综放沿空留巷几个关键问题的研究

在工程实践的基础上，采用适于分析岩层断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型，详细分析了老顶断裂位置、端头不放顶煤长度、充填体宽度、充填方式和充填体强度对综放沿空留巷围岩稳定性的影响规律.研究结果表明，老顶断裂位置对留巷围岩稳定性的影响较大，留巷顶板围岩位移受制于老顶岩层的回转运动，是老顶回转运动与围岩变形的综合反映,综放沿空留巷时,应合理利用围岩移动规律。     

乌兰木伦煤矿空巷围岩破坏特征分析及稳定性控制

针对乌兰木伦煤矿12405工作面过空巷导致空巷围岩严重破坏的问题,采用理论分析、数值模拟等研究方法,对空巷受工作面采动影响情况下的顶板破断特征、空巷应力分布规律、围岩破坏特征进行了研究。结果表明:在叠加应力作用下,老顶将产生3种破坏形式,即老顶在空巷后方、上方、空巷实体煤帮上方发生断裂;工作面与空巷间距离小于5 m时,空巷受工作面前方应力影响达到最大;当工作面与空巷贯通时,顶板破坏深度达到7.5 m。针对性地提出"锚索+钢带"、布置柔模泵送支柱支护顶板及采取停采让压措施控制顶板破断的综合围岩控制方案。     

沿空留巷围岩失稳机理与控制技术

通过建立沿空巷道上方老顶断裂前、后形成的"悬臂梁"和"砌体梁"力学结构,分析结构的力学、运动特点,研究得出沿空留巷围岩可能发生切落、回转、破断(跨冒)和冒落等四种失稳状况,提出巷内锚网组合支护加固煤帮防止切落,控制顶板、防止冒落;巷旁工字钢配砌筑矸石带或浇筑充填料,增加支撑点,形成"简支梁"结构,阻止老顶回转和下沉;动压范围内辅以单体液压支柱弱化应力影响,防止老顶断裂和跨冒等联合控制技术。经淮南、淮北矿区的实践证明,能有效控制围岩的变形与失稳,局部巷修后满足使用要求,为沿空留巷技术的推广应用提供了技术指导。     

沿空留巷整体浇注护巷带适应性研究

通过现场实测和理论分析研究,对在不同围岩条件下由老顶断裂时所引起的整体浇注护巷带的支护强度和变形能力进行了较为深入地研究,提出了能使沿空留巷巷道保持稳定的整体浇注护巷带的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．     

沉空留巷整体烧注护巷带适应性研究

通过现场实测和理论分析研究，对在不同围岩条件下由老顶断裂时所引起的整体浇注护巷带的支护强度和变形能力进行了较为深入地研究，提出了能使沿空留巷巷道保持稳定的整体浇注护巷带的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。     

大断面沿空留巷工作面初采矿压观测研究

针对王家窑矿8#煤层18205工作面具体情况,对初采工作面沿空留巷充填体及煤体进行了矿压观测,研究了工作面及轨道运输巷的围岩应力和位移分布规律,得出工作面直接顶初次垮落步距在10 ～ 12m、老顶垮落步距在34m,充填体的承载性能力为外部的承载能力大于内部的承载能力；在老顶的初次断裂以及周期来压过程中巷道的压力会发生明显的变化,但在可控范围内；在工作面初采期间巷旁充填体能够有效地保证顶板的稳定性及完整性,充填体能够达到控制顶板下沉、适应顶板活动规律的要求,为该类巷道围岩稳定性控制提供了依据.     

沿空留巷充填墙体与顶板运动的协调性研究

为解决沿空留巷充填墙体强度与顶板载荷之间的协调性问题,从采空区顶板结构与来压特点出发,分别阐述了沿空留巷直接顶与老顶的破断特征,认为老顶周期性"半OX"破断后在采场侧向形成的岩块及其结构平衡过程,是影响沿空留巷围岩稳定的关键。据此建立了沿空留巷围岩结构模型,得到了顶板运动初期和末期的墙体载荷。根据不同赋存条件下顶板的运动特征,将顶板运动中期的墙体载荷增长方式分为先快后缓型、均匀发展型和先缓后快型3种,顶板运动的任一时期墙体强度都应大于该时期顶板施加的载荷,从而保证墙体强度与顶板运动相协调。最后结合1个工程案例给出了验证。     

沿空留巷顶板断裂规律数值模拟分析

结合葛泉矿1528工作面运输巷的工程条件,在关键层理论研究成果基础上,通过计算机数值模拟的方法,建立了反映岩层基本特征的力学模型,研究了留巷上方顶板断裂的应力特征、变形特征、破坏特征。采用正交试验法对老顶断裂影响因素进行数值模拟,并对其进行影响分析和排序,从而确定了影响次序。     

深部沿空留巷实体煤帮变形影响因素及规律

在老顶"给定变形"作用下,建立了深部沿空留巷实体煤帮变形力学模型,采用位移变分法推导得到实体煤帮中部移近量计算式,研究实体煤帮变形影响因素及规律,得到实体煤帮中部移近量与实体煤帮支护强度、巷道宽度、巷道高度、老顶回转下沉角、巷道埋深之间的关系.结果表明:实体煤帮中部移近量随着巷道宽度、巷道高度、老顶回转下沉角、巷道埋深的增加而增大;实体煤帮中部移近量随着实体煤帮支护强度增加而减小.研究成果为深部沿空留巷实体煤帮支护设计提供理论依据.     

复采工作面过空巷顶板稳定性

针对复采工作面过平行空巷支架支护阻力计算的问题,通过现场调研和理论分析,建立了过空巷采场基本顶破断的力学模型,提出了影响复采采场基本顶超前断裂的3个因素：复采工作面与空巷间煤柱宽度、复采工作面与周期断裂线距离、空巷宽度。通过对影响因素的力学分析,得到了基本顶超前断裂的力学作用机理：复采工作面与空巷间煤柱随回采失稳,导致顶板失去煤柱支撑,基本顶梁结构的悬臂长度增加,当悬臂长度达到周期来压步距时,悬臂梁在固支端断裂。基于Bieniawski公式,推导得到了复采工作面与空巷间煤柱失稳的临界宽度W*和复采工作面基本顶必然产生超前断裂空巷临界宽度A0。根据过空巷采场基本顶破断力学模型对基本顶来压力学模型中断裂岩块尺寸进行了针对性调整,运用调整断裂岩块尺寸后的基本顶来压力学模型计算得到了适用于复采工作面的过空巷期间支架最小支护强度为10 910.77 kN/架。圣华煤业复采工作面过空巷期间的矿压观测结果表明：工作面过空巷期间,最大工作阻力为9 656 kN/架,支架支护强度计算合理。     

神东矿区大采高综采工作面过空巷顶板结构和支护方式研究

 神东矿区日产3万吨以上综采工作面快速过空巷是一个重大技术难题。采用弹性地基梁模型，研究得到自由空巷时老顶断裂线位于空巷前方较远距离（s1>0），它是工作面过空巷时有利的顶板结构形式。实测表明半自由空巷顶板断裂线位于空巷前方较近距离（s2     

综采工作面过空巷围岩稳定性的影响因素研究

为了研究不同因素对综采工作面过空巷时围岩稳定性的影响,采用ANSYS软件建立数值模型,分析不同埋深、不同采高、不同空巷宽度下的空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱切向应力的变化规律。研究结果表明:埋深增加对空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱应力都产生不利影响;采高增大对空巷顶板沉降和煤壁位移影响较小,对煤柱内应力分布影响较大;空巷宽度增加会显著破坏空巷顶板稳定性,同时增大煤柱应力,对煤壁位移影响较小;当工作面与空巷距离小于25 m时,随着工作面继续推进,空巷稳定性明显变差,巷道易失稳破坏。     

大采高综采工作面过空巷支护设计研究

该文通过现场监测哈拉沟煤矿02209工作面过空巷期间空巷顶底板移近量及顶板离层情况,分析得到了空巷围岩活动规律,并对2条空巷采取的不同支护方式进行了支护效果评价,最终选择了合理的支护方式。     

43M5工作面过空巷超前加固技术

王庄矿43M5工作面根据原空巷的支护情况,分别采用补打锚杆、锚索,打设木垛,注超高水材料的方式,回采前先对空巷进行加固,有效控制了顶板及巷道两帮;工作面回采过程中,空巷受采动影响较小,无明显顶、帮变形现象,加固效果明显;而且简化了回采过空巷工艺,降低了过空巷的成本,加快了工作面的推进速度.     

综放工作面过空巷高水速凝材料充填试验

分析了综放工作面过空巷时主要顶板的活动规律，介绍了高水速凝材料力学和变开特性，论证了综放工作面过空巷时采用高水速凝材料充填空巷的可行性。并成功应用于工程实践。实践证明，采有高水速凝材料充填空巷是综放工作面快速、安全、经济地推过空巷的有效途径。     

综采工作面过空巷及穿层巷技术的研究

14214综采工作面因所采煤层与上覆煤层层间距小,顶板岩性差,顶板管理难度较大。在回采过程中又遇一空巷及与上覆煤层相通的穿层联络巷,当工作面推移至此位置时,由于其所致的空顶面积大及层位关系复杂,给工作面回采时的管理,特别是顶板的控制提出了新的要求。因此,东曲矿通过多种支护手段与措施对综采工作面过空巷及穿层巷技术进行了研究,并通过生产实践,顶板得到了有效控制,确保了综采工作面按正规循环安全顺利推进。     

综放工作面过空巷时支架－围岩稳定性控制

通过分析综放工作面过空巷时支架－围岩稳定性控制的技术难点,提出在过空巷合理的时空节点上实施停采等压、强力锚杆索支护、注浆固结修复和支架支撑力保障的综合控制技术,并阐述了相应的控制机理。建立了综放工作面过空巷时基本顶破断的结构模型,分析得出过空巷时长关键块条件下的支架临界工作阻力;采用数值模拟方法分析综放工作面过空巷时采动影响下围岩应力分布、变形与破坏特征,确定综合控制技术实施的时空节点与相关参数,进而结合现场地质生产条件与矿压规律确定相应技术方案,并进行现场应用。现场实践表明,采用综合控制技术后,未发生大范围冒顶、支架压架等恶性支架－围岩事故,解决了9102综放工作面过空巷的相关技术难题。     

坚硬顶板切顶沿空留巷顶板运移规律及切缝参数分析

为了合理确定切顶留巷切缝参数，以唐山沟煤矿坚硬顶板条件下切顶沿空留巷为工程背景，运用理论分析并结合现场实测结果，得到了切顶沿空留巷覆岩运移规律和顶板断裂结构特征，发现岩体间水平推力和剪切面摩擦力是阻碍顶板被顺利“切落”因素，通过分析岩梁力学结构和几何关系，得到了留巷顶板合理切缝参数，并进行了井下验证。研究结果表明：坚硬顶板条件下，切顶留巷顶板垮落后，将相互铰接约束，形成砌体梁平衡结构|切顶留巷顶板在被“切落”时，将由于岩体相互铰接导致的水平推力，存在一个阻碍顶板被切断的摩擦阻力|根据对切顶留巷顶板受力及几何关系分析，得到了合理顶板切缝角度与其他参数关系式，切缝角度与顶板岩层重度、采高正相关，与岩体抗拉强度、岩石碎胀系数成负相关。井下试验表明，采用推导计算式所得切顶参数可以使留巷采空区侧顶板较好被“切落”，留巷顶板压力及顶板移近量均在可控范围内，满足安全生产需要。     

新型复合结构墩柱支护关键技术研究与应用

当煤炭开采工程中存在空巷时,工作面与空巷上方的岩体易发生断裂,给煤矿的生产施工带来重大风险,对空巷进行支护,改善上部岩体的受力状态,是保障其稳定性的有效措施。目前,墩柱支护技术是空巷支护的主要措施之一,根据现场经验表明,采用该结构时提高墩柱的承载能力会严重影响煤机截齿的使用寿命和工作面的推进速度。为解决上述问题,本文通过分析空巷-工作面附近岩体的变形机制,研发了由"充填材料-内部结构-外部模具"组成的新型复合结构墩柱,并开展比例为1∶1的室内试验,测试新型复合结构墩柱的承载能力。结果表明,将新型复合结构墩柱应用在实际工程,工作面推进过程中顶板上方岩体完整性较好,未出现断裂破坏现象,同时综放工作面通过空巷的用时由15d缩短至3d,极大地提高了生产效率。     

综采工作面过老空巷回采技术应用实践

塔山煤矿8301回采工作面在回采阶段遇老空巷,为有效防止工作面在回采过程中遇老空巷出现冒顶、片帮等事故的发生,通过技术研究判断老空巷所在位置、断面、穿插回采面深度以及分析老空巷对回采面的影响,决定对综采面过老空巷期间采取人工做假顶、调整回采面、降低回采高度等应对措施,实践证明采取措施后确保了工作面安全顺利通过老空巷。