白皎矿保护层沿空切顶成巷无煤柱开采技术研究

为解决白皎煤矿保护层留煤柱引发的采空区瓦斯积聚、瓦斯突出及应力集中对近距离煤层开采引起的灾害问题,提出了深井工作面卸压沿空切顶成巷无煤柱开采方法,对沿空巷道顶板实施超前预裂,切断沿空巷道顶板与采场直接顶、基本顶的联系,在周期来压作用下采场顶板沿预裂面切落形成巷帮,隔断采空区并支撑上位移动岩层,改善了巷道围岩应力环境,将巷道围岩应力集中转移到深部,实现巷道稳定.该方法采用超前双向聚能张拉爆破沿走向预裂顶板,能减小对顶板的爆破损伤;采用巷内恒阻大变形锚杆(索)+巷旁锚索加强支护+巷旁密集单体液压支柱加强切顶联合支护技术,适应巷内围岩大变形及切顶冲击变形的要求,以控制巷道围岩稳定;开发了远程矿压监测系统,实时监控留巷过程顶板稳定性.基于该方法的配套关键技术在白皎矿2422保护层开采工作面机巷得到成功应用,为深部煤矿长壁工作面提供一种经济有效的无煤柱开采新理论与技术.     

综采工作面切顶卸压沿空留巷技术应用

为解决护巷煤柱留设造成资源浪费及上覆采空区煤柱处应力集中的问题,余吾煤业研究应用切顶卸压沿空留巷技术,通过理论计算得出切顶钻孔高度、角度,采用聚能管定向爆破技术产生预裂面,同时对留巷段采用高强支护技术,工作面回采过后采空区侧顶板沿预裂面顺利切落。切顶卸压沿空留巷技术的成功应用,直接减少1条回采巷道的施工,减少护巷煤柱的留设,为类似条件下矿井的沿空留巷提供借鉴。     

直覆厚硬顶板无煤柱留巷技术

为解决10 m厚石灰岩直覆顶板开采隐存的采空区顶板大面积悬顶、瓦斯积聚超限及留设煤柱导致应力集中等灾害问题,提出无煤柱沿空预裂切顶留巷技术。对留巷巷道顶板实施超前预裂,切断巷道顶板与采空区直接顶、基本顶的联系,周期来压作用下沿预裂面垮断,构筑的充填墙体隔断采空区并支撑上位岩层,改善巷道围岩应力环境。基于该方法的无煤柱留巷关键技术已在晋城矿区得到推广应用。     

无煤柱自成巷预裂切顶机理及其对矿压显现的影响

预裂切顶是无煤柱自成巷技术的核心,预裂切顶的效果直接关系到成巷的稳定性。以柠条塔煤矿无煤柱自成巷工程项目为背景,首先运用理论分析方法研究了预裂切顶的机理,进而运用离散元数值模拟方法和现场试验方法,对不同切顶条件下巷道围岩的响应规律进行了研究。研究发现,非聚能爆破模式下裂隙向四周扩展,导致巷道顶板形成裂隙分支,破坏巷道顶板的完整性。聚能张拉爆破模式下,应力波在侵彻裂隙的导向作用下可实现定向成缝。为达到理想的切顶效果,装药量及孔间距需协调设计,以保证孔间裂隙贯通。切顶参数变化对巷道围岩的整体变形及矿压分布有重要影响。在一定范围内,增大切顶高度可增大矸石碎胀体积,减小巷道顶板变形和作用在实体煤帮上的应力峰值,但切顶高度不宜过大,否则会增大施工难度,且会增大留巷变形。切顶角度对矿压显现亦有一定影响。当垂直巷道顶板切缝时,巷道围岩变形最大,但当切缝向采空区偏斜10°~20°,留巷围岩变形明显减小。柠条塔煤矿4.1 m采高、砂岩为主顶板的条件下,爆破孔间距为600 mm,单孔装药量为3 200 g时,切顶高度设计为9.0 m,切顶角度为10°时,矸石垮落充分,成巷效果较好。总结认为,切顶高度影响的是采空区矸石的碎胀体积及其对切顶短臂结构的作用力,切顶角度主要影响采空区顶板在垮落中对切顶短臂结构的动态下坠力及稳定后对切顶短臂结构的稳态支撑力,无煤柱自成巷预裂切顶的关键是保证采空区顶板和巷道顶板切得开,在切顶参数设计时应综合考虑预裂效果和切顶后碎胀矸石与切顶短臂结构的作用关系。     

亿欣煤业坚硬顶板预裂爆破切顶留巷技术与试验

文章采用理论分析、现场工业性试验的方法,揭示了坚硬顶板预裂爆破切顶留巷机理,开发了坚硬顶板预裂爆破切顶留巷技术,具体包括坚硬顶板预裂爆破技术、恒阻大变形锚索提前补强技术、采动影响范围临时加固技术和采空区巷帮挡矸技术,现场应用后及时监测了巷道变形,结果显示,滞后工作面160 m后,巷道变形逐渐趋于稳定,巷道顶底板和实煤体帮最大变形量分别为315 mm、219 mm,巷道断面可以满足下工作面使用。     

深部煤层综采工作面切顶卸压沿空成巷技术

针对城郊煤矿深部煤层开采所带来的矿压显现剧烈、回采巷道围岩控制困难、采掘接续紧张等问题,研究了切顶卸压沿空成巷技术。结果表明,超前预裂沿空巷道顶板切断了顶板间的应力传递,顶板沿预裂面切落形成巷帮,破碎的岩石对顶板岩层起到支撑作用,改善了巷道围岩体应力分布。现场应用表明,顶板周期来压强度显著降低,避免了留设煤柱造成的资源损失和频繁修整巷道增加的支护成本,首次成功实现了深部煤层综采工作面切顶卸压沿空成巷。     

煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术研究与应用

以西山煤电集团马兰矿深部沿空成巷为工程背景,提出了矿井深部综采工作面切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术,并研究出相关的工艺方法。该技术采用双向聚能爆破预裂技术切割顶板卸压、支撑老顶、隔断老塘,利用工作面顶板垮落形成下一工作面回采巷道;研究和采用双向聚能爆破预裂技术、内恒阻大变形锚索以及远程矿压实时监测系统等关键技术,有效地控制了成巷顶板稳定性,解决了老顶来压的冲击,监控留巷全过程顶板活动规律等问题。该技术在马兰矿10503工作面上顺槽成功应用,实现深部工作面无煤柱安全开采,从根本上防治留设煤柱带来的灾害频发、资源浪费、生产接替紧张、巷道难维护等技术难题。     

薄煤层切顶卸压沿空留巷技术研究与实践

以东曲矿19109工作面为工程背景,结合矿井煤层顶底板条件对薄煤层切顶卸压沿空留巷技术进行研究与实践,采用双向聚能爆破技术使巷道顶板按预定方向预裂,充分利用矿井周期性来压沿空切顶,降低了对留巷段的应力。切顶卸压沿空留巷技术的成功应用,解决了东曲矿沿空掘巷顶板难于控制和生产接替紧张的问题。     

切顶卸压沿空留巷施工方案优化研究

以2901运输巷为例,对切顶卸压沿空留巷施工方案进行优化,基于2901运输巷工程概况,优化了切顶卸压沿空留巷支护技术,主要为顶板补强及切顶卸压锚索加固技术、巷道临时支护设计及巷旁挡矸支护设计,设计了顶板预裂切缝方案,主要为预裂切缝孔深、双向聚能爆破预裂技术及爆破预裂切缝施工工艺等,并进行了现场巷道围岩监测。研究结果表明,优化后的切顶卸压沿空留巷施工方案可有效指导矿井安全生产。     

D型聚能管定向预裂爆破技术在沿空留巷中的应用

针对传统沿空留巷方式存在施工工序繁多、经济成本高、留巷效果差等问题,提出D型聚能管定向预裂爆破沿空留巷技术,理论分析了该技术原理,并在现场试验中确定了合理爆破相关参数,同时在王庄煤矿21031进风巷沿空留巷应用过程中,利用钻孔窥视技术和巷道围岩矿压观测分析对该技术进行评价和分析,结果表明:D型聚能管定向预裂爆破技术具有更好的聚能效果,能够提高定向预裂爆破切缝结构面形成和成缝率,且形成的对称裂缝较为明显,有利于工作面采空区顶板垮落,减小工作面顶板周期来压对留巷巷道的影响,巷道围岩变形量均在可控范围内,留巷断面满足工作面安全生产要求,达到了切顶卸压留巷目的。     

定向爆破技术在沿空留巷中的应用

为解决平煤二矿煤层顶板坚硬而导致回采巷道围岩较难控制的问题,采用D型聚能管定向断裂爆破技术,通过理论分析定向断裂爆破技术原理、现场试验、钻孔窥视等手段,研究了D型聚能管定向断裂爆破技术对控制沿空留巷围岩变形中的积极作用,确定了平煤二矿沿空留巷中合理的爆破、装药等工艺参数,并进行了现场工业性试验。结果表明：采用D型聚能管定向断裂爆破技术可以达到定向爆破的目的,切顶预裂成缝效果良好,能够有效切断沿空留巷中的基本顶,提高巷道自身的承载力,保障动压影响期间留巷围岩稳定,提高沿空留巷支护的可靠性和安全程度,有利于安全生产,对于同类条件下矿井聚能预裂爆破参数的选择有一定的工程参考价值。     

6m巷高综放工作面切顶留巷关键技术

为解决韩城矿业公司桑树坪二号井无煤柱开采沿空留巷引起的巷道顶板下沉、底鼓严重等问题,进行了6 m大采高综采放顶煤切顶沿空留巷的现场试验和施工;通过聚能爆破的方式对留巷进行了超前切顶,切断巷道直接顶和部分基本顶,改变巷道围岩应力分布特征,为巷道在采动影响期间的稳定提前进行卸压处理;工作面推采期间,留巷采用"锚索+钢梁+巷内钢管混凝土支柱"补强支护,能够适应巷道围岩大变形的要求。     

古汉山矿综放面切顶沿空留巷采空区帮控制技术

基于煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等难题,以古汉山矿1604工作面为研究背景,提出切顶卸压沿空留巷技术。对沿空留巷采空区帮控制原理及围岩运动特征进行了理论分析,形成了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术采空区帮稳定性控制体系,并在现场进行了工业性试验。研究结果表明,采用高强预应力锚索补强顶板、单体柱π梁支撑顶板及可伸缩工字钢挡矸防护等联合支护体系可行;实体煤帮最大移近量为276 mm,采空区帮最大移近量为216 mm,顶板最大移近量为225 mm,底板最大鼓起量为164 mm,采空区帮挡矸防护体系变形不明显,留巷变形在合理范围内,留巷效果良好,可为类似条件下的切顶沿空留巷工程提供借鉴。     

坚硬顶板无煤柱开采支护及工艺研究与应用

同忻煤矿三盘区开采山2号煤层,顶板坚硬,采用无煤柱连续开采,在首采8301综采工作面对切顶预裂爆破卸压、补强支护、挡矸支护、开采工艺等综合技术进行了试验研究,并在8306接替工作面采用该综合技术进行了无煤柱开采,均取得了良好的效果.最终确定采用双向聚能爆破技术超前预裂顶板卸压;对沿空留巷顶板在切顶前采用10.3 m长锚索加固支护;采用29U型钢和单体液压支柱并排布置挡矸;沿空留巷顶板支护单体液压支柱支设长度不少于200 m,之后随采随回撤单体,沿走向支设5列单体液压支柱,有效地控制了沿空留巷巷道顶板.     

官地矿12607综采面沿空留巷柔模墙支护技术研究

针对西山矿区官地矿在沿空留巷时,存在开采深度较大、顶板破碎,留巷后顶板形变量大,且煤帮被挤压凸出、底鼓严重的难题,以官地矿12607综采工作面为工程背景,开展了切顶卸压柔模墙支护技术研究。在超前工作面沿空留巷区域借助双向聚能爆破技术对顶板开展预裂爆破,减少顶板应力;伴随工作面持续开采,在距工作面后方煤壁一定区域,构筑混凝土柔模墙支护巷旁,达到有效支撑顶板的目的。现场实践结果发现：处于钻孔内不同深度处存在2条发育较明显的裂缝,说明预裂爆破具有良好的切顶卸压效果;顶板深部和浅部的最大离层量分别为19 mm和7 mm,巷道顶板支护效果良好;两帮移近量和顶底板移近量分别为486 mm和429 mm,巷道围岩变形处于可控区间内,发挥良好的留巷效果。     

柠条塔S1201工作面切顶卸压自动成巷技术试验与应用

采用传统沿空留巷无煤柱开采技术提高了煤炭回采率,但也存在巷道变形较大、成本较高和工艺复杂等问题。切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术通过爆破预裂切割顶板卸压、支撑老顶、隔断老塘,利用工作面顶板垮落形成下一工作面回采巷道,是一种新型的沿空留巷技术,应用双向聚能爆破顶板预裂缝技术及恒阻锚索技术,有效地提高了成巷顶板稳定性。通过在神煤集团神南公司柠条塔煤矿S1201工作面的试验,提出了顶卸压自动成巷技术设计参数,完成了施工工艺,总结了技术成果、存在问题及建议。该项技术的应用解决了工作面资源浪费、生产接替紧张、巷道维护困难等技术难题,具有较大的工程实践价值及较高的经济效益和社会效益。     

柔模充填联合聚能预裂切顶卸压深井沿空留巷围岩控制技术研究

新庄煤矿采用水泥砂浆柔模充填技术沿空留巷,但充填体切顶效果不理想,仍存在巷道变形严重、留巷返修次数多的问题,为解决沿空留巷围岩控制问题,采用了"柔模充填+聚能爆破预裂"技术。通过分析工作面端部覆岩结构特征以及工作面岩层层序赋存情况,确定了聚能爆破预裂切顶的关键参数。研究结果表明:采取合理的顶板预裂爆破切顶技术,可有效减小悬顶面积,原"砌体梁结构"切顶后形成"短壁悬臂梁"结构,有效减小巷道围岩的承载,巷道顶底板移近量由原来的1150 mm降低为450 mm,巷道返修1次即能满足使用要求。     

厚硬顶板爆破切顶沿空留巷工程实践

厚硬顶板条件对沿空留巷非常不利,大面积顶板突然冒落对充填墙体产生冲击破坏,悬顶还会使留巷墙体长期处于集中应力作用下,加大了留巷围岩变形和留巷难度。通过在工作面前方实施顶板预裂爆破,在工作面后方爆破切顶控制留巷侧向悬顶长度,保证了坚硬厚层顶板条件下沿空留巷的顺利实施。     

高强度固帮切顶成巷方法研究

针对无煤柱切顶成巷、煤帮破碎导致巷道大变形等问题,提出了高强度固帮切顶成巷方法,布设锚索提高煤帮自承能力,利用切顶使巷道围岩处于低应力区。以新驿煤矿为背景,首先构建煤帮变形分析模型,研究了煤帮不同破碎宽度与顶板变形间关系,结果表明:煤帮破碎会导致顶板大变形,随煤帮破碎宽度增加,顶板变形速率增加。开展了不同切顶角度、切顶高度、帮锚索长度、顶底角帮锚索角度等影响因素下的数值试验,建立顶板收敛率、巷帮收敛率、锚索强度利用率、液压支柱强度利用率等量化评价指标,对比分析了单一切顶和固帮切顶两种情况的巷道变形及支护构件压力特征。结果表明:固帮切顶相较于单一切顶,巷道收敛变形进一步减小,煤帮位移约61 mm,减小34.8%,顶板位移约80 mm,减小34.4%,锚索安全裕度提高14.9%。最后,利用该技术,在新驿煤矿1706巷道进行了实际应用,监测结果表明,该方法有效控制了巷道变形,取得良好留巷效果。研究成果对类似地质条件下沿空留巷具有借鉴意义。     

梁北矿大采高软煤工作面回采巷道沿空留巷技术应用研究

针对梁北煤矿21011大采高工作面机巷沿空留巷极软煤层、顶板含有硬厚岩层等复杂条件的特点,通过理论分析的方法研究了切顶卸压沿空留巷机理,采用D型聚能管实现超前预裂爆破方式来进行切顶卸压,减小沿空留巷的悬顶长度,降低了留巷的压力,同时利用柔模混凝土技术进行巷旁支护,并对留巷的加强支护参数进行了设计。矿压监测表明,滞后工作面90 m以后巷道变形基本稳定,顶底板变形量约为240 mm。