空巷顶板稳定性力学分析及充填技术研究

以柳林郭家山煤矿4217综放工作面(回收上山煤柱)过空巷为工程背景,建立了基于工作面超前采动影响的空巷顶板力学模型,分析了空巷顶板稳定性与空巷充填体相互作用关系,得到了空巷顶板稳定的充填体支护阻力计算式,确定空巷充填体的支护阻力不低于3.58 MPa,提出采用高水材料充填过空巷技术∶1)高水材料浆液可对空巷周围破碎煤岩体与空间胶结形成整体结构,提高对顶板的支撑作用;2)采用高水材料水灰比2.5∶1能满足支护空巷顶板强度要求,保证顶板不发生滑落失稳和回转变形失稳.工程应用表明,高水材料充填空巷保持了煤壁和顶板的稳定性,是安全快速过空巷的有效途径之一.     

浅谈几种特殊条件下煤炭开采技术与绿色开采的结合

随着煤炭开采的日益加剧,各地的矿井开采条件也越来越复杂。为了充分开采煤炭资源,必须认真研究各种条件下煤炭的绿色开采技术。在已有的研究成果基础上,简单总结了深部矿井、瓦斯灾害严重矿井开采的技术与绿色开采理念的融合,包括深部矿井的地热利用、瓦斯预抽采、煤与瓦斯共采、矸石填充等内容。     

沿空留巷充填区域直接顶受力状态探讨与应用

针对综采放顶煤、复合顶板等松软破碎顶板沿空留巷直接顶稳定控制难题,根据沿空留巷顶板活动的时空特征,建立了沿空留巷充填区域直接顶弹性损伤力学模型,推导了充填区域直接顶应力分布表达式,研究了充填区域直接顶应力分布演化规律,进而得到了充填区域直接顶拉应力范围和水平错动范围计算式及相应的演化规律。结果表明:充填区域直接顶受力状态受基本顶回转下沉角和直接顶损伤变量的影响,随着基本顶回转下沉角的增加,拉应力作用范围逐渐减小,水平错动范围逐渐增大。结合新元煤矿3107工作面沿空留巷的工程地质条件,提出了分区域动态加固沿空留巷充填区域直接顶的控制对策,工程应用表明,沿空留巷充填区域顶板下沉量得到了有效地控制,沿空留巷围岩稳定性较好。     

带有导向孔的浅孔爆破在留巷切顶卸压中的应用研究

厚层坚硬顶板切顶卸压是优化沿空留巷围岩应力和结构有效途径之一,将导向孔应用到切顶卸压中是新的尝试。基于浅孔爆破沿空留巷切顶卸压机制,利用LS-DYNA数值模拟与理论分析相结合的方法,分析了导向孔作用机理,探究了参数选取对爆破效果的影响。研究结果表明:导向孔增加了自由面,对炮孔连线方向上的切向应力影响明显,提高了炮孔间裂隙贯通率和炸药能量利用率;装药孔不耦合系数取1.31时可充分发挥导向孔应力集中效应;最大切向拉应力与导向孔直径呈正变关系,但对远离导向孔的位置影响微小。根据岩石的动态抗拉强度,确定装药孔间距1.2 m。     

浅谈煤矸石的资源化综合利用

煤矸石是在煤炭开采,洗选加工过程中所产生的固体废弃物,是一种在煤形成过程中与煤伴生,共生的含碳量较低,比煤坚硬的黑炭色岩石。在分析阐述了煤矸石组成、性质后,介绍了我国煤矸石的资源化综合利用方法。     

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...     

下分层工作面断层破碎带注浆加固技术实践

海石湾煤矿6223-2工作面顶煤受断层和上分层采动影响而非常破碎,为提高顶煤的稳定性,采用注浆技术加固顶煤。研究分析了科学的注浆孔布置方式,并针对现场条件确定了合理的注浆参数。实践表明注浆加固效果显著,该工作面回采期间顶煤没有出现大面积漏冒。     

高瓦斯多巷系统回采巷道布置方法研究

为了解决高瓦斯煤层两进两回通风方法中外圈巷道维护困难的问题,综合应用理论分析、数值模拟和现场实测等方法研究分析了：① 巷道群及煤柱在掘巷、一侧采动、两侧采动后围岩应力演化规律和巷道变形特征;② 煤柱宽度对巷道围岩稳定的影响规律。揭示了在两侧采动条件下、煤柱内巷道及煤柱本身变形稳定机理,提出了一种高瓦斯、厚煤层两进两回回采工作面接续的巷道布置新方法,即：第1个工作面外圈巷道作第2个工作面内圈巷道使用,采用宽煤柱护巷;第1个工作面回采稳定后,在区段宽煤柱内沿采空区边缘布置第2个工作面瓦排巷,采用小煤柱护巷;新布置方法缩短了工作面外圈巷道的服务年限,显著改善了巷道围岩应力环境和维护状况,提高了资源回收率和巷道系统可靠性。现场应用效果表明,新的布置方法有效控制了两侧采动支承压力作用下煤柱内巷道围岩变形。     

模糊评价分类模型在矿井底板突水判别中的应用

为了减少煤矿底板突水带来的危害,辨别煤矿底板突水的可能性,建立了矿井底板突水模糊评价分类模型,进行矿井底板突水预测。在建立模型的过程中,综合考虑多种影响底板突水的因素,依据原始标准样本构建标准分类表,并运用Matlab编程给出检验结果和预测结果。实例表明,模糊评价分类模型在煤矿底板突水预测中可以取得满意的预测精度。该方法在煤矿底板突水预测中的应用进一步拓宽了模糊数学的应用范围,并提供了一种可借鉴模型。     

沿空留巷直接顶受力变形理论分析

在基本顶给定变形作用下,直接顶近似为可变形体,考虑到塑性区范围实体煤的支撑压力,建立了综采沿空留巷整体力学模型,研究了直接顶的受力变形问题。根据建立的直接顶悬伸部分的力学模型,利用位移变分法求解了直接顶下沉量与巷内支护阻力、巷旁支护阻力、直接顶弹性模量、直接顶高度、巷道宽度、充填体宽度、塑性区宽度以及直接顶回转角之间的关系。结果表明:直接顶下沉量随着直接顶弹性模量、巷道宽度、充填体宽度、塑性区宽度以及直接顶回转角的增加而增大,巷旁支护阻力比巷内支护阻力对直接顶下沉量的减小作用更加明显;直接顶下沉量随着巷内支护阻力、巷旁支护阻力、直接顶高度增加而减小。