为研究综放开采沿空留巷围岩变形特征,以山西铺龙湾煤业有限公司4102综放工作面为工程背景,从理论层面分析了沿空留巷围岩大变形机理,发现4102综放工作面沿空留巷围岩发生大变形主要原因是基本顶关键块体断裂回转使留巷位置由低值应力区变为高值应力区,在此基础上采用FLAC3D软件对沿空留巷围岩应力分布规律及变形特征进行分析。结果表明:在支护初期巷旁支护体垂直应力为1. 5 MPa,巷道围岩水平位移极小,当基本顶发生断裂后,巷旁支护体垂直应力增加,最大达3. 22 MPa,此时的变形速率也达到最大,随着上覆岩层触矸,巷道围岩垂直应力及两帮变形速率也逐渐稳定。

基于沿空留巷围岩大、小结构稳定原理,分析了厚硬岩层直覆条件下沿空留巷顶板关键块所形成的结构及其围岩所处应力环境,并讨论了不同关键块长度围岩大结构的形式及对巷旁充填体所产生的影响,认为合理关键块长度是控制围岩稳定性的关键。结合平煤十二矿地质条件数值模拟了不同关键块长度控制下厚硬顶板直覆留巷围岩大结构稳定的不同形式,得出了其关键块体的合理长度,并基于厚硬顶板运动特征提出了控制关键块体长度的倾向小水平转角钻孔群切顶控制技术。

针对目前煤矿煤炭回收率低、矸石上井和地面沉降等重大技术难题,开展矸石动力混凝土置换煤柱的沿空留巷技术研究。首先对制作的矸石动力混凝土强度进行测试,实验结果表明:矸石动力混凝土1 d平均强度达到10.739 MPa;28 d强度达到27.659 MPa,完全满足沿空留巷巷旁支护要求;其次优化泵送矸石混凝土充填系统。现场工业性试验表明,该技术达到了成功沿空留巷的目的,实现混凝土充填、出煤2套系统互不干扰,增强了煤矿井下开采的安全性,提高了劳动生产率及煤炭回收率。

基于缓斜中厚煤层综采工作面沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特征,分析了采用普通混凝土进行巷旁充填沿空留巷的可行性,提出了支护体的特点和性能要求,并设计出合理、经济的支护体系。试验表明,采用普通混凝土巷旁充填结合巷内锚、网、索联合支护、巷旁充填体两侧采用单体液压支柱临时支护以及采空区侧用锚索加强支护的护巷方式,充分弥补了普通混凝土初凝时间长、初期强度低的缺点,能有效地控制顶板岩层。

介绍了低压风力混凝土充填系统基本构成及工作流程。采用该系统对协庄煤矿11111W工作面回风巷进行巷帮充填,保持了巷道顶板的完整性,对顶板进行了有效支护;并对回采工作面进行了全工作面人工充填,有效阻止了老顶关键岩块的旋转下沉,大大减少了巷道压力,对沿空留巷的成功意义重大。试验表明:该系统实用、简单,推广性强,是一套较理想的巷帮充填设备。

通过分析研究屯兰矿18205工作面采用高性能混凝土进行沿空留巷巷旁充填支护试验情况,总结了材料的组成、性能特点和充填体构造与充填工艺要求,并对存在的问题及产生的原因进行了分析,提出了治理对策和预防措施。结果表明:高性能混凝土具有良好力学性能,可用于井下沿空留巷巷旁充填支护。充填体按高宽比1.0∶0.7,并配以适当的构造钢筋,对已充填体的墙体裂缝可采用无机注浆材料堵漏,高性能混凝土作巷旁充填材料,充填体稳定性好,可在沿空留巷巷旁充填支护中推广应用。

为提高固体充填胶结沿空留巷的效果,以唐口矿9301充填工作面为工程背景,对固体充填胶结沿空留巷巷帮支护体进行优化设计研究。通过对巷帮胶结充填材料的泌水率、强度等性能进行试验,分析了充填料浆的基本特性与胶结充填材料配比之间的内在联系与规律,最终确定了唐口矿巷帮胶结充填材料的配比。通过在唐口煤矿9301充填工作面进行工业性试验表明,优化设计的巷帮胶结充填体具有快凝早强,接顶良好的特点,沿空巷道变形量得到了有效控制。

行业分类-制造业-固定建筑物近距离煤层采空区下主动支护非强制切顶沿空留巷方法.zip