无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律及关键支护技术

为系统研究无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压规律及关键支护技术,理论分析了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷矿压显现规律,基于恒源煤矿Ⅱ632机巷工程实践,在巷道内布设位移观测点和顶板恒阻锚索测力计对巷道变形及恒阻锚索工作阻力进行连续观测,得到巷道在留巷期间巷道变形量、变形速率及恒阻锚索受力的变化规律。结果表明:切顶之后,由于顶板快速下沉所产生的冲击载荷,留巷围岩变形剧烈,尤其是强烈的底鼓现象;留巷段围岩变形受动压影响,变形更加剧烈;无巷旁充填切顶卸压沿空留巷顶部恒阻锚索总体平均受力为259.721 k N,最大受力达到275.76 k N,当工作面推过测点后,恒阻锚索受力趋于稳定;提出了"强化恒阻锚索配合锚杆(索)支护以增加顶板支护强度"、"当底板较软时,适当强化底板支护"和"注意留巷阶段的加强支护"的无巷旁充填切顶卸压沿空留巷关键支护技术。     

镇城底矿切顶卸压沿空留巷技术研究与应用

以镇城底矿28108工作面为研究背景,结合矿井地质条件对切顶卸压沿空留巷技术进行研究与应用。该技术采用双向聚能爆破技术使巷道顶板按预定方向预裂,充分利用矿井周期性来压沿空切顶,形成对上覆岩层顶板的支撑,降低了对留巷段的应力,通过采用联合支护技术来加强对上覆岩层顶板的支撑,并采用锚网+36U型钢支架将采空区与留巷区隔断。切顶卸压沿空留巷技术在镇城底矿成功应用,提高矿井开采效率,有效解决沿空掘巷顶板难于控制和生产接替紧张的问题,为切顶卸压沿空留巷技术在西山煤电的应用奠定良好基础。     

切顶卸压自成巷巷内支护及其稳定性控制

针对恒源煤矿2632工作面大埋深、复合、破碎顶板的工程地质条件,为保证2632机巷顺利切顶进而沿空留巷,首先建立了上覆顶板"悬臂梁+铰接岩梁"的结构模型,通过力学分析、理论计算,确定了切顶卸压下巷内支护强度,相较于小煤柱护巷,切顶能够大幅降低巷内支护强度,覆岩压力向采空区和实体煤深部转移,留巷巷道位于相对低应力区;通过数值模拟,验证了切顶对巷道围岩的卸压效果,确定了切顶的高度和角度。恒源煤矿2632工作面机巷应用切顶卸压自成巷技术后,实现了大埋深破碎顶板的沿空留巷,同时回收了500 m巷道的煤柱,下一工作面可以少掘500 m巷道。     

再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议

在2006年发表的《我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议》一文的基础上,总结了21世纪以来我国沿空留巷技术的新发展,包括巷旁充填的施工工艺与方法,由高水、膏体充填发展为柔模墙体及超前柱式支护,使得支护强度和隔绝密闭性有了极大地提升,并且具有了一定柔性以适应顶板的下沉;经过20余年的发展,沿空巷道巷内基本支护具有了高预紧力、高强度、高刚度和大延伸率的特性,能够有效控制巷道围岩的大变形,实现及时主动支护,并普遍辅以单体支柱作为巷内补强支护,进一步保持围岩的稳定性与完整性;统计分析了部分沿空巷道的支护形式及留巷效果,愈发说明了沿空留巷的成功与否是巷旁支护和巷内支护共同作用的结果。介绍了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷新技术,包括卸压原理、切顶方法、切顶参数及切顶后巷内的支护方式及其工程应用等。阐述了近年来我国在沿空留巷理论研究方面取得的新成果,包含充填体的切顶阻力和支护阻力,充填体与围岩之间的相互作用关系及受力变形特征,切顶卸压沿空留巷的围岩活动规律及其与支护体之间的相互作用关系等。指出了我国沿空留巷技术在巷旁支护、巷内支护及相关理论研究方面存在的技术问题与科学问题。最后从支护设计、围岩控制、研...     

切顶卸压无巷旁充填沿空留巷采空区侧巷帮形成规律

针对鹿台山煤矿矿井采掘接续紧张状况,对2202工作面轨道巷进行了切顶卸压无巷旁充填沿空留巷试验。理论分析了沿空留巷采空区侧巷帮形成过程,并在工作面后方沿空留巷巷帮采用"挡矸金属网+可伸缩U型钢+木板背帮"方式进行挡矸防护,对工作面回采期间巷道围岩变形进行了观测,总结了切顶卸压沿空留巷采空区侧巷帮形成规律。研究表明:采用沿空留巷可以使回采工作面少掘1条区段巷道,减少煤柱损失,实现连续开采。     

坚硬顶板条件沿空留巷技术研究及应用

 针对坚硬石灰岩顶板的特点,采用理论分析、数值模拟等研究方法对坚硬石灰岩顶板条件下沿空留巷技术进行了研究。通过对巷旁充填沿空留巷方法与人工放顶卸压沿空留巷方法的可行进行分析,确定了巷旁采用强制放顶的沿空留巷方法,设计了支护方案;通过数值模拟研究,分析了巷旁人工放顶条件下沿空留巷围岩应力分布规律,得出了巷道围岩变形规律,论证了放顶卸压法沿空留巷的可行性;通过工业性试验,得到了石灰岩顶板条件下沿空留巷矿压显现规律。     

切顶卸压沿空留巷技术在高瓦斯煤层群中部煤层的应用

针对白皎煤矿高瓦斯煤层群中部煤层的工程地质条件,提出并实践了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采的技术,研究了留巷加固支护、切顶自动成巷和采空区防灭火工艺。研究表明:采用切顶卸压技术,将采空区原整体的顶板提前采用爆破切顶的方法使采空区垮冒区域与沿空留巷区顶板的压力实现应力分区,当不需要留巷部分采空区顶板在周期来压作用下自然垮落后,形成新巷帮,成功保留2443机巷,从根本上解决了在高瓦斯煤层群开采过程中留设煤柱带来的应力集中、瓦斯突出、煤柱发火等技术难题。     

沿空留巷围岩稳定原理与控制技术研究

建立了沿空留巷上覆岩层结构力学模型,根据沿空留巷围岩载荷和变形特征,将沿空留巷分为3个阶段。研究得到沿空留巷围岩稳定机理:1巷内支护采用高阻让压支护,提高沿空留巷围岩承载能力和抗变形能力;2在采空区顶板破断和沿空留巷围岩应力调整的剧烈阶段采用高阻力巷内让压加强支护;3构筑的巷旁支护体具备:快速增阻并有较大的切顶阻力和变形能力,在上覆岩层剧烈活动阶段能有效切断采空区侧一定高度的顶板、冒落矸石有效支撑上位顶板,确保沿空留巷处于卸压状态;在上覆岩层活动趋于稳定阶段,巷旁支护体有一定的后期支护阻力,适应沿空留巷围岩一定变形与应力调整。工程实践表明:巷内采用锚杆、锚索支护,回采工作面后方应力调整剧烈阶段采用高阻力、让压巷内加强支护,采用高水材料构筑巷旁充填体,可适应沿空留巷围岩活动规律,有效控制巷道围岩变形,适当卧底后满足第2个工作面安全回采的使用要求。     

切顶卸压沿空留巷碎石巷帮控制技术及应用

基于切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术原理,分析了切顶卸压沿空留巷碎石巷帮的形成机理,建立了沿空留巷围岩结构模型,明确了顶板岩层运动特征;通过结合现场实测数据分析了采空区矸石运动特征,提出了将矸石运动过程划分为两大阶段,即快速垮落阶段和缓慢压实阶段,揭示了在矸石不同运动阶段矸石与碎石巷帮支护结构相互作用关系;基于顶板岩层及矸石运动特征提出了"侧向动静结合、纵向伸缩让压"的碎石巷帮控制思路,同时针对不同煤层开采厚度开发了3种不同的碎石巷帮控制结构,形成了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术碎石巷帮稳定性控制体系,并在现场进行了支护应用,取得了良好的应用效果。     

中厚煤层切顶卸压无煤柱自成巷技术关键参数研究

现阶段切顶卸压无煤柱自成巷开采技术在薄煤层条件下应用较多,而对于中厚煤层的应用研究较少。为提高煤炭资源采出率,同时为避免以传统充填手段实现沿空留巷导致充填体位置产生应力集中,以切顶短壁梁为理论基础,以西山煤电集团公司杜儿坪煤矿62711工作面为工程背景,分析了切顶卸压无煤柱自成巷开采技术在中厚煤层的工艺流程及关键技术参数。通过理论分析和数值模拟的方法,分别对传统长壁式采煤法及切顶预裂爆破高度为4、6、8 m及切顶角度为5°、10°、15°、20°时巷道围岩应力分布及顶板位移情况进行了分析,结果表明：在合理的预裂爆破切顶高度和切顶角度条件下,不仅可以迫使顶板岩层在工作面回采后及时垮落并充满采空区,还可以有效切断巷道与采空区顶板岩层之间的应力传递路径,使得应力集中区域向实体煤深处转移,改善巷道围岩所处的应力环境,起到切顶卸压的作用。     

高应力坚硬顶板切顶沿空留巷矿压规律研究

为了解决矿井采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题，以某矿21100工作面运输巷为工程背景，提出采用切顶沿空留巷技术。理论分析了沿空留巷围岩结构运动特征，对切顶沿空留巷围岩变形情况进行数值模拟分析，提出沿空留巷围岩治理措施，并在现场进行了工程应用。研究结果表明:工作面基本顶“O-X”破断、采场周期来压引起留巷巷道上方基本顶岩层失去稳定性；提出以“切、补、护、支”为主的留巷围岩控制方法；留巷段两帮移近量最大为80 mm，顶板下沉量最大为138 mm，锚索最大应力237 kN，顶板全长累计离层量32 mm。研究可为类似地质条件下的切顶沿空留巷提供参考。     

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。     

突出矿井深部巷道沿空留巷技术研究与应用

通过对高水充填材料的力学特性及沿空留巷矿压显现规律的研究与分析,并针对车集煤矿煤与瓦斯突出矿井大埋深特殊条件,选择高水材料巷旁充填工艺进行沿空留巷。从沿空留巷围岩稳定性控制入手,构建"充填体+锚杆、锚索"复合支护系统。在实践应用过程中,通过对巷道、充填体等矿压显现情况进行观测、分析,优化了沿空留巷支护参数与工艺,确保了突出矿井大埋深条件下沿空留巷成功,提高了采区煤炭资源采出率,保证了矿井采掘抽接替,为类似条件下沿空留巷提供了理论与实践参考。     

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。     

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。     

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。     

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,...     

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。     

切顶卸压沿空留巷巷旁挡矸支护技术研究与应用

为解决无煤柱沿空留巷巷旁窜矸、难于维护及巷帮变形量大等问题,针对顺和煤矿综采工作面上覆岩层地质特性,并结合矿井以往的施工经验,提出了切顶卸压沿空留巷巷旁挡矸支护技术,主要通过掘进过程中恒阻锚索主动支护、回采前切顶爆破、回采过程中36U型钢棚配合菱形网挡矸支护协同作用,建立顶板主动被动联合支护、巷旁刚性柔性联合支护体系,实现了沿空留巷巷旁支护不蹿矸、巷道变形量小的效果,避免了回采过程中帮部二次扩帮返修的问题。在顺和煤矿2108轨道巷回采过程中的成功实践,为同等地质条件下沿空留巷的支护提供参考。     

定向预裂切顶沿空掘巷技术应用研究

为了解决九里山矿沿空掘巷巷道支护压力大、变形量大、支护困难、维修工程量大的问题,基于切顶卸压原理和定向预裂爆破技术,结合九里山矿15091回风巷顶板岩层情况,确定了预裂爆破的深度,采用了双缝定向预裂管有效控制爆破产生裂隙的方向,实现了定向爆破。制定了切顶沿空掘巷施工方案,确定了定向预裂爆破参数及沿空掘巷巷道支护形式与参数,并通过矿压观测,对沿空掘巷成巷效果进行了评价。研究结果表明:采用定向预裂切顶爆破后,成巷不稳定时间由30 d缩短到20 d,短时间内巷道进入稳定期;沿空掘巷巷道两帮移近量最大为326 mm,较未切顶巷道减少了112 mm;顶板最大移近量为135 mm,较未切顶巷道减少了80 mm,巷道变形量明显减少,巷道维修量也大幅减少,取得了较好的经济效果。