽钢-锚索桁架支护系统"、"实体煤帮槽钢-锚索桁架支护系统"与"矸石帮切顶锚索+单体柱+U型钢柱+金属网控制系统"的双桁架联合控制方法,设计确定了切顶爆破参数,孔间距0.4 m,且爆破孔和空孔间隔布置更利于顶板稳定,现场试验了7 m左右的切顶孔时矸石帮成形好且易于松软煤层复合顶板的控制。工程实测表明,切顶留巷控制效果良好,最大两帮变形量为220 mm左右,满足巷道使用要求。

软弱复合顶板煤巷支护方式研究

以三交河矿掘进工作面软弱复合顶板支护为工程背景,分析了软弱岩体和层状岩体的变形机理,得到了软弱复合顶板的移动变形规律,并针对顶板软弱岩层不同位置进行了不同支护方案设计,研究结果为软弱复合顶板煤巷支护提供了新的思路,保证了巷道掘进工作的安全运行。

复合顶板松软煤层回采巷道支护技术研究

通过理论分析、数值模拟和现场观测,系统分析了复合顶板巷道围岩变形破坏机理,提出了相应的支护方式。研究结果表明:煤巷两顶角为剪切应力集中区,应及时加强支护;顶板两顶角锚杆、锚索分别向两帮倾斜20°,可有效控制复合顶板煤巷的破坏。

锚杆支护在煤矿井下大断面复合顶板的应用

以贺西煤矿三采区4#回风巷掘进工作面为例,介绍了软岩复合顶板半煤巷锚杆支护在特殊条件下的应用,并针对现场施工采取的施工措施以及巷道支护的效果和经济效益进行了论述。

全锚支护在屯兰矿的试验与推广应用

针对屯兰矿2#煤层巷造为Ⅳ类复合顶板的特殊地质条件，顶板来压大且易破碎，采用组合锚杆＋锚索的全锚支护设计方案，满足了生产需要。

煤巷复合顶板破坏特征与垮落规律数值模拟研究

针对煤巷复合顶板岩层结构类型多样性,顶板稳定性也表现出显著的差异性问题,本文根据软硬岩薄厚、组合情况以及在煤巷顶板位置关系,对煤巷复合顶板岩层结构类型进行精细化划分,获得煤巷不同岩层组合结构复合顶板结构类型,在此基础上,采用UDEC离散元数值方法对复合顶板稳定性进行模拟研究,获得煤巷软硬岩不同组合类型复合顶板条件下的破坏特征与垮落规律,为煤巷顶板结构分类和支护设计提供理论依据。

特厚松软复合顶板巷道拱–梁耦合支护结构的构建及应用研究

因特厚(10 m以上)松软复合顶板原位强度低、层理裂隙发育,其巷道维护不当极易造成大面积冒顶伤亡事故。结合典型的工程实例,采用原位实测、物理模拟与数值计算手段,分析特厚松软复合顶板的结构形态与破坏特征,揭示特厚复合顶板巷道浅部岩层锚杆组合梁与深部岩体锚索承载拱的形成及其拱–梁耦合作用机制。研究表明:高应力环境下,复合顶板受层状构造、结构面特征及层间结合度等因素的影响,其离层破裂具有迅速扩展的本性,其破坏形态主要包括弯曲断裂、错动滑移及碎胀扩容;在特厚松软复合顶板中构建的拱–梁耦合支护结构是维护巷道围岩稳定的结构主体,其对顶板稳定控制作用明显,与锚杆支护巷道相比,顶板可承受最大应力提高77.8%,巷道断面收缩率减小52%,增加锚索密度可使巷道支护结构稳定性显著增加;浅部锚杆组合梁可促进深部锚索承载拱的形成,深部锚索承载拱对浅部组合梁具有减压、降载和明显的减跨效应。建立巷道拱–梁结构体系力学模型,实现对巷道支护结构的稳定性设计与评价,为同类特厚复合顶板巷道支护参数设计提供借鉴。

复合顶板煤巷变形破坏机理及支护对策

通过顶板组分测试、岩层稳定性力学分析、复合顶板变形破坏过程分析和现场监测等手段,对复合顶板煤巷的破坏机理进行系统研究,提出适合该类巷道的合理支护方式。研究结果表明:煤巷两顶角为剪切应力集中区,应及时加强支护,使顶板锚固层三铰拱有足够的法向锚固力,从而抑制岩层发生剪切滑移;顶板两顶角锚杆、锚索分别向两帮倾斜20°,可有效控制复合顶板煤巷的破坏。

软弱复合顶板煤层巷道锚索网梁耦合支护优化模拟

为解决王村煤矿斜井软弱复合顶板煤巷钢拱架棚支护带来的围岩变形严重及返修率高等问题,以5210工作面轨道巷为工程地质背景,采用UDEC数值分析软件针对不同工况下巷道顶、底及两帮围岩位移矢量场和塑性破坏场进行对比分析研究,从而确定出最优支护设计方案,并在现场开展了优化锚索网梁耦合支护方案实施与监测,所得实测数据与模拟结果相吻合,从而验证了用模拟方法解决现场实际问题的可行性和合理性。

复合顶板松软煤层巷道变形破坏机理及合理支护设计

依据巷道围岩物理力学条件,结合数值模拟对复合顶板松软煤层巷道变形破坏机理进行分析,结果表明：巷道变形破坏原因主要是由于原有支护缺乏主动支护作用,复合顶板和松软煤帮物理力学性质差,在围岩应力作用下,顶板易离层、冒落,两帮易片帮、下沉,并且两者相互影响、相互作用。为此提出了在巷道掘进过程中采取的支护对策并对回采巷道进行合理支护设计。

复合顶板酥软煤层巷道支护技术

复合顶板岩层构造复杂,各层黏结力低,易发生离层,巷道支护难度大。采用数值模拟的方式分析了复合顶板离层位置对锚杆支护性能的影响。结果表明:当离层位于锚固体边缘时,预应力场相互叠加,但是与深部围岩相脱离,稳定性差,但通过锚索作用,能够弥补锚杆支护的缺陷。实践证明对于复合顶板酥软煤层巷道宜采用高预应力强力支护系统,重视两帮的支护强度,采用短掘短支的方式,能够取得良好效果。