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。     

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。     

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。     

“砼墙-切顶-让压”沿空留巷技术分析及应用

采用理论分析，建立相应的沿空留巷巷旁支护力学模型，提出采用“砼墙-切顶-让压”沿空留巷技术，并以新集一矿360804综采工作面运输巷沿空留巷为背景，并进行工程实践和现场实测。结果表明：坚硬顶板、深部复杂矿井采用“柔模-切顶”沿空留巷仍然极有可能出现应力集中从而破坏柔模墙体的现象；“砼墙-切顶-让压”沿空留巷技术可以缓解顶板压力，防止墙体受压破坏，充分发挥围岩的自稳性能；新集一矿沿空留巷最大顶底板移近量为361 mm，最大两帮移近量为189 mm，巷道变形在允许范围内，留巷效果较好。该研究可以为相似工程提供借鉴。     

复合顶板切顶沿空留巷围岩变形分区及耦合支护技术

为解决复合顶板切顶沿空留巷围岩存在顶板易破碎、下沉量大等问题,以龙滩煤矿3124S工作面风巷为工程背景,基于复合顶板切顶沿空留巷顶板变形监测结果,研究了复合顶板切顶沿空留巷围岩变形特征,揭示了留巷巷道复合顶板变形破坏机理,同时,根据围岩变形特征提出了分区域多介质耦合支护技术。结果表明,分区域多介质耦合支护技术可有效控制顶板变形,顶板最大下沉量约为62mm,降低了60%～75%,留巷效率提升了15%～40%,保障了工作面的快速推进。     

厚煤层无煤柱沿空留巷围岩“卸压-支护”机理

为确定色连二矿厚煤层无煤柱开采沿空留巷时，巷道围岩切顶卸压及支护机理参数，采用理论分析、数值模拟、工程类比及工业试验的研究方法对留巷相关参数进行研究，研究表明：理论分析确定沿空巷顶板悬臂梁越短，顶板压力越小，留巷段稳定性随围岩切顶高度增加而增加，切缝孔窥视确定装药结构为3-2-2-2-2-1-0时，顶板围岩能够形成切缝面，切缝效果较好；数值模拟及现场工业试验研究表明，留巷段采用深浅部围岩”分层支护参数支护时，顶板锚索锚固围岩稳定，工作面动压影响留巷段距离为270.4m，巷道顶底板最大变形量为628.92mm，满足安全高效生产需要，研究为同类型地质条件矿井提供参考。     

坚硬顶板切顶沿空留巷围岩控制技术

针对目前煤矿存在采掘接替紧张、煤层顶板坚硬而导致回采巷道围岩较难控制等问题,基于平煤二矿高地应力顶板坚硬条件,提出了切顶卸压沿空留巷技术,并进行了工业性试验。研究结果表明:工作面周期来压主要是由工作面的不断对称和采空区上方顶板"O-X"的形成及破断引起的;提出了以"切、补、护、支"为基础的切顶卸压沿空留巷围岩控制机理;留巷巷道两帮平均移近量80 mm,顶板平均下沉量138 mm,留巷变形在合理范围内,成巷效果较好,可为类似地质条件下的切顶卸压沿空留巷提供技术参考。     

黔西高瓦斯工作面沿空留巷“卸-支-护”技术研究

为解决黔西高瓦斯工作面沿空留巷效果不理想的问题,以新田煤矿1404工作面为工程背景,提出了沿空留巷“卸-支-护”技术及其具体内容。针对沿空留巷的不同参数进行数值模拟,综合分析得到了适用于1404工作面沿空留巷的最优参数。基于模拟得到的结果在该工作面进行工业性试验,并进行持续监测验证了“卸-支-护”技术应用效果良好。研究结果表明：(1)沿空留巷“卸-支-护”技术在三者共同作用下,有效的控制了巷道的变形,留巷效果良好；(2)通过确定合适的切顶角度和柔模袋宽度,根据顶板情况确定切顶钻孔深度可以有效改善切顶和留巷的效果；(3)现场观测结果显示,留巷的顶底板最大移近量414mm,两帮最大移近量211.4mm,巷道变形量可控,能够满足留巷后期的使用需求。表明通过沿空留巷“卸-支-护”技术能够有效切顶卸压,承载顶板变形,从而有效的控制沿空留巷的巷道变形,保障了留巷的正常使用,降低了后期维护的费用。     

祁东矿巨厚坚硬顶板切顶无煤柱开采技术应用研究

为解决当前煤矿开采过程中存在煤炭采出率低、留煤柱开采引起应力集中、巷道围岩控制难等问题，以祁东煤矿7135工作面为工程背景，提出切顶沿空留巷技术。通过对巷道围岩运动特征和留巷技术原理的研究分析，确定切顶留巷关键技术参数，并在现场进行了工程应用。结果表明，采用高强预应力锚索补强顶板、垛式支架支撑顶板及可伸缩U型钢挡矸防护等联合支护体系，实体煤帮平均变形量达到166 mm，采空区帮平均变形量达到237 mm，顶板平均下沉量达到163 mm，平均底鼓量208 mm，留巷变形满足安全生产要求。     

综放切顶沿空留巷围岩变形特征分析及防治

为了掌握高地应力条件下综放沿空留巷围岩变形与破坏特征，以古汉山矿1604工作面为工程背景，采用理论分析的手段研究分析了综放沿空留巷围岩变形破坏形成机制，并提出采用预裂爆破切缝、强帮护顶等围岩控制措施，总结了综放沿空留巷技术原理，确定了沿空留巷支护参数，最后在现场进行了工业性试验。研究结果表明:沿空留巷巷道整体稳定性好，顶底板最大移近量为240~320 mm，两帮最大移近量为360~410 mm，支护效果良好，成巷效果较好；解决了采掘接替紧张、巷道维护困难的难题，满足了安全生产需要，提高了煤矿生产效率。     

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。     

切顶卸压无充填沿空留巷技术在神火集团的研究与实施

针对柔模混凝土、高水充填沿空留巷存在支护材料成本较高、人员占用多及后期修巷工程量较大等问题,根据何满潮院士的"110工法",依托聚能水压光面爆破技术,结合采空区上覆岩层垮落规律和采空区的压力显现规律,在实验室进行了"巷道底板岩层应力分布区域"技术研究;掌握了巷道原岩应力区、应力集中区、卸压区、应力恢复区4个区域的分布地点和受力状况;总结出切顶卸压无充填沿空留巷技术的技术原理,并制定了无充填留巷技术的支护方案。利用切顶卸压无充填沿空留巷技术,留巷断面、支护强度符合相关要求,生产成本大大降低,经济社会效益较为显著。     

综放工作面沿空留巷采空区侧围岩控制技术

对焦作矿区某矿1604综放工作面沿空留巷段采空区侧围岩进行控制,通过现场调研、实践探索对沿空留巷段采空区围岩控制进行了实践应用,形成了“切(超前预裂切缝)、补(顶板补强支护)、护(巷帮挡矸防护)、支(滞后临时支护)”为核心的沿空留巷工艺,并在现场得到了验证,取得较好的现场效果。     

高强度开采条件下巷道切顶护巷技术研究

针对厚煤层、高强度开采条件下的沿空巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以布尔台矿42203工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟的方法研究沿空巷道围岩变形特征,提出采用定向预裂爆破技术进行切顶卸压,以保护临近采空区的巷道。基于不同切顶高度条件下的巷道状况模拟结果发现,切顶后明显改善了巷道围岩应力环境,并确定合理切顶高度为21 m,定向预裂爆破钻孔间距为16 m,装药密度12 kg/m,钻孔角度向采空区方向偏15°、向回采帮偏5°;最终在现场进行试验。结果表明,切顶后巷道两帮移近量86 mm,顶板下沉量55 mm;采用切顶护巷技术对沿空巷道起到了较好的保护作用,能够满足安全生产需要,同时也为类似矿井切顶卸压工程试验的实施提供借鉴。     

注浆锚索在沿空留巷工作面超前支护中的应用研究

为解决煤矿超前支护工序繁琐、劳动强度大、影响工作面快速推进以及超前液压支架破坏顶板锚杆（索）严重等问题，以古汉山矿1604工作面运输巷为工程背景，理论分析了工作面超前巷道围岩变形特征和注浆锚索支护原理，提出在工作面超前巷道采用锚注支护技术，取消原工作面超前液压支架，减小了单体支柱支柱密度，并在现场进行了工业性试验。试验结果表明，工作面超前巷道顶板实施注浆锚索后，顶板围岩裂隙内浆液充填范围广；超前巷道受工作面支承压力和采动影响后，巷道变形不明显；进入沿空留巷后，留巷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，顶板控制效果较好。     

柔模支护沿空巷道锚杆轴力无损检测评价研究

采用锚杆轴力无损检测技术,对柔模支护沿空巷道工作面前方的相对稳定区域和工作面后方的采动影响区域进行了锚杆轴力检测,得到了锚杆轴力随工作面推进的变化规律。基于锚杆轴力实测结果与对比分析,提出了柔模支护沿空巷道的非均称支护方案。通过支护优化后的沿空巷道锚杆轴力和围岩变形监测显示,锚杆工作状态良好,围岩变形控制效果好。研究结果表明,在工作面前方相对稳定区域,随着工作面推进,顶板和两帮单根锚杆受力变化不大;同一断面煤柱帮锚杆轴力大于实体煤侧帮锚杆受力。在工作面后方柔模支护区,煤柱帮锚杆平均轴力大于柔模帮锚杆平均轴力,两帮平均轴力随工作面推进距离近似呈直线形式增加,工作面采动对煤柱帮影响更大。对柔模支护沿空巷道采用非均称支护方案,可有效控制围岩的变形,节约了支护成本,创造了良好的经济和社会效益。     

三软煤层沿空留巷技术研究

通过对新郑煤电12209工作面运输巷三软煤层进行分析,提出了三软煤层巷旁浇筑支护沿空留巷技术方案,包括超前扩帮支护、巷道喷浆注浆加固、单体液压支柱抬棚支护、切顶卸压和沿空留巷混凝土墙体浇筑等工艺技术.经沿空留巷现场监测点监测发现,留巷出现变形、顶板向充填墙体一侧倾斜下沉、底鼓严重、煤帮局部挤出等问题.针对监测到的情况,...     

采前加固锚索断裂原因分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面运输巷发生的一起锚索断裂导致死亡事故,结合工作面开采布局、巷道支护方案和工作面回采前加强支护措施,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。通过分析相邻工作面回采后侧向支承压力的影响范围,两帮支护对巷道围岩稳定的作用及巷道顶板的运动对锚索的破坏机理,找出了锚索断裂的原因:该工作面运输巷布置位置设计不合理,巷道布置于上一工作面回采引起的侧向应力集中区;两帮未能采取有效的支护措施,尤其是支护刚度严重不足,在工作面超前支承压力的影响下,帮部锚杆未能发挥应有的效能,增加了巷道顶板跨度,加剧了顶板离层;顶板运动形成对锚索的拉力及剪切力共同作用致使其破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的保障措施:开采布局保障、设计底线保障、技术保障和组织保障,为类似工程条件下回采巷道的开采设计、使用和维护提供了参考。     

深部高强锚注切顶自成巷方法与验证

针对深部高应力回采巷道围岩控制难题,以我国最大采深矿井——山东泰安孙村煤矿为工程背景,对传统沿空掘巷、锚杆(索)支护巷道进行监测分析,结果表明:巷道围岩变形量大,破坏范围广,锚杆大部分处于强度劣化区内,难以发挥支护作用,锚索受力大,接近极限破断力。为解决上述问题,系统开展了不同煤柱宽度、地应力大小、顶板围岩强度、切顶高度等影响因素下的数值试验研究,建立了顶板应力释放率、侧向支承压力提升率与围岩变形控制率等定量评价指标,对比分析了多种因素下切顶自成巷与沿空掘巷矿压变化规律与围岩控制机制。基于此,提出了深部高强锚注切顶自成巷方法,利用高强锚注提高巷道顶板完整性,利用顶板预裂切缝切断采空区与巷道顶板之间的应力传递,使巷道处于应力降低区。为进一步验证该方法的合理性,利用自主研发的地质力学模型试验系统,开展了模型试验对比研究,高强锚注切顶自成巷围岩应力比沿空掘巷平均降低20.8%,围岩变形量为后者的45.1%,应力释放与围岩控制效果明显。结合上述研究,提出了相应的工程建议,并在孙村煤矿2215工作面进行了现场应用,监测表明该方法有效控制了巷道围岩变形,实现了无煤柱开采。