中厚煤层沿空留巷底鼓规律研究

以中兴矿3217材料巷和1205材料巷沿空留巷为工程背景,进行底鼓变形监测及规律分析,以得出中厚煤层条件下沿空留巷的底鼓变形规律。研究表明:中厚煤层沿空留巷底鼓变形可分为四个阶段:掘进及掘进影响稳定阶段、一次回采超前动压影响阶段、一次回采滞后影响阶段、二次回采超前动压影响阶段,后两个阶段是巷道发生底鼓变形的主要时期,在进行沿空留巷支护设计及底鼓控制时,需同时考虑一次回采和二次回采动压影响,综合来进行方案优化设计。     

基于FLAC3D的沿空留巷巷道底板变形规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板变形规律，理论计算了沿空留巷底板变形，主要包括弹塑性变形产生的底鼓量、扩容产生的底鼓量、流变产生的底鼓量以及遇水产生的底鼓量；然后采用FLAC^3D数值模拟软件，分析了不同采动位置处沿空留巷底板的应力分布、沿空留巷巷道塑性区变形规律。采用“十”字交叉法对一次回采前超前影响期巷道围岩变形情况进行了分析。     

沿空留巷巷道底板破坏特征及影响因素分析

针对沿空留巷巷道底板变形严重等问题，分析了沿空留巷巷道底板破坏特征及影响因素，以山西2个矿作为研究对象，分析了沿空留巷巷道底板破坏特征，主要分为5个阶段，主要为掘进稳定期、一次采动前支撑影响期、一次采动后影响期、一次采动后稳定期和二次采动前支撑影响期；然后采用FLAC^3D数值模拟软件，对沿空留巷底鼓影响因素进行分析。研究为沿空留巷巷道底鼓的治理提供了理论基础。     

沿空留巷底鼓机理及钢排桩法防治技术研究

针对中兴矿1204工作面轨道巷沿空留巷在工作面2次回采动压影响下巷道底鼓变形严重问题,分析可知底鼓主要由一次回采期间基本顶大结构断裂载荷影响及留巷期间和二次回采期间岩石发生峰后蠕变而形成。针对性地提出了钢排桩治理方案,钢排桩通过自身的抗弯及抗剪性能来减弱桩后岩体对巷内岩体挤压,提高了巷道底板整体稳定性,较锚杆支护,可有效减小巷道底鼓变形量,技术和经济价值显著。     

沿空留巷围岩受力变形特征及支护对策

以贺西煤矿3311工作面沿空留巷为背景,采用FLAC~(3D)有限差分程序计算分析了不同工作面回采阶段沿空留巷围岩、充填墙体及煤柱中的应力、变形分布特征,提出了沿空留巷合理的支护对策。研究结果表明:沿空留巷直接顶内的垂直应力和水平应力变化剧烈程度明显大于基本顶;围岩及充填墙体受力变化受3311工作面回采滞后采动应力作用明显,且主要对垂直应力的变化产生影响;3313工作面二次采动阶段,巷道围岩的变形受采动影响的敏感性远大于受力,即在充填墙体和巷道围岩应力增加很小的情况下,巷道变形增幅却相对较大,且主要表现为底鼓和两帮移近。井下试验表明,采用锚杆锚索与充填墙体联合支护后,通过优化现场施工工艺,沿空留巷满足了回采工作面的通风需求,降低了巷道掘进成本,实现了回采工作面快速推进。     

中兴矿沿空留巷工作面矿压显现规律研究

针对中兴矿沿空留巷工作面开展了矿压监测工作,通过分析液压支架工作阻力的变化和回采巷道的变形量,研究了工作面的矿压显现规律和二次采动巷道的变形规律。结果表明:工作面受二次采动影响巷道一侧的动载系数最大,达到了1.757,矿压显现最为明显;工作面两端周期来压持续时间较长,为中间位置持续时间的2.4~2.6倍,是周期来压影响的主要部位;工作面由于布置抽采巷而局部高度增加时,抽采巷附近区域周期来压现象不明显,会一直处于较高的顶板压力作用下,是工作面顶板管理的重点区域;回采巷道的两帮收敛量是顶板下沉量的2.28~3.38倍,帮部支护需要重点关注;沿空留巷采动影响剧烈区为工作面前方10m以内,采动影响区为工作面前方10~50m,该区域内工作面的矿压显现对巷道围岩变形起到一定的预示作用。     

松软煤层留底煤巷道沿空留巷底板加固技术研究

针对松软煤层沿顶掘进留底煤巷道条件下的沿空留巷巷道底鼓,提出了一种钢筋混凝土灌注桩加固底板方案。在超前回采工作面巷旁支护体下方钻孔,钻孔穿过底煤至基岩以下约500 mm,钻孔内放入钢筋笼并且浇筑混凝土形成钢筋混凝土灌注桩,待工作面回采后使得巷旁支护体处于灌注桩上方。文章主要依托霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷进行工业性实践,通过对沿空巷道围岩的收敛变形量进行观测,没采用底板加固段巷道底鼓量约稳定在350 mm,采用钢筋混凝土灌注桩加固底板后巷道底鼓量约稳定在100 mm。结果表明:钢筋混凝土灌注桩加固底板方案能够有效控制沿顶巷道条件下沿空留巷的底鼓。     

中兴矿3217沿空留巷底鼓特征及支护参数优化研究

本文以中兴矿3217工作面沿空留巷为工程背景,对沿空留巷的底鼓变形规律进行了研究。针对巷道变形破坏特征,提出采用高强度锚杆索、管缝式锚杆与巷旁、巷内加强支护联合治理加固技术来控制中兴矿高应力、破碎围岩巷道底鼓;同时辅以数值模拟对支护参数进行了优化,结果表明:优化方案围岩变形量较原方案大幅减小,同时将充填墙体宽度设置为3m,可有效控制巷道围岩变形。     

深井沿空留巷底鼓演化机理模型试验研究

为研究深井沿空留巷底鼓特征及其演化机理,以淮南顾桥煤矿深井沿空留巷为工程背景,利用自行研制的双向四面可调加载多功能相似模拟试验装置,开展典型条件深井沿空留巷底鼓演化机理模型试验。结果表明:1)从开掘到报废整个期间留巷底鼓严重,掘巷期间就已产生底鼓,但底鼓主要发生在一次采动至二次采动期间;2)巷道底板深部岩体主要为压应变,浅部岩体呈现"拉-压"应变转变现象,且"拉-压"应变交界面随着沿空留巷时期的推移不断向深部移动;3)该地质条件下沿空留巷底鼓主要由压曲型底鼓、剪切错动型底鼓和挤压流动型底鼓复合而成,其破坏形态多以剪切破坏或拉剪破坏为主,又呈现出大变形和偏态特征;4)根据底鼓产生和发展情况,将底鼓演化过程分为滑移-弯曲线形成期、剪切错动破坏期、剪切破断期、挤压流动期、离层期5个阶段。基于底鼓变形特征及演化机理分析,提出应将深井沿空留巷底鼓防控纳入整个巷道围岩控制体系之中,并针对留巷不同阶段给出相应的防控对策,为深井沿空留巷提供指导。     

深部沿空留巷顶板变形破坏规律及其控制研究

为解决深部沿空留巷顶板变形剧烈问题,采用FLAC3D数值模拟与工程验证相结合的方法,研究了顾桥煤矿1115工作面轨道巷基本顶从掘进到二次采动超前影响阶段运动演化规律。结果表明:①顶板变形在掘进阶段呈对称分布,一次采动超前影响阶段出现向工作面侧旋转的偏态特征,顶板下沉曲线交点的斜率为7.25×10-4,留巷阶段顶板向采空侧回转下沉,此时的交点斜率增长了6倍,偏态效应显著加强,二次采动超前影响阶段顶板下沉曲线交点的斜率比留巷期间增长了3.2倍,偏态效应有所增加,但以平移下沉为主;②顶板变形量随着留巷进行逐渐增加,掘进期间巷道顶板最大下沉量为69.2 mm。以后每阶段较前一阶段变形量增长了0.99倍、0.82倍和2.13倍,可见沿空留巷顶板变形逐渐剧烈,支护难度显著增加,应统筹对沿空留巷进行支护设计;③提出了保证直接顶完整、各阶段逐级强化和减弱顶板变形偏态现象的深部沿空留巷顶板控制原则,经工程验证可实现消弱深部沿空留巷顶板剧烈变形。     

砌块充填沿空留巷底鼓大变形机理及综合控制技术

底鼓是沿空留巷常见的问题之一,为解决填沿空留巷底鼓问题,以发耳煤矿砌块充填沿空留巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法研究沿空巷道底鼓的变形特征、力学机理并提出综合控制技术.研究结果表明:沿空巷道的底鼓主要发生在一次采动期间,底板变形随着工作面的推进呈现变加速度加速变形、变加速度减速变形和恒加速度减...     

沿空留巷围岩变形特征及支护技术

某矿8101工作面回风巷为沿空留巷,运用沿空留巷围岩稳定大结构模型研究了沿空留巷在一次采动、留巷稳定、二次回采超前影响阶段的围岩活动特征;结合FLAC2D数值模拟软件,确定该矿充填体宽度为3 m;现场工业性试验表明,其效果良好。     

余吾煤业N1105工作面沿空留巷支护应用研究

为解决余吾煤业N1105工作面胶带顺槽沿空留巷围岩变形严重的问题,特提出在此巷道进行沿空留巷加强支护,超前在巷道原有支护的基础上铺设两层菱形金属网和一层钢筋网片、补打锚索补强支护,运用柔模混凝土墙体在巷道回采侧进行永久加强支护,对巷道超前30 m、滞后200 m范围内进行临时加强支护。实践表明,沿空留巷支护能有效解决围岩变形严重问题,尤其是对顶板下沉有很好的支护效果,全巷道顶板基本无明显变化,个别地段顶板稍有下沉。矿压监测显示,留巷顶板最大下沉量为235 mm,底鼓最大值为1 080 mm,帮鼓最大值为432 mm,除底鼓变化量较大以外,顶板下沉和帮鼓得到有效控制。     

中厚煤层切顶留巷二次采动围岩变形及矿压规律研究

以店坪煤矿9-204工作面留巷为研究对象,通过现场监测留巷在二次采动期间围岩变形量和采场支架工作阻力。研究得出留巷超前工作面30 m时围岩变形速率开始变大,累计变形量小于250 mm,且以底鼓和煤帮鼓起为主;留巷复用侧采场矿压要高于中部和下部区域;对留巷超前范围内采用单体支柱+π型钢型梁密集支护,可以有效控制留巷二次采动期间围岩变形。     

沿空留巷围岩变形特征与控制技术研究

沿空留巷受两次工作面采动影响,巷道变形量大,为了研究沿空巷道围岩变形规律和控制技术,本文采用FLAC3D模拟上煤层回采后,本煤层一次回采巷旁充填、二次回采时应力位移变化情况。由模拟可知,伴随回采工作面的推移以及构筑巷旁充填体,工作面后方覆岩逐渐垮落,距后方100m后,上覆岩层基本稳定。采用锚网索支护和注浆加固提高沿空巷道承载能力,通过监测围岩变形量可知,支护取得了良好效果,能为类似条件下沿空留巷围岩控制技术提供借鉴。     

中厚煤层沿空留巷底鼓机理的研究

在我国,沿空留巷技术得到了非常广泛的应用。为了研究影响沿空留巷底鼓变形的各因素的相互关系,利用AHP层次分析法对6个主要因素所占权重进行计算分析;以某矿2205工作面运输巷作为工程背景,分别对巷道底鼓经历的4个阶段产生的变形量进行计算,得到巷道底鼓总量为895.1mm,为相似条件下的巷道底鼓分析提供了一定的借鉴意义。     

沿空回采巷道蝶叶型非对称底鼓机理

针对保德矿81306二号回风巷底板产生非对称破坏,造成巷道非对称大变形底鼓问题,引入蝶形塑性区理论,结合理论分析和数值模拟分析研究了沿空回采巷道蝶叶型非对称底鼓机理。研究表明了沿空回采巷道受采动应力影响,围压比成倍增加,产生蝶形破坏,最大主应力方向向采空区一侧倾斜,导致产生的蝶形塑性区蝶叶旋转到巷道底板一侧,底板蝶叶内岩石遭到严重破坏,从而产生剧烈的非对称性底鼓,这种底鼓定义为蝶叶型非对称底鼓。针对保德矿沿空回采巷道蝶叶型非对称底鼓,结合数值模拟方法,提出通过适当增加煤柱宽度的控制思路来确定沿空巷道煤柱尺寸,从而调整蝶形塑性区蝶叶旋转角度,降低回采巷道围压比。     

放顶煤回采初始阶段沿空留巷矿压分析

山西兰花集团东峰煤矿对首个综采放顶煤沿空留巷二次回采的工作面初采进行具体的矿压分析,得出如下结论:(1)3G01沿空留巷二次回采时初次来压步距和周期来压步距均出现不同程度的减小,且矿压现象较为明显;(2)第一次大范围来压时,超前20 m范围,巷道变形主要表现为靠墙体侧的顶板剪切下沉,巷道中部的底鼓以及煤帮侧的帮鼓,靠墙体侧顶板变形最为明显;(3)通过锚杆锚索压力表数据分析,超前20 m范围内顶帮压力存在一个快速增大的时间点;(4)沿空留巷推进过程中,柔模混凝土墙体未出现变形、倾斜、破裂等现象,表明柔模墙体强度足够.利用矿压分析的结果,可及时采取针对加强顶板管理措施.     

6 m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。     

大断面开切眼中导硐超前开挖一次成巷技术

为解决大断面开切眼在开挖过程中的顶板下沉量大及底鼓严重问题,提出了一种适合大断面开切眼掘进的中导硐超前开挖一次成巷技术,采用Midas/GTS数值模拟研究了在中导硐超前开挖一次成巷与断面分区二次成巷2种开挖施工方式下,开切眼围岩变形特点及应力分布特征。研究结果表明:采用中导硐超前开挖技术,顶板下沉量减少43 mm、底鼓量减少110 mm,围岩塑性区较小,且巷道围岩受力也均匀,更有利于围岩稳定。在新窑矿4502开切眼采用此种开挖技术,矿压监测结果显示顶板下沉量为98 mm、底鼓量为172 mm,围岩变形在控制范围内,能维持巷道稳定。