深部沿空切顶成巷围岩稳定性控制对策

基于沿空切顶成巷技术原理,以城郊煤矿深部工作面无煤柱开采为背景,综合运用力学分析﹑模拟计算和现场试验等方法,对深部切顶成巷围岩控制关键对策进行深入研究。结果显示：切顶留巷顶板在侧向形成短臂梁结构,降低了巷旁支护体所受压力,切缝范围内岩层垮落后碎胀充填采空区,使留巷顶板下沉量降低了约50%。采空区侧顶板为切顶巷道围岩变形的关键部位,需进行加强支护;深部切顶巷道实体煤帮塑性区范围大,通过煤帮锚索支护技术可将浅部锚杆承载层锚固在弹性区稳定煤体中;深部切顶成巷来压速度快、强度大,巷内单体支柱易造成冲击破断,采用高阻力液压支架巷内临时支护时可较好地抵抗深部强动压;巷旁刚性挡矸装置因无法适应深部围岩大变形而受压弯曲破坏,深部切顶巷道巷旁挡矸结构需实现一定的竖向让位卸压方可与顶底板协调变形。在研究的基础上提出恒阻锚索关键部位支护+可缩性U型钢柔性让位挡矸+巷内液压支架临时支护+实体煤帮锚索补强的深部切顶成巷联合支护技术,并进行现场工业性试验。现场监测结果表明：留巷围岩在滞后工作面约290 m时基本稳定,且稳定后各项指标满足下一工作面使用要求。     

晋城矿区9号煤沿空留巷试验研究

结合具体条件进行了巷旁充填支护参数设计 ,在矿压观测基础上 ,分析了留巷围岩变形及充填体载荷特征 ,把高水速凝充填材料沿空留巷与炮掘及综掘成巷方法进行经济对比 ,结果表明 ,该留巷方法有明显技术和经济优势 ,在晋城矿区 9号煤中有很好推广应用价值 .     

晋城矿区9号煤沿空留巷试验研究

结合具体条件进行了巷旁充填支护参数设计 ,在矿压观测基础上,分析了留巷围岩变形及充填体载荷特征,把高水速凝充填材料沿空留巷与炮掘及综掘成巷方法进行经济对比,结果表明,该留巷方法有明显技术和经济优势, 在晋城矿区9号煤中有很好推广应用价值.     

综放沿空留巷顶板活动规律的模拟分析

采用相似材料模拟和计算机数值模拟,对沿空留巷老顶破断位置与形状、不同支护方式对顶板活动的影响以及相关的巷旁上技术和进行了初步分析。模拟结果表明,采用锚杆（索）网联合支护和人工筑构较充强度的巷旁充填体,有利于综合机构放顶煤开采沿空留巷顶板的稳定,并给对充填带宽度和充填材料抗压强度的最低要求。     

厚硬岩层直覆沿空留巷顶板关键块结构及控制

基于沿空留巷围岩大、小结构稳定原理,分析了厚硬岩层直覆条件下沿空留巷顶板关键块所形成的结构及其围岩所处应力环境,并讨论了不同关键块长度围岩大结构的形式及对巷旁充填体所产生的影响,认为合理关键块长度是控制围岩稳定性的关键。结合平煤十二矿地质条件数值模拟了不同关键块长度控制下厚硬顶板直覆留巷围岩大结构稳定的不同形式,得出了其关键块体的合理长度,并基于厚硬顶板运动特征提出了控制关键块体长度的倾向小水平转角钻孔群切顶控制技术。     

沿空留巷整体浇注护巷带主要参数及其适应性

通过现场实测和理论分析,对不同围岩条件下老顶断裂引起的整体浇注护巷带的支护强度和变形能力进行了深入研究,提出了使沿空留巷巷道保持稳定的整体浇注护巷带支护强度与变形的理论计算方法,进而对沿空留巷整体浇注护巷带的适应性进行了研究．     

变宽沿空窄煤柱巷道围岩变形机理及控制技术研究

针对苏村煤业150101工作面回风巷掘进期间巷道围岩严重变形的情况,采用数值模拟、理论分析等方法对巷道变形破坏特征和破坏机理进行了分析。结果表明:护巷煤柱宽度不同,对沿空巷道围岩的应力分布及变形有较大影响,过大和过小的煤柱尺寸均不利于巷道围岩的稳定;苏村煤业150101工作面回风巷合理的煤柱宽度为5~6 m。在此基础上,结合合理的煤柱留设宽度,提出了变宽沿空窄煤柱巷道分段围岩稳定控制技术,对不同煤柱宽度进行分段,针对各个分段特征进行不同强度的支护。工业性试验结果表明,采用分段支护技术后,各分段沿空巷道围岩变形获得很好的控制效果,在类似地质条件下可以推广应用。     

柠条塔煤矿自动成巷无煤柱开采新方法

为减少巷道掘进量,提高煤炭采出率,削弱因煤柱留设引起的围岩应力集中,提出了一种自动成巷无煤柱开采新方法,并系统总结了该方法的工艺流程和关键技术.在自动成巷无煤柱开采新方法中,巷道顶底板与实体煤侧巷帮由采煤机截割而成,采空区侧巷帮则由采空区垮落碎石堆叠而成,巷道顶板与碎石巷帮的控制是决定成巷效果的关键.基于岩体碎胀特性,提出采用顶板定向切缝技术,优化留巷应力环境,减少上位顶板回转下沉,针对巷道顶板提出以"恒阻大变形锚索+切顶护帮支架"为主的支护方式,针对碎石巷帮提出"侧向动静结合、纵向伸缩让压"的控制理念.最后以柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面为工程背景进行了现场工业性试验,结果表明:采用自动成巷无煤柱开采新方法进行回采,当工作面推进约150m后留巷围岩开始稳定,最终下沉量基本稳定在70mm左右,满足下一工作面的使用要求.现场试验结果验证了自动成巷无煤柱开采新方法可以实现工作面回采无需提前掘进回采巷道、无需留设工作面护巷煤柱的目标,且成巷效果良好,经济效益显著.     

综放巷内充填沿空留巷工业试验

针对常村煤矿S2-6综放工作面采用传统技术沿空留巷的难点，进行了巷内充填沿空留巷工业试验．试验分三步进行：第一步，对原巷采用锚梁网索联合支护实施加固，撤掉梯形架棚；第二步，在已加固巷道下一工作面侧煤壁，实施扩帮锚网支护；第三步，在原巷位置实施巷内充填，并加固充填体．结合高水速凝充填材料的性能，通过建立合理的综放沿空留巷的围岩结构力学模型和充填工艺设计，井下工业试验达到了预期效果，留巷断面稳定后超过10m^2．证明了在巷内基本支护为梯形金属支架的巷道中进行综放沿空留巷的可行性，并作了经济效益评价．在此基础上提出了综放巷内充填沿空留巷新技术．     

无煤柱自成巷“短臂梁”结构特征及变形计算分析

为了探索无煤柱自成巷开采条件下"短臂梁"顶板结构及变形特征,建立了顶板变形计算模型,运用能量理论与位移变分方法对顶板变形及其影响因素进行了分析.结果表明:留巷宽度、断裂岩块回转运动对顶板变形影响较为显著;而巷内锚索支护、临时支护对顶板变形控制作用有限.顶板变形的主要影响因素按其影响程度由大到小依次为:留巷宽度、岩体泊松比、断裂岩块回转角度、岩体弹性模量、临时支护强度、锚索支护强度.据此提出应严格控制留巷宽度,合理设计顶板切缝高度的围岩控制思路,可降低上覆岩层断裂岩块回转下沉空间,减小"短臂梁"顶板变形,有利于提高巷道稳定性.     

综放全煤平巷锚杆支护模拟试验研究

根据“巷道围岩松动圈支护理论”,以南屯矿３上 煤层综放工作面全煤平巷围岩条件为基础,对不同动压系数、侧压系数、锚杆支护参数条件下,锚杆支护巷道围岩应力分布、围岩变形及巷道破坏规律进行了模拟试验．试验证实,矩形煤巷顶板中存在一个卸压区,巷道两帮和角部区域围岩破坏严重,是支护的重点部位．锚网支护能有效控制采动压力影响下全煤巷道围岩的稳定性．试验得到的结论对于综放全煤巷道锚网支护设计和应用具有指导意义．     

Deformation and failure study of surrounding rocks of dynamic pressure roadways in deep mines

In order to understand the change rules of stress-displacement in surrounding rocks of dynamic pressure roadways in deep mines and to obtain a theoretical basis for analyses of roadway stability and designs of support,we established a coupling equation of adjacent rock strength,mining stress and supporting resistance on the basis of an elastic-plastic theory of mechanics.We obtained an analytical solution for stress and displacement distribution of elastic and plastic regions in surrounding rock of dynamic pressure roadway..Based on this theory,we have analyzed the changes in stress-displacement in elastic and plastic regions of surrounding rocks of dynamic pressure roadways in the Haizi Coal Mine.The results show that:1) radial and tangential stress change violently within the first 4 m from the inner surface of a roadway after excavation;radial stress increases while tangential stress decreases within a range of about 6 m from the inner surface of the roadway as a function of q3;2) radial and tangential stress increase with an increase in the mining pressure coefficient k;the increase in the rate of tangential stress is greater than that of radial stress;3) the radial displacement of the inner surface of roadways decreases with an increase in q3,provided that k remains unchanged.     

Control over Surrounding Rocks Deformation of Soft Floor and Whole-Coal Gateways with Trapezoidal Supports

In Gengcun Colliery, Yima Coal Group Co. Ltd.the characteristics of the gateways of thick coal seam and the coal seam is with fully mechanized sublevel caving mining are that the thickness of roof coal seam of gateways is larger, their surrounding rocks are the whole-coal mass and the coal seam is prone to Spontaneous Combustion. With the natural equilibrium arch theory, the reasonable adjacent distance of No. 11 mine-type metal supports was calculated in trapezoidal gateways based on these characteristics. Then, in-situ supporting experiments were carried out. There sults indicate that under the action of virgin rock stress, the width of broken rocks zone of surrounding rocks is 1.7-2.0m in return heading and 1.1-1.3 m in going headway. And their surrounding rocks belong to the Ⅳ-type soften rock and the Ⅲ-type common surrounding rock respectively. Therefore, under the movable abutment pressure, the gateways deformation is serious. It is suggested that the designed gateways have to use pre-broadened cross section to suit their deformation. At the same time, the accumulated water on gateway floor must be drained in time. These measures weretaken in the 1302 and 1304 coal faces in Gengcun Colliery, and the satisfactory results have been obtained.     

Deformation mechanism of roadways in deep soft rock at Hegang Xing’an Coal Mine

Engineering geomechanics characteristics of roadways in deep soft rock at Hegang Xing’an Coal Mine were studied and the nature of clay minerals of roadway surrounding rock was analyzed. This paper is to solve the technical problems of high stress and the difficulty in supporting the coal mine, and provide a rule for the support design. Results show that mechanical deformation mechanisms of deep soft rock roadway at Xing’an Coal Mine is of I_ABII_ABCIII_ABCD type, consisting of molecular water absorption (the I_AB-type), the tectonic stress type + gravity deformation type + hydraulic type (the II_ABC-type), and the III_ABCD-type with fault, weak intercalation and bedding formation. According to the compound mechanical deformation mechanisms, the corresponding mechanical control measures and conversion technologies were proposed, and these technologies have been successfully applied in roadway supporting practice in deep soft rock at Xing’an Coal Mine with good effect. Xing’an Coal Mine has the deepest burial depth in China, with its overburden ranging from Mesozoic Jurassic coal-forming to now. The results of the research can be used as guidance in the design of roadway support in soft rock.     

埋藏式钢岔管与围岩联合承载有限元分析

以某水电站工程为例,考虑钢衬与围岩间的缝隙值,按照钢衬与围岩联合承载,采用三维有限元方法对地下埋藏式钢岔管进行计算分析,讨论了围岩性能及初始缝隙值对围岩承载比的影响,并与明管计算结果相比较,指出在钢衬与围岩共同承受内水压力作用时,围岩发挥了重要作用.     

联合支护形式及其在软岩巷道的应用

本文认为对于处在松软岩层中的巷道或硐室宜采用不同形式的联合支护。文章分析了联合支护结构中各支护体的作用,认为一次支护必须用锚喷,二次支护可根据巷道的类别、服务年限、岩石性质、矿山地质条件、地压特性等采用不同的支撑形式组成联合支护,这种加固与支撑围岩的联合支护形式是软岩巷道的合理支护形式。     

U型棚＋围岩注浆技术在巷道修复中的应用实践

在对新集三矿原软岩巷道支护及修复方案存在问题的基础上,提出了巷道排水疏干后适时采用U型棚＋围岩注浆加固的巷道修复支护方案,工程应用实践表明：采用该支护方案后围岩变形较小（稳定）,达到了预期的目的。     

强膨胀软岩巷道网壳锚喷支护技术研究

根据古汉山矿西大巷地质特点,设计了新型的三格栅三拱组合成的双层双曲空间网壳支架,在喷射混凝土后形成网壳配筋衬砌结构,使喷层整体既具有一定的可缩性,又能承受强大的变形地压,在软岩巷道中进行的工业性试验取得了很好的支护效果.     

模糊模式识别理论在洞库围岩分类中的应用

对围岩分类进行合理评价,从而制定围岩不良地质现象的防治措施,对顺利施工和安全使用具有重要意义。应用模糊模式理论对洞室围岩分类进行评价,根据模糊模式理论针对实际工程问题,建立模糊数学模型,通过计算分析结果表明,评判结果与实际情况相一致。证明该方法合理可靠,是围岩分类趋于定量分析的有效途径。     

软岩隧道(巷道)实用控制技术研究

软岩、极软岩巷道具有高地压、难支护和持续变形破坏工程特征，实践表明，现有支护难以耦合控制．文章通过对软岩工程特征、变形破坏机理分析研究，提出了软岩控制和复合型软岩向单一型转化控制的技术方法和实用支护对策．经工业性试验、应力监测表明，控制了围岩的强烈变形、保证了巷道的稳定，具有显著的技术经济效益．