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。     

切顶卸压沿空留巷技术研究及应用研究

首先介绍了国内外对沿空留巷的研究现状,而后对一些科学家在切顶卸压在沿空留巷中的作用取得的成果进行了说明,并对上覆岩层的分类进行了详细的分析,最后对切顶卸压沿空留巷技术进行了阐述。通过对切顶卸压沿空留巷的作用机理研究,希望对切顶卸压沿空留巷技术的发展应用提供一定的帮助。     

切顶卸压留巷技术在泰山隆安煤矿11301工作面应用

沿空留巷技术的实施可有效解决预留煤柱问题,减少资源浪费。由于顶板上覆岩层连续性,采空区垮落后未导致留巷上覆岩层应力紊乱。为解决该问题,以泰山隆安煤矿11301工作面留巷为研究对象,运用数值模拟的方法模拟研究采用切顶卸压技术和不采用该技术巷道上覆岩层应力云图,并在11301回风巷实施了切顶卸压技术,实施完成后进行了效果考察,考察结果显示,运用爆破技术形成的切顶卸压裂隙有效解决了留巷上覆岩紊乱的现象。     

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。     

云盖山一矿切顶卸压沿空留巷技术应用实践

为了解决云盖山一矿工作面采掘接替紧张问题,以22202工作面运输巷为例,进行了沿空留巷应用研究,提出了切顶卸压沿空留巷分段式支护技术,并进行了现场应用。应用结果表明:采用切顶卸压技术能有效切断沿空留巷顶板,待工作面推进后,沿空留巷顶板沿着切缝线断裂;采用三段式支护巷道,有效控制了沿空留巷围岩变形;切顶卸压沿空留巷技术应用后,现场留巷效果较好。     

厚层灰岩直接顶沿空成巷切顶断裂条件及围岩移动规律研究

基于沿空留巷原理,分析了厚层灰岩直接顶板下巷旁充填沿空留巷和超前切缝断顶卸压法沿空留巷巷道顶板断裂位态,分别建立了2种不同顶板断裂位态下的结构力学模型,推导了巷道顶板支护阻力计算方法。研究表明:当切顶阻力Q≤ql时,巷道顶板沿煤壁内一定深度内断裂,沿空巷道侧向顶板悬臂结构可向沿空巷道围岩传递采场岩梁和上覆岩层移动压力;而当切顶阻力Q≥ql,巷内加强支柱+巷旁切顶墩柱+巷旁切缝的联合切顶作用时,可使得侧向坚硬灰岩顶板沿切缝结构面断裂滑落,实现顶板断裂位态主动控制,降低了坚硬灰岩顶板传递上覆岩层压力的移动变形压力,优化了顶板承载结构和围岩应力,降低了巷旁支护体承受的附加载荷。相关设计方法及研究成果应用到南屯矿厚层灰岩直接顶切顶留巷试验,取得了良好的应用效果。     

中厚煤层综采面切顶沿空留巷围岩控制技术研究

为解决煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题,以鹿台山矿为研究背景,综合理论分析、现场试验等手段,对沿空留巷上覆岩层运动规律开展研究,提出沿空留巷围岩控制的关键技术。研究结果表明:根据沿空留巷上覆岩层运动结构及其运动特征,提出沿空巷道围岩稳定性控制基本原理,并确定沿空留巷围岩控制应在采空区侧强制切顶卸压、巷道顶板加强、挡矸防护和滞后支护组成的沿空留巷围岩控制技术;留巷巷道顶底板下沉量98 mm,底板底鼓量最大约102 mm,实体煤帮最大变形量约134 mm,采空区帮最大变形量约108 mm,锚索最大受力322 k N,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。     

中厚煤层综采面切顶沿空留巷围岩控制技术研究

为解决煤矿采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题,以鹿台山矿为研究背景,综合理论分析、现场试验等手段,对沿空留巷上覆岩层运动规律开展研究,提出沿空留巷围岩控制的关键技术。研究结果表明:根据沿空留巷上覆岩层运动结构及其运动特征,提出沿空巷道围岩稳定性控制基本原理,并确定沿空留巷围岩控制应在采空区侧强制切顶卸压、巷道顶板加强、挡矸防护和滞后支护组成的沿空留巷围岩控制技术;留巷巷道顶底板下沉量98 mm,底板底鼓量最大约102 mm,实体煤帮最大变形量约134 mm,采空区帮最大变形量约108 mm,锚索最大受力322 kN,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。     

厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术研究

为了减少煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工程量,保证矿井正常接续,针对云盖山煤矿一矿“两软一硬”不稳定煤层地质条件和矿井单一综放工作面组织生产,以矿井22202综采工作面切顶卸压巷内复合支护沿空留巷为研究对象,提出了厚煤层构造带巷内采用工字钢棚+锚索梁支护的沿空留巷围岩控制技术。研究表明:沿空留巷顶板最大移近量72 mm,中线至巷道上帮、下帮最大移近量分别为108 mm、63 mm,留巷工艺流程简单、效果显著,实现了厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术的成功应用。     

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。     

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。     

切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术的思考

为了对切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术理论更深层次的理解,结合110工法,探索了沿空留巷无煤柱开采技术实施过程中的关键技术"拉得住、切得开、下得来、护得住",同时以马兰矿为研究背景,介绍了对切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在应用过程中的这些关键核心问题的思考。研究表明,切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术的应用,有效实现了降低巷道顶板周期来压强度、降低采空区瓦斯浓度、降低煤炭自燃概率的效果,切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术已在我国多个矿井得以实施,有效地提高了煤炭资源回收率,降低生产成本,有效践行科技减人的战略。     

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。     

高应力坚硬顶板切顶沿空留巷矿压规律研究

为了解决矿井采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题，以某矿21100工作面运输巷为工程背景，提出采用切顶沿空留巷技术。理论分析了沿空留巷围岩结构运动特征，对切顶沿空留巷围岩变形情况进行数值模拟分析，提出沿空留巷围岩治理措施，并在现场进行了工程应用。研究结果表明:工作面基本顶“O-X”破断、采场周期来压引起留巷巷道上方基本顶岩层失去稳定性；提出以“切、补、护、支”为主的留巷围岩控制方法；留巷段两帮移近量最大为80 mm，顶板下沉量最大为138 mm，锚索最大应力237 kN，顶板全长累计离层量32 mm。研究可为类似地质条件下的切顶沿空留巷提供参考。     

鹿台山矿沿空留巷围岩变形规律分析及补强支护设计

为缓解鹿台山煤矿矿井采掘接续紧张的状况,同时减少相邻工作面区段巷道掘进工程量,降低掘进工程费用,确保2203工作面顺利接替,对2202工作面轨道顺槽进行沿空留巷试验。根据巷道围岩地质条件,通过理论分析,并结合切顶卸压预裂爆破顶板技术,提出了切顶卸压沿空留巷支护方案。通过连续观测工作面回采期间的巷道围岩变形特征,总结了切顶卸压沿空留巷的矿压显现规律。分析结果对于鹿台山矿沿空留巷实践有一定的参考价值。     

薄及中厚煤层沿空留巷中切顶卸压技术的应用探析

为提高巷道成巷速度,结合煤炭运销集团A矿9102综采工作面顶板底板岩性、巷道布置情况以及支护情况,研究了切顶卸压技术在工作面沿空留巷中的应用,介绍了切顶卸压技术原理,分析了切顶卸压技术的具体应用,提出了一系列有效支护巷道的措施,应用结果表明,应用切顶卸压技术后,巷道成巷速度快,成巷率高,安全性好,可有效缓解矿井采掘工作接续紧张的局面,可达到进一步提高矿井生产效益的目的。     

龙滩矿沿空留巷顶板突变式变形规律与复合支护切顶技术

针对沿空留巷顶板卸压效果难以保障、围岩控制效果差等问题,以龙滩矿沿空留巷为工程背景,通过对沿空留巷顶板变形规律进行全过程监测,揭示了沿空留巷采动影响期间的顶板突变式变形规律,获取了顶板发生突变式变形的关键时机。结果表明:在切顶爆破卸压条件下,测站处沿空留巷顶板最大下沉量虽然在工程允许范围内,但都出现了2次明显的突变现象,主要是超前支承压力的影响和留巷区域顶板悬顶结构失稳分别导致。据此,形成了分阶段复合支护切顶技术,以对抗2次顶板变形突变,第1阶段采用增效锚固切顶长锚索,第2阶段采用切顶支柱与半封闭式小型框式切顶支架。工程监测结果表明,复合支护切顶卸压效果良好,留巷围岩可较好的保持稳定。     

直覆厚硬顶板沿空留巷巷旁支护方式研究

巷旁支护体成功切顶是直覆厚硬顶板沿空留巷成功的关键。通过建立沿空留巷上覆岩层结构力学模型,分析了不同巷旁支护方式下顶板破断结构,得到了强力切顶支柱能够减小顶板悬露长度;在上述研究的基础上,以某矿10106工作面沿空留巷为背景,采用数值模拟方法分析了2.4 m和3.0 m充填体、强力切顶支柱巷旁支护时支护体的应力状态及巷道围岩变形特征,得到了强力切顶支柱是具有高初撑力、高阻让压和恒定支护阻力的支护体,能够及时切顶,保证留巷稳定。现场监测表明,强力切顶支柱能够保证较好的留巷效果,满足安全生产的需要。     

龙滩矿沿空留巷顶板突变式变形规律与复合支护切顶技术

针对沿空留巷顶板卸压效果难以保障、围岩控制效果差等问题，以龙滩矿沿空留巷为工程背景，通过对沿空留巷顶板变形规律进行全过程监测，揭示了沿空留巷采动影响期间的顶板突变式变形规律，获取了顶板发生突变式变形的关键时机。结果表明：在切顶爆破卸压条件下，测站处沿空留巷顶板最大下沉量虽然在工程允许范围内，但都出现了2次明显的突变现象，主要是超前支承压力的影响和留巷区域顶板悬顶结构失稳分别导致。据此，形成了分阶段复合支护切顶技术，以对抗2次顶板变形突变，第1阶段采用增效锚固切顶长锚索，第2阶段采用切顶支柱与半封闭式小型框式切顶支架。工程监测结果表明，复合支护切顶卸压效果良好，留巷围岩可较好的保持稳定。     

断顶卸压留巷无煤柱开采技术在屯兰煤矿的应用

以屯兰煤矿1204综采工作面为例,为确保该矿安全开采,分别从断顶卸压、切缝成巷及补强支护等方面对断顶卸压沿空留巷技术进行了研究,即采用深孔合理爆破方式破断顶板深部岩层降低应力集中,改善留巷的围岩应力环境;采用浅孔爆破工艺对直接顶为主的顶板进行合理切缝,使留巷顶板相对完整;采用补强锚索增强切顶过程和周期来压期间巷道稳定性,保证巷道上方的倒台阶岩层结构相对稳定;采用单体支柱补强措施平衡工作面超前支承压力,后方巷道采用挡矸支护方式,实现沿空留巷和Y型通风。实践表明,上述措施取得了一定的成效,可供类似矿山参考。