沿空留巷顶板下沉规律及其影响因素分析

针对沿空留巷顶板下沉量大、控制十分困难的问题,在分析沿空留巷顶板下沉规律的基础上,利用能量守恒原理,建立了沿空留巷顶板下沉力学模型,推导出顶板下沉量的计算公式,并对顶板下沉的影响因素进行了定量分析和灰色关联度敏感性分析。结果表明：某矿沿空留巷顶板下沉量计算值为371.45 mm,较好地吻合现场测量值,理论计算公式是准确的。顶板下沉随巷道宽度、采高的增加而增大,随直接顶厚度、巷内支护阻力、煤帮侧向支护阻力、巷旁充填体宽度和充填体弹性模量的增加而减小;对沿空留巷顶板下沉的敏感度大小的影响因素依次为采高、充填体弹性模量、充填体宽度、直接顶厚度、巷内支护阻力、巷道宽度、煤帮侧向支护阻力,其关联度分别为0.96、0.73、0.68、0.52、0.28、0.13、0.04。研究结果可为有效控制沿空留巷围岩变形提供依据。     

高瓦斯综采工作面沿空留巷充填体宽度优化

针对潞安余吾矿区巷旁充填体的沿空留巷现场充填宽度不足,导致巷道稳定性得不到保证且巷道变形较大的问题,理论分析了综放尾巷留巷巷旁充填体的受力特点和变形特征,并利用FLAC~(3D)对沿空留巷期内围岩变形特征进行数值模拟,确定了巷旁充填体的最优充填宽度。结果表明:巷旁充填体对巷道围岩的作用具有在短时间内可达到高强度、高阻力状态,并具备上佳的变形性能,从而实现非采煤帮、充填体和冒落矸石共同承但围岩压力;巷旁充填体宽度取值为1.5 m时,此时充填体宽度无应力集中向少应力集中的过度,峰值应力变化最为明显从8.3MPa增加到12.6 MPa,在此情况下,巷道围岩变形量较小,观测点实测结果显示,顶底板移近量分别为331.3 mm和280.7 mm,两帮移近量分别为225.4 mm和171.7 mm,巷道围岩变形主要以顶板下沉为主,沿空留巷段巷旁支护基本满足围岩控制要求。     

顶板减沉沿空留巷技术研究与应用

为解决新安矿沿空留巷变形严重、围岩稳定性无法保障等问题,结合8#煤层综三工作面地质条件,进行顶板减沉沿空留巷技术研究。该研究以自主研发的粉煤灰基胶结材料构筑巷旁充填体,超前工作面于巷旁支护采空区侧施工顶板深钻孔,弱化充填体及采空区上方顶板联系。数值模拟表明该技术的应用使巷旁充填体侧顶板下沉量及其帮变形量分别降低了44%和27%;现场应用效果表明该技术极大改善了新安矿沿空留巷围岩控制效果。     

深井矸石充填工作面沿空留巷围岩控制原理与技术

深井工作面矿压显现剧烈使得沿空留巷存在诸多困难。采用矸石充填采空区可有效限制深部采场覆岩大范围的破断、运动,缓解深井工作面剧烈的矿压显现,为深井工作面沿空留巷奠定基础。通过现场实测和理论计算探讨了深井矸石充填工作面覆岩运动特征,探讨了沿空留巷围岩承载结构及其稳定性。根据新巨龙煤矿2305S-2号工作面实际情况,设计了以矸石墙+钢管混凝土立柱为主的巷旁支护结构,并提出了留巷顶板超前支护、强力护表、深部锚固,巷旁支护结构合理宽度、侧向约束、协同承载,实体煤帮卸应力、防冲击、控片帮的控制方式,留巷底板高应力深部转移的沿空留巷围岩控制原理和先固顶→再护帮→后控底的沿空留巷围岩控制原则。形成了锚杆+W钢带超前支护和长锚索+注浆锚索永久支护的沿空留巷围岩控制技术,成功实现了新巨龙煤矿2305S-2号深井矸石充填工作面沿空留巷。沿空巷道围岩实测发现留巷矸石墙变形不均匀,承载能力增长缓慢,钢管混凝土立柱钻底,顶板锚索易破断等问题。需要进一步加强留巷矸石墙的侧向约束,提高矸石墙承载能力。钢管混凝土立柱底部安装大垫板,控制立柱钻底量,沿空留巷顶板锚索要求具备一定的延伸率,实现长锚索与顶板围岩的协同变形与承...     

沿空留巷围岩变形机理及控制技术

为控制沿空留巷围岩变形,分析不同阶段巷道围岩结构和应力分布,研究围岩变形机理,结果表明:影响沿空留巷围岩变形的主要因素是巷道顶板的三铰接梁结构.结合影响巷道顶板下沉和巷帮挤出的具体因素,研究下沉量和挤出量的计算方法,并以下沉量和挤出量为依据,确定沿空留巷围岩变形的控制策略.通过研究巷旁支护对控制围岩变形效果的影响,提出根据顶板下沉量判断顶板触矸情况,确定巷旁支护工艺.利用数值模拟软件,计算某矿沿空留巷时巷道围岩与巷旁充填体的应力分布情况,验证该矿沿空留巷围岩变形的控制效果和巷旁支护的合理性.     

无煤柱开采巷道围岩稳定性分析

综合考虑沿空留巷围岩变形、采场覆岩运动规律及巷旁支护结构的特点,将沿空留巷顶板结构简化为采空区矸石、巷旁充填体及巷帮煤体共同作用的弹性力学模型,计算了该条件下的支护反力,利用控制变量的方法分析了影响支护反力的主要因素是充填体宽度和充填体弹性模量,得出了巷旁充填体压缩量计算公式。在此基础上,通过UDEC数值模拟方法,模拟了沿空留巷顶板关键岩块在弹性支撑条件下的应力状态,分别得出了充填体宽度及弹性模量与顶板下沉量的关系。综合以上分析,确定了赵官煤矿1705工作面沿空留巷巷道围岩控制方案。     

深井沿空留巷巷旁充填技术及应用

沿空留巷是国内无煤柱护巷的主要形式,从充填材料及参数选择、设备配套及布置、充填区域顶板支护及工艺流程方面对深井沿空留巷巷旁充填技术进行了探索与实践,优化了巷旁充填工艺,分析了巷旁充填沿空留巷及充填体的变形及受力情况。实践表明:深井沿空留巷巷旁充填技术能够保证顶板支护结构的完整性和稳定性,充填体能够达到控制顶板下沉并适应顶板剧烈活动的要求。     

固体充填采煤沿空留巷顶板下沉影响因素研究

为研究不同因素对固体充填采煤沿空留巷顶板下沉的影响,分析了固体充填采煤沿空留巷的覆岩移动特征,基于Winkler地基假设,建立沿空留巷顶板力学模型。以济三煤矿63下04(南)-2运矸巷为工程背景,分析探讨巷道宽度、巷旁支护阻力、巷旁支护体宽度、采空区充实率与巷道上覆顶板下沉的关系,结果表明:顶板下沉量随巷道宽度的增加而增加、随巷旁支护阻力增加而减小、随巷旁支护体宽度增加而降低、随充实率的增加而降低。现场实践中,巷道宽度4.2m,巷旁支护体宽度4.5m,采用锚带网联合支护对巷道进行加固,采用垒砌矸石墙加混合充填体的综合支护方式进行沿空留巷的巷旁支护,实测得工作面后方留巷巷道两帮最大移近量230mm,顶板最大下沉量300mm。     

深井油页岩工作面无煤柱开采技术实践

以海石湾矿深井油页岩工作面无煤柱开采为工程背景,研究深井厚煤层的沿空留巷围岩稳定性问题.提出了高预应力、适应沿空留巷大变形基础支护和高支撑阻力、可控制沿空留巷顶底板剧烈变形的巷内加强支护的巷内支护体系,以及高强度、快速增阻、可缩性好的巷旁充填体和良好的充填区域顶板维护的巷旁支护体系.研究成果可为类似条件下沿空留巷提供参考.     

沿空留巷巷旁充填体合理宽度研究

以新元矿沿空留巷作为工程背景,采用数值模拟和工业性试验相结合的方法进行试验研究,得出巷旁充填体的合理宽度。现场试验结果表明:当充填体宽度为2 m时,沿空留巷围岩变形稳定后巷道顶板下沉量为330 mm,两帮移进量为198 mm;围岩变形量均在可控范围内,说明所确定的充填体宽度合理。该研究成果的成功应用,对沿空留巷实践具有一定的指导意义。     

松软破碎围岩条件下沿空留巷控制对研究策

针对新矿集团赵官煤矿1704东运输巷沿空留巷围岩变形量大、巷道破坏严重的情况,利用围岩变形监测等手段,结合沿空留巷原有支护方案,分析了松软破碎围岩条件下沿空留巷围岩变形特点,提出了相应的围岩控制对策,并通过数值模拟得出了合理的留巷宽度和支护参数。工程实践表明:沿空留巷正常地段顶板下沉量均不超过300 mm;巷道累计卧底深度400 mm,实体煤帮横向变形量控制在240mm以内,充填体一侧变形量控制在140 mm以内,与1704东运输巷沿空留巷相比,围岩变形量减少一倍。     

高水材料充填沿空留巷应力控制与围岩强化机理及应用

高水材料被广泛应用于不同条件下的薄及中厚煤层沿空留巷、部分条件较好的厚煤层沿空留巷,形成了丰富的高水材料充填沿空留巷围岩控制实践。基于高水材料充填沿空留巷理论研究和现场实践,以应力控制与围岩强化为主线,分析了充填留巷围岩在巷道掘进、工作面超前采动影响、留巷围岩调整稳定和邻近工作面复用4个阶段的应力与变形特征,提出了“基本顶二次破断”的覆岩顶板运动特征。以青龙同昌煤矿15102工作面沿空留巷为背景,数值模拟研究了留巷过程中围岩应力和塑性区分布特征,揭示了充填留巷覆岩基本顶的旋转下沉是留巷巷道所受外力的主要来源;在此基础上,提出了充填留巷围岩控制的关键区域,根据高水材料固结体的较强塑性变形特性,提出了高水材料充填沿空留巷围岩分时分区强化机理,确定了合理的高水材料充填体支护阻力计算式、留巷顶板离层计算式和实体煤帮的支护强度计算式,给出了高水材料充填沿空留巷围岩控制关键参数设计方法,关键参数包括充填体支护阻力(充填体宽度和强度)、顶板支护强度(巷内支护和临时支护)、实体煤帮支护强度。介绍了山西高平青龙同昌煤业15号煤层和赵庄煤业9号煤层高水充填沿空留巷围岩控制2个应用实例,留巷围岩变形控制效果...     

小煤柱沿空留巷围岩控制应用研究

为保证小煤柱沿空留巷的顺利进行,通过分析掘巷和工作面回采时顶板的应力分布特征,结合巷道实际地质条件,设计了小煤柱和沿空留巷支护方案。小煤柱的宽度为12 m时,留巷后巷道围岩稳定,顶底板最大变形量210 mm,两帮移近量270 mm。     

充填体宽度对沿空留巷顶板形变特征的影响

为了探讨充填体宽度对沿空留巷顶板形变特征的影响,以神宁乌兰矿5768回采工作面巷帮充填沿空留巷为背景,采用Midas/GTS数值模拟和现场实测相结合的方法,研究不同宽度充填体对沿空留巷顶板形变特性影响规律。结果表明:该数值模拟方法确定的巷旁充填体宽度在围岩逐渐稳定后,顶板形变量小、充填体稳定,说明用该模拟确定的充填体宽度科学合理。     

综放工作面柔模沿空留巷围岩控制技术

针对综放开采沿空留巷巷帮煤柱破碎,巷道围岩变形量大,巷道稳定性差的问题,以高河矿W4301工作面为背景,分析了沿空留巷围岩结构特征,提出端头铺设金属网、架后及时打设木点柱和单体柱的切顶和挡杆技术,以及巷道超前顶板锚索补强、密集钻孔切顶、施工柔模混凝土墙充填支护体、架棚支护和煤柱侧巷帮注浆加固综合围岩控制技术。试验表明:充填支护体和锚索受力较为稳定,充填支护体和锚索能够有效承载,沿空留巷巷道两帮最大移近量为207 mm,顶底最大移近量为231 mm,围岩变形不大,控制效果较好。     

沿空留巷矸石墙代替煤柱喷浆控制技术

针对深井高应力巷道沿空留巷围岩控制困难的问题,提出了沿空留巷矸石墙代替煤柱喷浆控制技术。通过袋装矸石砌筑成墙作为沿空留巷的承载隔离墙,对袋装矸石墙表面喷射纤维混凝土,以提高矸石墙的承载能力。通过数值模拟研究矸石墙宽度、喷浆层厚度和钢纤维掺量对矸石墙垂直应力和变形的影响。结果表明:最佳矸石墙宽度为3.0 m,最佳喷浆层厚度为70mm,最佳钢纤维掺量为60 kg/m~3。通过现场观测得出巷道顶板最大下沉量为88 mm,说明沿空留巷矸石墙代替煤柱喷浆控制技术能够有效控制顶板岩层。     

复合顶板巷旁充填沿空留巷技术实践

淮南矿业集团顾桥煤矿1115(1)工作面为复合顶板,高瓦斯。为了无煤柱连续开采的需要,提出了在复合顶板条件下巷旁充填沿空留巷技术。通过选择合理的充填材料,对沿空留巷充填设备进行改造,并设计合理的充填工艺及充填布置系统方案,分别对沿空留巷及充填体表面变形、充填体下沉变形及其应力变化等情况进行监测。结果表明,巷旁充填沿空留巷技术能有效地保证复合顶板的稳定,成功控制顶板下沉,适应老顶回转变形的要求。     

卧龙湖煤矿沿空留巷巷旁充填技术应用

结合卧龙湖煤矿8102工作面煤层开采的具体工程条件,运用理论计算、数值分析和工程实践相结合的研究方法,分析了8102工作面沿空留巷顶板覆岩运移规律、围岩位移变化及应力分布特征。理论与数值模拟结果表明:8102工作面巷旁充填体在顶板活动过渡期和后期受其影响较大,支护阻力应大于13.5MN;当充填体宽度为3m、强度为5.3MPa时,技术和经济效益最佳。工程应用结果表明,留巷顶板下沉量最大148mm,两帮移近量最大160mm,围岩变形较小,该充填技术在8102工作面风巷沿空留巷得到成功应用。     

复合顶板综采面沿空留巷技术研究与应用

矸石带巷旁支护的优点是节省支护材料、稳定性较好,缺点是矸石带的可缩量大、前期支护阻力小、顶板下沉量大、构筑矸石带的劳动强度大。对于复合顶板薄煤层综采工作面,有效控制巷道围岩状况,尤其是对巷旁充填段复合顶板的控制是沿空留巷技术能否成功的关键。通过结合数值模拟软件及现场留巷情况分析巷旁充填矸石带后巷道围岩应力及变形状况,模拟不同充填矸石带宽度对留巷效果的影响,得出在此条件下成功应用巷旁充填3 m宽矸石带沿空留巷的技术。     

三软煤层沿空留巷矿压显现规律研究

为探究沿空留巷矿压显现规律及支护对策，以河南西部典型三软煤层为研究对象，构建了数值分析模型，模拟了工作面前方和后方一定范围内巷道围岩变形和应力变化规律，得到了工作面后方围岩受采动影响大、范围广，顶板下沉现象明显。基于现场实测，得到了顶板下沉量、底板鼓起量、充填体的变形、实煤体变形等随采动影响的变化规律，监测了锚杆的轴向受载情况。研究发现，巷旁膏体充填与巷道内高强锚杆+W型钢带构成的支护体系，较好地解决了三软煤层回采巷道围岩控制问题，为类似开采条件下沿空留巷的实施提供了理论和实践依据。