大采高大断面回采巷道区段煤柱宽度的优化研究

针对王庄煤矿大采高工作面两巷掘进支护和回采期煤体破碎严重、围岩变形量大、巷道维护困难的情况,综合采用数值模拟和工程实践分析的方法,结合6110工作面地质条件,系统地分析了不同宽度区段煤柱下巷道围岩的应力演化及变形规律,得出了区段煤柱合理宽度为6 m。在此基础上提出了"高强度预应力锚杆配合金属菱形网和双筋梯子梁基本支护、小孔径预应力锚索补强支护、单体液压支柱配合金属铰接顶梁加强支护"的巷道围岩控制技术。实践表明,试验巷道断面完全可以满足回采期间的通风行人要求,巷道维护状况良好,经济社会效益显著。     

地应力异常区上山群巷道蠕变围岩控制技术

为了解决地应力异常区上山群巷道支护困难的问题,针对常村煤矿地应力特征,模拟分析了不同方向的最大水平主应力巷道围岩应力分布规律,并分析了上山群间煤柱宽度与掘进顺序对支护方式的影响,将全长锚固预应力强力锚杆锚索组合支护系统应用于该上山群巷道。试验结果表明：地应力异常区上山群间煤柱宽度大于30 m时掘进顺序对支护无影响,采用全长锚固预应力强力锚杆锚索组合支护系统后,巷道两帮移近量最大为87 mm,顶板最大下沉量为18 mm;锚杆最大受力为183 kN,锚索最大受力为250 kN,且巷道变形量及锚杆锚索受力稳定,围岩变形得到了有效控制。     

沿空掘巷非对称性差异化支护技术研究

针对2103工作面沿空掘巷巷道围岩变形量大,矿压显现明显,煤柱侧与实煤体侧巷道围岩呈非对称变形问题,采用数值模拟分析确定工作面留设煤柱的合理宽度为5 m,同时利用钻孔成像技术对巷道围岩裂隙变化情况进行分析,得出实煤体侧和煤柱侧巷道围岩松动圈范围分别为1.8～2.2 m、1.5～2.4 m,据此提出非对称性差异化支护方案。支护方案优化后,通过对巷道围岩顶底板及帮部位移量变化情况和岩层裂隙发育情况进行监测,监测结果巷道在采用优化后支护方式后,80%锚杆受力在20～60 kN;巷道两帮位移变化量在75～95 mm,巷道顶底板移近量在43～95 mm,巷道围岩裂隙发育大部分集中在距围岩表面深度1.1 m以内。应用结果表明:该支护方案能够有效控制沿空掘巷巷道围岩变形,为类似条件下巷道支护提供了较大的参考价值。     

动压影响下留窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术

以湖西煤矿31104工作面运输巷掘进期间受相邻工作面动压影响为背景,利用理论分析和数值模拟相结合的方式确定窄煤柱的合理宽度为5 m,并提出以"高强预应力让压锚杆+预应力锚索"为核心强化护巷窄煤柱侧的支护方案。现场监测表明:动压影响下巷道围岩的最大变形量小于300 mm,锚杆的最大受力为165 kN,围岩最大应力均维持在5 MPa左右,没有出现应力集中现象,有效地控制了动压巷道的底鼓和非对称变形,保证了煤矿高产高效地安全生产。     

窄煤柱沿空掘巷围岩支护控制研究

依据四候煤矿地质条件提出了留设窄煤柱护巷技术,通过理论公式计算出合理煤柱宽度为4.5～5 m。针对1201辅助轨道运输巷存在的顶板冒落、巷道围岩变形等问题,提出高强预应力让压支护方案。运用ANSYS对无支护条件下的巷道进行应力及位移数值模拟计算,可知巷道沿空侧变形量显著较实体侧变形量大一个数量级,应加强对沿空侧的支护。基于数值模拟结果及变形机理分析,提出应用左旋无纵筋滚丝锚杆。工程观测表明,在观测5 d时支撑力已经达到94.8 kN,15 d时达到其峰值150.9 kN,而原有锚杆支撑力峰值仅为98.7 kN,由此可见左旋锚杆抗拔强度、屈服强度以及锚固力均远大于普用的右旋锚杆,较好地改变巷道围岩变形,更适合1201巷道支护。     

东周窑煤矿8103工作面护巷煤柱宽度分析及支护技术应用

为保障8103工作面5103巷掘进期间围岩的稳定,采用理论分析的方式进行护巷煤柱宽度的分析.基于煤柱塑性区计算模型推导得出侧向支承压力应力降低区范围为5.2～7.8 m,结合5103巷的具体情况确定护巷煤柱宽度为6m.根据工作面赋存情况,设计巷道采用锚网索支护方案,顶板及两帮均采用锚杆+锚索支护.在巷道掘进期间进行矿压...     

窄煤柱护巷巷道锚杆支护参数优化研究

针对窄煤柱护巷巷道合理的煤柱尺寸和锚杆支护参数设计难以确定的问题,以棋盘井矿0913工作面为研究对象,采用UDEC数值模拟和现场实测的综合研究方法,分析了煤柱宽度和锚杆间排距对巷道围岩应力分布及变形规律的影响,确定了窄煤柱合理尺寸为5.0 m;优化了锚杆的支护参数:锚杆长度2.4 m,锚杆排距0.8 m,顶锚杆间距0.8 m,帮锚杆间距0.9 m;成功指导了现场工程实践,有效控制了窄煤柱巷道的围岩变形,保障了巷道的使用安全。     

倾斜厚煤层沿空梯形巷道煤柱合理宽度研究

为了探究倾斜煤层沿空巷道合理煤柱宽度留设,采用理论分析、数值模拟和工业性试验相结合的方式开展研究。结果表明:通过建立沿空巷道基本顶力学模型,推导出倾斜煤层内应力场影响范围为12.2~12.8 m;数值模拟不同煤柱宽度下巷道围岩偏应力分布特征,最终确定合理窄煤柱宽度为10 m;继而提出顶板预应力锚杆+高强度单体锚索+桁架锚索支护耦合作用下的非对称围岩控制技术,现场矿压观测结果表明巷道围岩稳定性良好。     

特厚煤层综放变宽度煤柱巷道围岩稳定性研究

以塔山矿8204-2工作面留设两段宽度连续变化的区段煤柱为背景,采用FLAC~(3D)数值计算方法,对特厚煤层综放侧向应力分布规律和变宽度煤柱条件下掘采全过程的煤柱应力、巷道围岩位移和塑性区演化规律进行了三维全过程数值模拟。结果表明:采空区侧向应力降低区范围为0～15.41m,应力峰值位于距采空区边缘35.07m处;煤柱应力随着煤柱宽度的增加呈指数形式上升,具有"中间高,两边低"的特点;煤柱宽度小于20m时煤柱处于塑性状态,煤柱应力小于原岩应力,煤柱宽度为10m时巷道围岩稳定性最好。现场监测表明:巷道两帮和顶底板移近量在煤柱宽度为40m和35m时分别达到最大值,为691mm和885mm;煤柱宽度小于20 m时,巷道围岩变形量小于200 mm;采用"锚杆+锚索+JW钢带+组合锚索+金属网"联合支护方案能够有效维护巷道围岩稳定,满足安全生产要求。     

深部复合顶板煤巷预应力桁架锚索梁支护技术

曲江煤矿工作面埋深已达-900m以下,煤巷变形严重,采用锚网梁支护方式已不能满足生产的正常进行.介绍了巷道大变形的特征,通过观测试验方法对巷道围岩变形破坏机制进行了分析,采用数值模拟方法分析了巷道的变形破坏过程,表明掘巷初期锚杆支护质量差达不到要求和煤柱留设宽度的不合理,是导致巷道掘进初期发生大变形的主要原因,然后提出要加强锚杆安装质量,并根据数值模拟结果确定了合理的煤柱宽度,有针对性的提出了锚网梁+预应力桁架锚索梁的联合支护方式,并进行了工业性试验,试验观测结果表明巷道变形得到了较好的控制,能够满足正常生产的需求.     

厚煤层沿空巷道合理煤柱宽度留设及围岩控制研究

为解决18504与18506工作面间合理煤柱宽度留设及有效控制18506工作面辅运巷围岩变形的问题,根据18506工作面地质条件对辅运巷的支护参数进行设计,并实施矿压观测。结果表明:两工作面间合理煤柱宽度为19m,18506工作面辅运巷在19m护巷煤柱宽度现有支护方式下锚杆(索)受力和围岩变形量合理,满足回采巷道的使用要求。     

综采工作面动压巷道煤柱宽度优化及支护方法研究

针对李家楼煤业1206综采工作面动压巷道煤柱尺寸留设大及巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了1206工作面动压巷道煤柱宽度优化及支护方法,确定煤柱宽度为10 m,并提出动压巷道顶板采用“锚杆+金属网+W钢带+锚索”联合支护,两帮采用“锚杆+金属网+钢筋梯子梁+煤柱帮锚索”联合支护方法。现场实践表明,巷道稳定性较好,实现了工作面安全高效开采,且多回收15 m区段护巷煤柱。     

松软破碎复合顶板沿空掘巷窄煤柱宽度与围岩控制技术

为了解决松软破碎复合顶板沿空掘巷煤柱宽度确定及其围岩控制难题，针对某矿21210工作面沿空掘巷复合顶板松软破碎、脱落离层甚至大面积冒顶等变形破坏特征；采用理论分析、数值模拟及工程实践等方法，综合确定其窄煤柱宽度为7 m；并提出了相应的围岩控制对策与技术。结果表明：内应力场宽度为11.8 m，靠近采空区侧与巷道侧的煤柱破坏宽度分别为2.5 m和1.8 m，窄煤柱合理宽度范围为5.6～7.3 m;7～11 m煤柱尺寸时，巷道顶板围岩塑性区减小，弹性核区范围扩大，有利于锚杆索在复合顶板中的锚固；采用7 m煤柱与“高强锚杆（索）槽钢桁架网+顶板注浆”联合支护技术后，实现了对松软破碎复合顶板沿空掘巷围岩的有效控制。     

寺河矿西采区大采高工作面合理煤柱尺寸留设研究

主要以晋城寺河矿西采区首采面巷道间的煤柱留设为工程背景,深入分析大采高工作面煤柱尺寸对巷道围岩稳定性的影响,数值模拟工作面动压影响的范围和时空演化规律,进而确定西采区首采面巷道间的煤柱宽度为35m。在井下进行煤柱留设试验,监测从掘进到回采结束全过程的煤柱受力,评价煤柱留设效果。井下试验表明,寺河矿W1301工作面采用宽度35m的煤柱时巷道锚杆支护效果良好,围岩完整、稳定。煤柱应力监测工作验证了数值模拟的合理性,进一步提高了煤柱设计的可靠性。     

棋盘井矿窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

 棋盘井矿0922工作面回风顺槽采用留20m宽煤柱护巷方式掘巷,掘巷期间矿压显现剧烈,出现大面积顶板垮落、底鼓严重现象,巷道维护十分困难。采用理论分析的方法,研究分析了回风顺槽的失稳机理。结果表明：煤柱宽度不合理造成的应力集中、锚杆支护强度以及预紧力低是0922工作面回风顺槽失稳的主要影响因素。在此基础上,研究确定了合理的煤柱宽度,并提出了高强度高预应力的锚杆支护技术。应用于工程实践,取得了良好的工程试验效果。     

中厚煤层沿空掘巷煤柱合理宽度分析及支护技术研究

为保障14-1105工作面回采巷道围岩的稳定,综合采用应力降低区宽度、应力强度双因素、宽高比优化和有效锚固体宽度四种方法进行煤柱合理宽度的分析,确定合理煤柱宽度为6 m,结合工作面的地质条件确定巷道采用锚网索支护,设计顶板划分为浅部基础层、中部承载层和深部强化层分别进行支护,煤柱帮采用柔性锚杆补强支护。结果表明:支护方案实施后,围岩变形量小,保障了围岩的稳定。     

煤柱尺寸优化与高预应力锚杆锚索支护研究与应用

以干河矿2-100B1巷煤柱尺寸为研究对象,采用理论分析和数值模拟方法对煤柱合理尺寸及高预应力锚杆锚索围岩控制技术进行研究,根据应力分布情况,结合现场实际条件,确定煤柱宽度为10 m。以现有巷道支护理论为基础、数值模拟分析结果为指导,制定了高预应力锚杆锚索支护方案与支护参数并进行试验,试验结果表明:高预应力锚杆锚索支护技术对采动影响区巷道围岩变形控制效果较好,提高了干河矿煤炭资源采出率,为矿井今后小煤柱护巷的使用提供依据。     

厚层复合顶板煤巷锚杆支护技术研究

为了解决顾北矿1312(1)综采面厚层复合富水顶板条件下巷道锚杆支护难题,根据煤巷锚杆支护围岩控制机理,锚杆支护巷道的围岩强度强化理论,高预应力、高强及超高强锚杆与锚索支护技术,提出了厚层复合富水巷道锚杆支护方案。工程实践表明,顶板和两帮采用2.5 m长高预应力、高强锚杆,顶板采用6.2 m锚索配合槽钢组成锚索梁结构支护,充分调动深部围岩承载能力,主动控制巷道围岩并形成稳定的承载结构,缩小了围岩塑性流动区的范围,达到了预期的支护效果。     

温庄煤业15106回风巷沿空掘巷围岩控制研究

以温庄煤业15106回风巷沿空掘巷的巷道布置及围岩控制为工程背景,借助现场实测、理论分析等手段,依据UDEC多边形破坏准则建立了Trigon数值模型,分析15106回风巷邻近采空区侧向支承应力分布范围,并进一步分析了不同宽度煤柱内应力、裂隙扩展特征及巷道围岩变形规律,基于裂隙闭合区长度确定了15106回风巷合理窄煤柱宽度为5 m。提出了高强锚杆锚索配合钢筋梯子梁支护技术,矿压观测结果表明,当煤柱宽度为5 m时巷道围岩的变形量较小,高强锚杆锚索支护结构能够稳定承载,同时煤柱中部存在一定长度的裂隙闭合区,验证了5 m煤柱宽度及围岩控制技术的合理性。     

采动影响沿空掘巷小煤柱合理宽度与围岩控制技术

以成庄矿4310综放面4220沿空掘巷为研究对象,采用理论计算和数值模拟分析方法对沿空掘巷小煤柱宽度的合理留设进行深入研究,分析了不同煤柱宽度的塑性破坏区范围和煤柱区域的应力分布特征,进而结合现场实际地质生产条件,综合确定煤柱宽度为10m。根据现有巷道支护理论,确定了4220副巷围岩变形控制技术,并数值模拟分析采动影响沿空掘巷围岩变形特征,进而制定了高预应力高强度锚杆索支护方案与支护参数。4220副巷支护试验结果表明:高预应力高强度锚杆索支护技术对沿空掘巷服务期间围岩变形控制效果显著,提高了成庄矿煤炭资源采出率,为矿井后续沿空掘巷的使用提供技术依据。