【摘 要】
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以邢东矿深部大采高窄煤柱沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D模拟研究深部大采高窄煤柱沿空掘巷掘进期间和本工作面回采期间的围岩变形破坏特征.结果 表明:沿空掘巷的掘进影响范围约为20 m,围岩变形总体上呈先增长而后趋稳的趋势,塑性区扩展以底板右下侧和实体煤帮为主:基于沿空掘巷围岩变形破坏特征提出了强力锚网索支护和双排单体柱加铰接顶梁超前支护,并阐明了其支护机理.现场实践表明,采用强力锚网索和双排单体柱加铰接顶梁超前支护,有效控制了沿空掘巷的围岩变形,保障了其生产服务期间的使用要求.
【机 构】
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中煤能源研究院有限责任公司,西安710054
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以邢东矿深部大采高窄煤柱沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D模拟研究深部大采高窄煤柱沿空掘巷掘进期间和本工作面回采期间的围岩变形破坏特征.结果 表明:沿空掘巷的掘进影响范围约为20 m,围岩变形总体上呈先增长而后趋稳的趋势,塑性区扩展以底板右下侧和实体煤帮为主:基于沿空掘巷围岩变形破坏特征提出了强力锚网索支护和双排单体柱加铰接顶梁超前支护,并阐明了其支护机理.现场实践表明,采用强力锚网索和双排单体柱加铰接顶梁超前支护,有效控制了沿空掘巷的围岩变形,保障了其生产服务期间的使用要求.
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为了提高特厚煤层资源回收率并改善临空巷道应力环境,以铁北煤矿主采Ⅱ2a特厚煤层为工程背景,利用巷道顶板断裂后形成“内外应力场”理论和煤柱极限平衡区理论,确定了临空巷道窄煤柱留设宽度范围为5.6～10.84 m.二次回采扰动影响下的宽煤柱侧向支承压力分布特征显示,煤柱0～7.5 m内煤体处于塑性状态,最终确定沿空掘巷窄煤柱合理留设尺寸为8.0 m.现场工程实践表明,掘巷后煤柱3.0 m范围以外裂隙基本不发育,煤体完整性较好;锚杆受力变化波动不大;掘巷32 d后巷道变形量逐渐趋于稳定,围岩变形控制效果良好.
针对深部高应力巷道围岩大变形与支护结构失效严重等问题,以皇后煤矿15108回风巷为背景,综合运用理论分析、数值模拟与现场工业性试验等方法.在对巷道围岩破坏机制进行深入分析基础上,提出了高应力巷道深-浅刚柔耦合锚注支护技术.对原始支护方案与深-浅刚柔耦合锚注支护方案进行对比分析.工程实践表明:深-浅刚柔耦合锚注支护方案较原始支护方案在围岩塑性区以及应力分布方面都有较为明显改善,巷道围岩变形量得到有效控制,实现了深部高应力巷道围岩稳定性控制.
为解决红庆梁煤矿11303回风巷泥质砂岩底板的变形问题,通过现场调研和室内实验研究了该巷道底板水理性质,并结合数值模拟揭示了巷道底板的变形机制.研究结果表明:底板泥质砂岩含黏土矿物,遇水易体积膨胀,底板破坏类型主要为遏水膨胀底鼓;巷道开挖后,垂直位移主要发生在顶底板,以顶底板为边界向两侧扩散,底板扩散宽度较大,顶板扩散深度较大;受帮部高应力影响,底板位移分布与重力方向所成夹角相关.
通过分析多个定向钻孔套铣打捞应用案例的实施数据,对套铣打捞实施过程中的套铣钻头选择、套铣回转速度控制、套铣异常情况处理等关键技术进行了研究.研究结果表明:φ168 mm和φ153 mm这2种套铣钻头对套铣打捞的影响基本一样,从套铣孔径级配考虑,应优先使用φ168 mm套铣钻头;套铣回转转速在30 r/min时可以获得最佳的套铣打捞效果;对于异常情况的处理,要灵活运用冲洗液、短扫孔作业和扩孔技术,其中短扫孔作业间距控制在15～30 m.
综采工作面过空巷时顶板控制效果直接决定着能否安全顺利过空巷,尤其是弱胶结软岩条件下.在分析空巷工程地质条件的基础上,构建工作面过空巷支护结构力学模型,提出锚索加木垛为主的非对称性补强支护,并进行现场应用.结果 表明:随工作面不断推进空巷整体表面移近量有所增加,增量不明显.顶板(锚索)受力呈现先增后减的趋势,距离工作面55～65 m时开始急剧上升,在15～22 m处达到压力峰值,峰值压力约为127 kN,没有超出补强控顶支护极限;支架受力较之前回采时有所降低,平均降低18％左右.研究结果表明,该顶板联合补强
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