深部矿井巷道支护技术研究

深部矿井巷道由于埋深大,地压高,同时受区域地质构造影响,围岩破碎,巷道支护难度大。通过研究深部巷道矿压显现和影响深部巷道围岩稳定的因素等,探讨深部巷道支护技术及优化方案,为深部矿井巷道破碎围岩控制技术提供参考依据。     

鹤岗煤田矿井深部开采巷道支护研究

依据对鹤岗地区煤田地质主要构造的研究,针对鹤岗煤田矿井深部开采巷道支护现存在的问题,提出了巷道支护改进方案,并应用到实际当中。实际应用表明,改进方案有效地控制了巷道两帮移近量和顶底板移近量,解决了煤矿深部巷道支护问题,保证了煤矿的日常生产。     

深部开采高水压条件下矿井注浆堵水技术

2012年5月26日申家庄煤矿2302工作面回采时在采深约830 m处发生突水,堵水中巷道截流段承受水压高达8.2 MPa。为了完成抢险任务,研究分析了堵水条件,制定了注浆方案,按设计方案进行了施工,复矿排水后截流段安全可靠,堵水效果良好。申家庄煤矿堵水实践表明,在高水压条件下进行注浆堵水,首先要做好巷道截流段的注浆工作,同时要进行突水点采空区注浆和突水通道注浆,在截流段、采空区、突水通道经注浆后连成一个整体的情况下,巷道截流段是安全的。     

深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

以钱营孜煤矿W3₂20机巷为工程背景,基于采空侧煤体内外应力场分布特征及护巷窄煤柱的极限平衡理论,结合矿井具体地质条件,确定窄煤柱合理留设宽度;采用FLAC^3D数值模拟软件分析相邻工作面回采及掘进沿空煤巷穿越断层破碎带条件下的不同剖面位置围岩应力分布状态和塑性破坏响应特征,明确窄煤柱沿空煤巷过断层破碎带围岩控制的难点与巷道支护对策,并针对性地提出“超前注浆加固+高强度高预应力锚杆+顶板补强长锚索+KTM4钢带+菱形钢筋网”联合支护技术。研究发现：基于理论计算与现场实际,确定缓倾斜中厚煤层沿空煤巷过断层破碎带护巷窄煤柱宽度留设的合理范围为5.2~7.1 m;模拟开挖沿空煤巷穿越断层时,巷道断面发生改变,应力发生较大调整,实体煤侧与煤柱侧不再有应力集中现象,煤柱受力极弱,煤巷围岩塑性破坏范围进一步扩大,巷道发生剧烈挤压变形。工程实践表明,支护完成36 d后巷道收敛变形趋于稳定,煤柱侧顶板、实体煤侧顶板、煤柱帮及实体煤帮最大变形量分别为66、62、59、47 mm,且本工作面回采期间,沿空煤巷整体变形量较小,没有影响工作面的正常回采,6 m窄煤柱和强力联合支护技术保证了沿空煤巷过断层破碎带围岩的稳定。

     

矿井深部巷道围岩变形破坏机理及支护技术

项目研究了重庆永荣太务局矿井巷道地应力随深度变化的规律、破碎岩体中弹性波传播特性、深部巷道围岩松动圈确定及松动圈与地应力变化规律、深部开采巷道受采动影响的围岩变形规律、深部巷道围岩分类、巷道围岩控制技术及支护技术、可回收锚杆技术及应用等。     

矿井深部区域巷道支护分析

随着矿井开采水平的不断延深,受矿井接替、围岩破碎、淋水大、构造多等地质条件影响,巷道自身承压效果降低,传统的支护方式已不能满足矿井深部支护要求.分析了裴沟煤矿矿井深部支护影响因素,并提出了深部支护技术方案.通过对比分析,确定了煤巷支护和岩巷支护最佳方案,该方案实施后效果良好.     

千万吨矿井建设施工组织设计

基于千万吨矿井建设的复杂性和不确定性,为确保矿井建设总工期和建设质量,以井巷施工为核心,地面建筑和机电设备安装为辅助的原则,提出了2个施工组织设计方案。方案一,岩巷掘进速度为100m／月,煤层平巷为200m／月;方案二,岩巷掘进速度为120m／,月,煤层平巷为550m／月,同时有10个掘进工作面施工,其中含3条煤巷。综合施工进度指标、提升和运输水平以及国内技术现状等因素,论证分析得出方案一更为科学合理,并采用方案一指导现场施工作业。     

深部开采矿井降温系统设计

随着煤矿开采深度的不断加深,井下热害问题越来越严重,严重影响井下工人的人身安全与高效开采,由于传统的非人工降温方式的局限性,机械空调制冷降温已经逐步发展起来。目前我国常用的矿井降温系统包括德国的地面集中空调式降温系统、南非的冰冷却降温系统及矿井涌水为冷源的HEMS降温系统。针对某矿井的实际情况,分析了3种降温系统的实用性与合理性,并对HEMS井下降温系统选择、系统设计及主要设备管路布置进行了介绍,重点就井下冷负荷计算和系统设计进行了详细的说明。     

多灾害矿井深部巷道快速掘进技术应用

(9-15)06皮带顺槽布置在9-15煤层中,9-15煤层具有冲击倾向性,工作面掘进生产期间存在冲击地压隐患。上覆(4-5)02工作面已回采完毕,采空区积水易发生水害隐患。9-15煤层为易自燃煤层,具有Ⅱ类自然倾向性,9-15煤层也是高瓦斯煤层,掘进过程中存在发火和瓦斯异常等隐患。因此,需制定合理的掘进工作,同时采取科学的灾害治理措施才能保证工作面安全高效生产。     

创新煤炭安全高效开发技术 支撑特大型矿井建设

煤炭是我国的基础能源,特大型矿井的建设和开发是提高产业集中度,保障煤炭稳定供给的主要途径。从分析我国特大型矿井的建设现状和趋势入手,在总结"十一五"以来煤炭高效开发技术与装备取得成就的基础上,提出了未来特大型矿井建设的科技需求与趋势。     

深厚表土层井筒破坏预防性治理技术

介绍了济宁三号煤矿副井预防性治理过程中的经验,治理方案采用破壁水泥注浆和开卸压槽及注浆段井圈加固方法进行.通过对治理过程中井壁变形监测数据进行分析,指出注浆过程分为注浆稳定阶段和波动阶段.注浆稳定阶段应充分降低土层含水量和孔隙率;注浆波动阶段注浆应循序渐进进行,逐渐巩固初期注浆的效果.当回浆压力特别大时,应根据井壁动态监测数据及时调整注浆压力和注浆部位.针对井壁应变的安全监测报警值问题,提出采用控制应变增长速率作为报警限值的概念.     

矿山深部开采岩体稳定性监测技术研究

针对矿山深部开采过程中易发生地压动力灾害的问题,基于微震监测技术,结合矿山实际特点建立岩体稳定性监测系统。优化台网设计,通过定点爆破的方法进行波速校正,最终建立了定位误差在10m,灵敏度在-2.2的监测台网。对监测数据进行波形拾取,分析微震事件时空演化特征,圈定潜在危险区域,并对潜在危险区域围岩变形损伤进行分析。最终总结出微震事件大幅度上升且处于较高水平、空间分布高度集聚、能量指数突然下降而累计视体积迅速上升的动力灾害预警前兆。研究结果可为深部开采岩体稳定性监测提供参考。     

地下深部开采对竖井稳定性影响的数值分析

为研究地下开采对竖井稳定性的影响,以东风铁矿为工程背景,根据地质资料和矿体分布情况建立精细化三维模型,通过室内试验和Hoek-Brown强度准则获得岩体力学参数,并利用FLAC3D数值模拟软件进行计算分析。研究表明,随着矿体的不断开采,竖井的变形值越来越大,且开采对竖井上部的影响较为明显,但变形值均符合安全规范要求。地下开采对竖井和井筒附近岩体的应力场影响较小,竖井无应力集中区,同时竖井塑性区分布范围较小,无塑性贯通区,因此地下开采对竖井稳定性影响较小,竖井可以保持稳定。该研究成果可为矿山后续安全开采提供一定指导。     

特厚煤层大采高综采综放适应性评价和技术原理

针对厚煤层综采(放)开采过程中遇到的技术难题,提出了大采高综采(放)开采面临的3个科学问题,建立了基于技术经济分析的厚煤层开采方法适应性评价指标体系与评价模型。基于液压支架与围岩的强度耦合、刚度耦合、稳定性耦合原理,建立了液压支架与围岩的耦合动力学模型及煤壁片帮的“拉裂-滑移”力学模型,提出了大采高综采(放)液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制法。基于大采高综放工作面顶煤冒放性与煤壁稳定性控制的矛盾,提出了增大液压支架的初撑力及优化液压支架架型结构等方法缓解2者之间的矛盾。通过开发厚煤层大采高综采(放)关键技术与装备,实现了厚煤层的安全、高效、高回采率开采。     

深部大断面巷道围岩注浆加固技术研究与应用

针对深部大断面巷道支护成型后服务期间围岩变形比较严重,巷道顶底板和两帮变形量较大等问题,基于莫尔-库仑准则和力学平衡原理,对巷道围岩注浆改性机理及巷道围岩注浆力学模型进行分析;采用FLAC^3D数值模拟方法对比分析了分层掘进、一次见顶见底掘进、注浆加固与未注浆加固,4种交叉支护方法下围岩塑性区、应力场及围岩移近量演化规律。结果表明：注浆加固后巷帮塑性区破坏范围及围岩移近量明显减小,有效控制了巷道围岩变形。定性分析并确定了“分层掘进+滞后高压注浆+强力锚索支护”的矿压控制方案,实际应用结果表明该方法能够有效控制巷道围岩变形,可为深部大断面围岩巷道注浆加固的设计与应用提供借鉴。     

松散破碎围岩两步耦合注浆技术的研究与应用

基于巷道围岩松散破碎、两帮充填不实、木支架临时支护等复杂条件，分析了斜岭煤矿 60m水平运输大巷破坏机理及原因，提出“两步耦合注浆”新技术对该巷道进行维修，成功解决了支护难题，取得了良好的支护效果。实践表明，两步耦合注浆技术是解决松散破碎围岩支护的有效途径。     

深部软岩井筒马头门破坏修复治理技术研究

曲江矿井筒马头门破坏段埋深大,岩性软弱,为了对其进行修复治理,在综合现有修复治理方法的基础上,根据其地质条件和破坏情况,分析了变形破坏机理,制定了修复治理方案,采用深孔注浆、预应力锚索、锚注、槽钢井圈和混凝土反拱等技术,成功地对破坏段进行了修复治理.     

深井孤岛综放工作面跨采软岩巷道合理支护技术

根据东滩煤矿4303“孤岛”综放工作面跨采下部5条软岩巷道的情况，在分析跨采巷道支护作用原理的基础上，提出了架后充填加固修复支护技术，并针对跨采巷道的具体变形破坏状况进行了实施，收到了较好的支护效果。     

中近距离下伏工作面采动条件下巷道加固技术研究

受下伏中近距离工作面回采影响,其上部已有的系统巷道处于工作面采空区覆岩垮落、离层影响范围内,巷道支护对象发生了显著改变,围岩变形控制极为困难。以淮北矿区朱庄煤矿二水平南大巷为工程背景,采用相似模拟方法,研究下伏工作面采空区顶板覆岩运移垮落特征,以及其与上部巷道变形破坏之间的时空规律,在此基础上提出了巷道采前U型棚预加固+采后注浆围岩重构技术。工程应用结果表明,试验巷道成功经受住了下伏工作面的采动影响,满足了采动条件下系统巷道的正常使用要求。     

采场围岩变形与破坏监测技术研究进展及展望

深部煤炭资源开发面临更多复杂、多变、高难的开采地质问题,采场围岩形态结构是矿井安全生产的重要评价指标之一,开展采场围岩变形与破坏测是判别矿井隐蔽致灾地质问题的重要技术保障。在煤炭工业快速发展的近20余年时间里,围岩体形变监测技术取得了长足的进步,基于矿山采场围岩体变形与破坏的影响因素,按照监测形式对监测技术进行了划分,归纳了当前用于矿山采场围岩变形与破坏监测的钻孔测试技术、地球物理探测技术、光纤监测技术及其他测量技术及其特点,结合煤层顶底板、巷道两帮空间监测的工程应用实例,介绍了不同监测技术的主要进展、优缺点以及适用性,讨论了探测技术的革新趋势和未来矿井安全生产中采场围岩变形与破坏监测技术的发展方向。同时,也认识到现有监测技术虽然已取得显著的监测效果,但是仍不能够满足矿井现代化、智能化生产需要。对于监测技术的进步而言,既需要技术装备的不断优化,更是要跨学科、跨专业科学技术理论的完善与更新。在当前地学大数据、云计算、人工智能新一轮科技创新基础上,今后采场围岩变形与破坏的监测技术必然向多元化、多参数、智慧化、全程监控的方向发展,监测方式也将不断地向可视化、动态化的监测预警模式过渡,融合监测技术发挥多参数的作用将越来越重要。