强动压“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩控制技术

针对强动压影响下“三软”煤层巷道围岩控制难的问题,以仲恒煤矿“三软”煤层115-101回风巷为工程背景,通过现场调查、围岩松动和地应力测试,采用UDEC数值软件根据实际建立数值模型,研究了巷道变形破坏原因,并基于应力控制原理,提出受强动压影响的“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩综合控制理论。研究结果表明:115-101回风巷围岩松动圈范围0~5 m,应力峰值在深入围岩5~6 m处,采用“卸-转-固”围岩控制技术,在原有的29U型钢支护条件下,降低支护排距,根据煤层倾角及厚度设计并施工爆破卸压孔,在孔底连线安装炸药,利用自制的封孔设备将加固材料通过高压风压入钻孔进行封孔,实施爆破。爆破后,围岩应力重新分布,重新形成破碎区、塑性区和弹性区,并使应力集中的弹性区转移到围岩更深处,降低巷帮及底板浅部围岩应力集中,在巷道周围表层一定范围内形成低应力卸压圈,而在围岩深部形成了应力集中的自承载圈,集中应力主要由该自承载圈的岩体承担。该自承载圈的岩体处于围岩深部,基本处于三向应力状态,降低集中应力对巷道的破坏作用,稳定性得到很大提高。巷道围岩顶底板移近速率降低了79.43%,两帮移近速率下降了54.17%,巷道围岩变形量明显减少,有效控制了强动压影响下“三软”煤层巷道围岩变形。

近距离采空区下煤层开采矿压显现特征研究

以湘桥煤矿10#煤层开采为工程背景,对上覆采空区的底板破坏情况以及下伏煤层开采的顶板变形进行了理论分析,采用UDEC数值模拟软件对比分析了单一煤层开采与近距离采空区下煤层开采的矿压显现规律。结果表明:相较于单一煤层开采,近距离采空区下煤层开采支承压力应力集中程度更高,其超前支承压力强度更大;同时,由于近距离采空区下煤层开采属于重复采动,下煤层顶板岩层破坏较单一煤层开采更为严重,采场支护强度设计必须考虑上部采空区的影响。因此,在进行近距离采空区下煤层开采时必须采取加强下伏煤层开采超前支护、提高采场液压支架支护强度等措施,以保证近距离采空区下煤层开采顶板的有效管理和安全回采。

巷道过采空区支护技术研究

针对采空区破碎围岩下巷道围岩变形控制问题,提出了"U型棚+注浆"的半圆拱体支护技术,并基于拱体的基本力学性能,构建了半圆拱巷道承载能力力学模型,分析了半圆拱体强度对巷道围岩破坏的影响规律,理论推导了拱体破坏的极限厚度。研究结果表明:半圆拱体的破坏位置发生于拱体顶部,以拉破坏为主;拱体的承载性能与上覆岩层载荷、拱体的厚度以及注浆拱体的抗拉强度密切相关,与上覆岩层载荷、拱体抗拉强度呈线性关系,与拱体的厚度呈非线性关系。研究成果应用于贵州湾田煤业湘桥煤矿11702工作面过采空区巷道,有效地控制了巷道围岩变形。

开切眼掏矸助采过断层技术

为了解决湘桥煤矿综采工作面开切眼遇到断层的技术难题,在调研现有采煤工作面过断层技术的基础上,结合实际地质情况,从经济性方面考虑,经过多次会诊讨论,最终确定综采工作面过断层预掘巷道掏矸助采的方案。通过对断层上下两盘的岩性、硬度、节理发育、断层破碎程度等观察并取样分析,确定预掘巷道的断面参数;采用数值模拟方法分析了不同留设尺寸岩柱的应力变化情况及塑性区分布情况。确定合理留设岩柱尺寸为2 m。预掘巷道支护方式采用双工字钢+锚索梁+单体支护方式。现场矿压观测站测试结果表明,预掘巷道最大累计顶底板移近量为103 mm,预掘巷道断面能够满足采煤机对预掘巷道的要求。该方案避免了工作面设备搬运、撤出以及设备上井检修费用,有效解决了遇到断层时接续紧张局面。与此同时,过断层期间未对原煤回收率和煤质产生负面影响,积累了过断层的经验,对今后综采工作面过断层具有很好的借鉴作用。

新型气膜储煤棚低温物理力学性能试验研究

为了得到新型气膜煤棚在低温下的物理力学性能,选取PVDF织物类常用新型煤棚膜材为研究对象,对其剥离强度、拉伸强度、耐低温性能和低温耐折性能进行了系统分析。试验结果表明,低温下检测的剥离强度和拉伸强度实际参数都与标称参数相符合,在低温-10^-50℃时,膜材涂层表面没有发生开裂现象,而且耐折性能较好,低温极限甚至达到-60℃。试验结果对新型气膜煤棚在我国北方冬季低温环境下推广应用具有重要参考价值。