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大柳塔煤矿沿空留巷柔模砼墙支护阻力核定及失稳判据研究 被引量:1
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作者 李刚 刘航 +2 位作者 迟国铭 石占山 范永君 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期145-155,共11页
柔模砼墙沿空留巷工作面覆岩垮落结构与砼墙的稳定性是留巷成功与否的关键。以大柳塔煤矿52606工作面为研究对象,通过相似材料模拟实验发现在52605工作面和52606工作面回采结束后,砼墙上方覆岩垮落呈短悬臂梁结构,且砼墙侧垮落角均大于... 柔模砼墙沿空留巷工作面覆岩垮落结构与砼墙的稳定性是留巷成功与否的关键。以大柳塔煤矿52606工作面为研究对象,通过相似材料模拟实验发现在52605工作面和52606工作面回采结束后,砼墙上方覆岩垮落呈短悬臂梁结构,且砼墙侧垮落角均大于煤壁侧垮落角,二次采动后2个工作面裂隙贯通向地表发育,砼墙上方地面出现略微沉降。针对上述情况,通过分析覆岩垮落结构特征,确定了沿空巷道顶板第1次断裂位置位于采空区上方充填体一侧,第2次断裂位置位于采空区形成悬臂梁结构的岩层中靠近煤壁侧,并结合理论分析得到柔模砼墙沿空留巷应力分布特征。根据沿空巷道不同使用阶段门式支架是否撤出,提出留巷阶段砼墙的支护阻力采用分离岩块法计算,巷道复用阶段砼墙的支护阻力采用倾斜岩梁法计算;柔模砼墙的稳定性与安全系数有关,工作面回采过程中保证安全系数大于1,则砼墙不会发生失稳破坏。实例验证结果表明:该留巷工作面使用门式支架做临时支护时,为保证砼墙的安全系数大于2,需保证砼墙强度达到5.4 MPa以上;撤出门式支架后,断裂岩块及其覆岩载荷由砼墙承担,且采动引起的动载不断对砼墙产生影响,但砼墙的安全系数为3.9,砼墙仍相对稳定;砼墙应力虽然是不断变化的,但变化幅度都不大,均未出现应力急剧增大或减小的现象,这说明砼墙可有效支撑顶板,且砼墙一直处于稳定状态。 展开更多
关键词 沿空留巷 柔模砼墙 砼墙安全系数 门式支架 采动阶段 覆岩运移规律 支护阻力
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极软厚煤层切顶卸压沿空留巷主动超前支护技术研究 被引量:1
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作者 张盛 徐瑞泽 +5 位作者 刘佳伟 朱让河 马强 王高尚 张帆 赵龙刚 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期83-93,共11页
目的切顶卸压沿空留巷技术在我国煤矿开采中应用广泛,但在极软厚煤层回采巷道切顶卸压沿空留巷时,存在帮部煤体松软、巷道高度大,传统被动式超前支护容易破坏顶板且影响作业空间等问题,需要对留巷的超前支护技术进行研究。方法以梁北矿3... 目的切顶卸压沿空留巷技术在我国煤矿开采中应用广泛,但在极软厚煤层回采巷道切顶卸压沿空留巷时,存在帮部煤体松软、巷道高度大,传统被动式超前支护容易破坏顶板且影响作业空间等问题,需要对留巷的超前支护技术进行研究。方法以梁北矿32021机巷为工程背景,建立预裂切顶前后的巷道超前段围岩稳定性力学模型,分析切顶卸压前后留巷超前段顶板受力特征和变形规律,揭示受预裂切顶影响的超前段巷道围岩变形机理;采用FALC3D数值软件模拟分析定向爆破切顶条件下回采巷道的应力分布特征;提出主动式锚索梁协同锚固方案,设计超前主动支护参数,并进行现场应用。结果结果表明,预裂切顶能有效切断顶板之间的应力传递,使留巷超前段顶板围岩处于应力降低区,切顶后工作面与留巷交界处悬顶面积减小;经数值模拟验证,所给出的锚网索梁锚固方案在主动支护后能够有效控制巷道超前阶段围岩变形,并有利于保持留巷的长期稳定;主动超前支护现场应用后,巷道顶底板移近量最大不超过80 mm,顶板变形量减小了35%,且能够最大程度保持巷道顶板的完整性。结论提出的主动式超前支护技术能够解决空间狭小、劳动强度大和顶板被反复支撑破坏等问题,对于类似矿井条件下沿空留巷的超前支护有重要的参考价值。 展开更多
关键词 极软厚煤层 超前支承压力 主动超前支护技术 切顶卸压沿空留巷
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露天开采潜在滑体受限空间下三维稳定性算法研究
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作者 王东 邢晓宇 +3 位作者 尹立 王守功 孔令伟 孟翔宇 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期133-144,共12页
针对露天矿横采作业中端帮边坡潜在滑体空间受限,传统边坡稳定性计算方法不再适用的问题,采用数值模拟方法研究采场深部边坡潜在的滑坡机理,拟合潜在滑体中坡面和滑面的空间形态方程,基于三维极限平衡条形划分方法,将滑体底面沿横纵方... 针对露天矿横采作业中端帮边坡潜在滑体空间受限,传统边坡稳定性计算方法不再适用的问题,采用数值模拟方法研究采场深部边坡潜在的滑坡机理,拟合潜在滑体中坡面和滑面的空间形态方程,基于三维极限平衡条形划分方法,将滑体底面沿横纵方向划分单元微条柱,分析微条柱在滑体与坡顶线空间位置不同区域的受力情况,运用等效思想,将每行微条柱的力学效应叠加,等效到滑体主滑线上的微条柱,对应获得主滑线条柱底界面上的等效抗剪强度参数,从而建立限制滑体边界的三维稳定性等效算法,并进行工程应用,设计回采煤炭资源。结果表明:含弱层边坡的潜在滑坡模式为切层-顺层组合滑动,潜在滑面的空间形态为近似椭球面与倾斜平面的组合;边坡三维稳定性系数随着潜在滑体走向受限长度的增大而逐渐减小,呈现近似二次抛物线关系;在潜在滑体受限空间条件下,计算多种滑坡模式的边坡稳定性,不同边坡角对应的三维稳定性系数均大于二维稳定性系数;实际设计回采深部煤台阶时,随着+843m平盘宽度不断减小,边坡稳定性随之减小,当局部边坡角为25.58°时,刚好满足安全储备系数1.2要求。相较于常规边坡稳定性分析方法,本研究方法更能反映受三维夹持支挡效应下的边坡三维稳定性,可为该类边坡安全评估方法提供新思路。 展开更多
关键词 露天矿 横采工艺 深部压煤 边坡稳定性 三维支挡效应 等效思想
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特厚煤层下分层沿空留巷综放工作面漏风规律研究
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作者 宋治红 李学军 +4 位作者 郭军 王磊 杜文涛 吉新玉 张科峰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期93-100,共8页
随着开采深度及成本不断增加,沿空留巷技术被广泛应用于煤矿厚煤层开采,降低开采成本的同时提高了煤炭资源回采率。但由于顶板来压作用,使得沿空留巷侧煤柱易产生裂隙,造成采空区漏风隐患严重。为此,以陈家沟煤矿8521工作面为研究对象,... 随着开采深度及成本不断增加,沿空留巷技术被广泛应用于煤矿厚煤层开采,降低开采成本的同时提高了煤炭资源回采率。但由于顶板来压作用,使得沿空留巷侧煤柱易产生裂隙,造成采空区漏风隐患严重。为此,以陈家沟煤矿8521工作面为研究对象,采用理论分析、现场漏风测试与数值模拟相结合的方法,分析了W型通风方式下沿空留巷采空区漏风通道的分布特征,掌握了关键漏风区域的演化规律。结果表明:沿空留巷综放工作面推进至54 m时主要漏风通道为1^(#)—3^(#)柔模墙,漏风流场范围在5.57~71.46 m/min;工作面推进至126 m时主要漏风通道为3^(#)—18^(#)柔模墙,漏风流场范围在4.11~52.90 m/min。采空区深处沿走向方向0~80 m范围内漏风速率逐渐减小;在采空区浅部20 m范围内,整体漏风速率与距工作面的距离呈指数相关。 展开更多
关键词 煤自燃 特厚煤层 沿空留巷 漏风测定 漏风规律
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综放工作面沿空留巷墩柱巷旁支护承载规律及失稳判据
5
作者 刘子璐 余伟健 +4 位作者 马占国 李烨 龚鹏 王平 吴根水 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2394-2412,共19页
巷旁支护体与顶板接触面岩体的稳定是沿空留巷成功的关键,针对厚煤层综放工作面沿空留巷墩柱式巷旁支护体与巷内顶煤接触面失稳导致“冲顶、倒柱”难题,阐述了基本顶破断运移对下位煤岩顶板施载的几个主要阶段,建立了多跨非连续荷载作... 巷旁支护体与顶板接触面岩体的稳定是沿空留巷成功的关键,针对厚煤层综放工作面沿空留巷墩柱式巷旁支护体与巷内顶煤接触面失稳导致“冲顶、倒柱”难题,阐述了基本顶破断运移对下位煤岩顶板施载的几个主要阶段,建立了多跨非连续荷载作用下沿空留巷顶板力学分析模型,推导了墩柱在顶板深度方向引起的附加应力方程,揭示了墩柱巷旁支护体与顶板的应力传递机制,探讨了柱-顶接触面失稳模式,基于莫尔-库仑准则构建柱顶煤岩滑移模型,明确了影响柱-顶接触面顶煤稳定性的主控因素,开展了不同应变率下煤的力学性能指标试验,结果表明:柱顶区域煤体能量集度最高,并沿顶板深度方向逐渐降低;相邻墩柱跨中顶板浅表位置能量集度最低,并沿深度方向逐渐升高;柱-顶接触面边缘位置能量降梯度最大,是导致煤体畸变滑移的重要原因。当顶煤厚度、残余边界距离和施载宽度为定值时,柱-顶接触面临界荷载仅受顶煤体的黏聚力c,内摩擦角φ值影响。试验表明煤的c,φ值与应变率呈正相关,上覆岩层运移过程中动压施载持续时间越短,柱顶煤体表现出的极限承载能力越高。数值计算表明巷道顶板煤体的强化可提高柱-顶接触面煤体极限承载能力,并有助于相邻墩柱和顶板之间形成更稳定的力链骨架,降低墩柱“冲顶、倒柱”风险。结合王庄煤矿91-101风巷实际工程地质条件,提出合理的支护参数和顶煤强化方案,避免了“冲顶、倒柱”发生,将围岩变形量控制在了合理范围。 展开更多
关键词 综放工作面 沿空留巷 柱-顶接触面 应力传递 失稳判据
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近距离煤层采空区下沿空留巷顶板结构控制与合理巷旁支护研究 被引量:2
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作者 褚心瑜 崔海峰 +2 位作者 李振安 高海滨 朱凌卓 《中国煤炭》 北大核心 2025年第2期45-58,共14页
为实现近距离煤层采空区安全沿空留巷,解决巷道围岩变形严重难题,以山东新查庄矿业有限责任公司采空区下91006工作面的沿空留巷工程为背景,采用理论分析及现场工业性试验等研究手段,研究了基本顶破断规律与应力演化规律,建立了近距离煤... 为实现近距离煤层采空区安全沿空留巷,解决巷道围岩变形严重难题,以山东新查庄矿业有限责任公司采空区下91006工作面的沿空留巷工程为背景,采用理论分析及现场工业性试验等研究手段,研究了基本顶破断规律与应力演化规律,建立了近距离煤层沿空留巷顶板力学模型,并利用结构力学理论和矿压理论计算分析出基本顶岩层在不同位态下的巷旁支护阻力计算公式,通过对比分析水力压裂断顶卸压前后巷旁支护阻力变化发现水力压裂断顶卸压大大降低了巷旁支承压力,并在91006工作面采用“水力压裂超前断顶卸压+钢管混凝土墩柱高强巷旁支护”组合技术方案开展现场工业性实验,结果显示巷道顶底板变形量稳定,整体留巷成型效果良好。 展开更多
关键词 近距离煤层 沿空留巷 顶板运动规律 断顶卸压 巷旁支护阻力
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复杂技术条件下综采工作面矿压显现规律研究
7
作者 谢林君 卞涛 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期384-388,共5页
本文以补连塔煤矿33201综采工作面为例,对复杂技术条件下综采工作面矿压显现规律进行研究。本文对综采工作面初采期间、过沟谷期间、过构造期间、大埋深条件下回采期间、末采期间、沿空留巷期间等特殊地质条件下来压情况进行了详细介绍... 本文以补连塔煤矿33201综采工作面为例,对复杂技术条件下综采工作面矿压显现规律进行研究。本文对综采工作面初采期间、过沟谷期间、过构造期间、大埋深条件下回采期间、末采期间、沿空留巷期间等特殊地质条件下来压情况进行了详细介绍,对以后类似综采工作面的回采具有指导意义。 展开更多
关键词 综采工作面 矿压规律 初次来压 周期来压 沿空留巷
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二次高强度开采沿空留巷围岩变形机理研究
8
作者 史先影 田志诚 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期187-197,共11页
为解决二次高强度开采沿空留巷巷道围岩变形失稳的问题,以大柳塔煤矿52606大采高工作面为工程背景,运用数值模拟、理论分析和现场实测的方法对二次高强度开采沿空留巷巷道围岩变形规律展开研究。构建沿空留巷巷道围岩力学模型,分析沿空... 为解决二次高强度开采沿空留巷巷道围岩变形失稳的问题,以大柳塔煤矿52606大采高工作面为工程背景,运用数值模拟、理论分析和现场实测的方法对二次高强度开采沿空留巷巷道围岩变形规律展开研究。构建沿空留巷巷道围岩力学模型,分析沿空留巷巷道围岩受力特征;结合52605工作面、52606工作面实际地质条件,运用FLAC3D模拟了二次采动时沿空留巷上覆岩层应力变化情况;在52606工作面辅运巷道布设锚杆、锚索尤洛卡应力传感器,结合现场围岩变形监测数据针对性地提出巷道肩角斜拉锚索+“锚杆+锚索”补强支护方案。研究结果表明:一次采动时,覆岩初始应力平衡遭受破坏,应力传递至采空区两侧巷道围岩处;二次采动时,煤体侧上覆岩层向充填体侧移动,导致充填体所受弯矩增大,进而引发沿空留巷巷道上覆围岩变形失稳;当工作面推进至缩面前50 m左右,机尾三角区受应力集中作用,最大应力达到41 MPa,超过柔模砼墙的承载极限,顶板产生变形失稳;通过调整斜拉锚索与巷道法线的夹角控制顶板离层量,搭配“锚杆+锚索+W钢带”补强支护提升围岩稳定性,将顶底板移进量控制在80~150 mm,保证了沿空留巷巷道围岩稳定。该方案可为盘区接续工作面沿空留巷补强支护及类似工况条件下沿空留巷围岩变形规律研究工作提供有效借鉴。 展开更多
关键词 二次高强度开采 沿空留巷 巷道 补强支护 围岩控制
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Research and application of mechanical models for the whole process of 110 mining method roof structural movement 被引量:12
9
作者 BIAN Wen-hui YANG Jun +2 位作者 HE Man-chao ZHU Chun XU Dong-ming 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第9期3106-3124,共19页
For the 110 mining method,it is challenging to accurately calculate the support resistance of the roadway due to the lack of understanding of the dynamic movement of the overlying strata in this method.The consequenti... For the 110 mining method,it is challenging to accurately calculate the support resistance of the roadway due to the lack of understanding of the dynamic movement of the overlying strata in this method.The consequential excessive support results in a significant increase in the cost of roadway support.The authors explored the overlying strata movement and roadway deformation of the gob-entry retaining in the 110 mining method to solve this problem.First,the typical stages of the roof-cutting gob-side entry were defined.Second,the mechanical model and calculation formula of the support resistance on the roof were explored.Then,using numerical simulation software,the starting ranges of the specific supports at different stages were verified and the feasibility of the support scheme was examined.Finally,combined with the field measurement data,the stress and the deformation of the gob roadway at different stages under the influence of two mining processes in the 110 mining method were obtained.The numerical simulation results obtained are consistent with the field test results,providing a theoretical basis for precision support at different stages by the 110 mining method. 展开更多
关键词 110 mining method gob-side entry retaining roof structure movement mechanical model
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大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采理论与技术 被引量:10
10
作者 伍永平 皇甫靖宇 +2 位作者 王红伟 胡博胜 罗生虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期280-297,共18页
大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工... 大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化,工作面不同位置“支架-围岩”系统的构成因素及灾变模式不同,导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析,提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想,工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填,充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道,取消区段保护煤柱,实现大倾角煤层无煤柱开采,又增大了工作面倾向下部充填压实区长度,加强了工作面“支架-围岩”系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点,优选确定了大倾角膏体局部充填工艺,设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法,分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明:充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征,基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小;为防止采空区未充填区悬顶灾害,充填长度不应超过工作面长度的1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断,降低覆岩关键域形成层位,形成稳定的巷帮,减小沿空留巷围岩变形量;同时工作面倾向下部充填区长度增大,中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小,“支架-围岩”系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径,承担了部分覆岩载荷,工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小,工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大,沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面“支架-围岩”系统稳定性等优势。 展开更多
关键词 大倾角煤层 无煤柱开采 局部充填 沿空留巷 采动应力
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切顶沿空留巷充填体—矸石协同承载机理及控制技术研究 被引量:4
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作者 徐军 孟宁康 柏建彪 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期140-146,共7页
针对深部沿空留巷顶底板移近量大、充填体大变形破坏失稳等问题,采用数值模拟和现场实践相结合的方法,分析了传统沿空留巷和切顶卸压协同承载沿空留巷围岩应力演化规律和变形特征,揭示了切顶沿空留巷充填体—矸石协同承载机理。在此基础... 针对深部沿空留巷顶底板移近量大、充填体大变形破坏失稳等问题,采用数值模拟和现场实践相结合的方法,分析了传统沿空留巷和切顶卸压协同承载沿空留巷围岩应力演化规律和变形特征,揭示了切顶沿空留巷充填体—矸石协同承载机理。在此基础上,以朱庄煤矿Ⅲ635工作面沿空留巷为工程背景,提出了一种巷旁充填体—矸石组合结构体协同承载的切顶卸压沿空留巷技术,建立充填体—矸石协同支撑顶板力学模型、推导出顶板挠度方程,并进行工程应用。数值模拟结果表明:采用切顶卸压协同承载沿空留巷技术后,实体煤帮和充填体的垂直应力峰值分别降低了28.3%、44.4%,巷道顶底板移近量降低了58.2%。现场应用结果表明:采用该技术后,顶底板和两帮移近量分别为382.9、253.6 mm,工作面支架平均支撑力下降了45.3%,有效控制了巷道变形。可为类似条件下沿空留巷围岩控制提供参考。 展开更多
关键词 深部矿井 沿空留巷 顶板预裂 应力转移 协同承载 影响特征
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千米深井切顶卸压自成巷支护技术及应用 被引量:8
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作者 郭志飚 王程中 +2 位作者 尹松阳 杨东山 张帅 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期58-62,共5页
为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进... 为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进行了监测。结果表明:在超前工作面实施爆破切顶能够极大降低巷道所受应力,成巷区巷道顶板整体下沉量较小,巷中顶板最大下沉量约385 mm,平均下沉量约280 mm,巷中底鼓最大值545 mm,碎石巷帮无明显侧鼓现象,实体煤帮无明显片帮现象,满足安全和使用要求,巷道围岩变形在可控范围内,留巷效果良好。 展开更多
关键词 千米深井 切顶卸压 沿空留巷 恒阻大变形锚索
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深埋倾斜特厚煤层窄煤柱护巷机理与围岩控制 被引量:6
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作者 孟巧荣 王慧娴 +5 位作者 王朋飞 陈可夯 张建利 董恩远 高翔 侯伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期38-52,共15页
我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,... 我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,结果表明:①该巷围岩破碎程度及变形煤柱侧比实体煤侧严重,煤柱破碎程度及变形采空区侧比巷道侧大,尽管埋深大,但已稳定采空区承担较大覆岩载荷,高应力已充分向深部岩体分流;②巷道变形非对称,实体煤侧顶板下沉量比煤柱侧大,巷帮以浅部变形为主,煤柱帮上部和实体煤帮中部变形较大;③采空区是掘巷卸荷后主要的形变通道,利于形变能向采空区缓释、降低冲击风险;④卸压区形状由掘巷前三角形扩展为掘巷后平行四边形,掘巷后应力集中区转移至实体煤帮右上方实体煤岩体中;⑤窄煤柱一次和二次剪切破坏的交界面及掘巷右上方实体高应力区为围岩关键控制区,据此提出基于煤柱多重塑性破坏区发育规律的煤柱加固和高应力区精准卸压联合的围岩控制技术体系。研究可为邻近工作面以及其他类似深埋倾斜特厚煤层开采提供理论支撑和科学依据。 展开更多
关键词 深部开采 倾斜煤层 特厚煤层 沿空掘巷 窄煤柱 矿压显现
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多层坚硬顶板特厚煤层综放工作面小煤柱护巷技术 被引量:15
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作者 霍丙杰 孟繁禄 +3 位作者 李天航 宋子奇 靳京爵 黄宇轩 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期13-23,共11页
为研究小煤柱护巷巷道的稳定性及其阻隔同层位邻近采空区灾害的特征,以大同矿区石炭系坚硬顶板特厚煤层开采为工程背景,采用理论分析、实验研究、数值模拟等研究方法,从小煤柱护巷巷道的稳定性和其是否具有阻隔同层位邻近采空区有害气... 为研究小煤柱护巷巷道的稳定性及其阻隔同层位邻近采空区灾害的特征,以大同矿区石炭系坚硬顶板特厚煤层开采为工程背景,采用理论分析、实验研究、数值模拟等研究方法,从小煤柱护巷巷道的稳定性和其是否具有阻隔同层位邻近采空区有害气体能力2个角度,综合分析小煤柱的合理尺寸及其在不同采动阶段渗透率的演化特征。针对同忻煤矿石炭系煤层8210工作面沿空掘巷小煤柱开采具体的开采条件,建立了双关键层采场内外应力场叠加的力学模型,推导出双关键层条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的计算关系式,理论确定8210工作面小煤柱合理尺寸为6.0 m;应用DJG–Ⅱ型煤岩渗流测试装备,研究不同采动阶段小煤柱渗透率演化特征,试验确定在第3采动阶段小煤柱渗透率较初始渗透率增大了23倍,该阶段小煤柱基本失去了阻隔邻近采空区有害气体的能力。根据理论研究结果,现场选取6 m小煤柱进行工业性试验;根据试验研究结果,开采试验过程中对小煤柱进行了改性降透措施,在小煤柱表面及顶板距煤柱帮1500 mm范围内喷射厚层混凝土(100 mm)。实践表明:工作面回采过程中小煤柱护巷的回采巷道发生了一定的变形量,但是巷道变形在安全可控范围之内,巷道稳定,可实现安全回采;开采过程中8210工作面上隅角CH4气体浓度远低于邻近8305工作面采空区CH4气体浓度,表明小煤柱经过改性降透后具备了阻隔同层位邻近采空区有害气体的能力;开采实践也进一步验证了理论和试验研究成果的合理性和科学性。研究成果可以为类似条件下小煤柱护巷技术的推广应用提供参考。 展开更多
关键词 多层坚硬顶板 沿空掘巷 多重采动 小煤柱合理尺寸 渗透率
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急倾斜大采高综采工作面沿空留巷技术研究 被引量:1
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作者 李腾 姜永东 +3 位作者 刘华君 邹勇 桂涛 陈飞 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第S2期1-9,共9页
针对急倾斜大采高综采工作面沿空留巷矿压显现剧烈,支护困难等问题,以川煤石洞沟煤矿31111综采工作面为工程背景,采用理论分析、现场监测,得到了31111综采工作面周期来压步距约16.4m,煤壁前方支承压力影响范围约40m,明确了31111机巷超... 针对急倾斜大采高综采工作面沿空留巷矿压显现剧烈,支护困难等问题,以川煤石洞沟煤矿31111综采工作面为工程背景,采用理论分析、现场监测,得到了31111综采工作面周期来压步距约16.4m,煤壁前方支承压力影响范围约40m,明确了31111机巷超前支护距离;结合微震监测三维定位技术,得到了31111综采工作面“三区”(煤壁支承压力影响区约40m,离层区122~144m)和“三带”(顶板垮落带0~2m、裂隙带2~30m、弯曲下沉带30~96m)范围,揭示了急倾斜大采高岩层周期性破断规律及“厂”型移动拱特征,为后续来压预测预报,实施沿空留巷提供数据支撑。基于回采过程中巷道围岩变形及压力分布规律,提出在非断层带采用弓型柔性掩护支架+锚网索联合支护的沿空留巷方法,断层带采用弓型柔性掩护支架+锚网索+矸石胶结充填联合支护的沿空留巷方法。现场工程实践表明,该方法刚柔并举,对采空区垮落矸石有良好的支撑、掩护作用,保障了沿空留巷安全,实现矿山无煤柱安全经济开采。 展开更多
关键词 急倾斜煤层 大采高 矿山压力与控制 沿空留巷 综采
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倾斜煤层厚硬顶板切顶留巷关键参数优化研究 被引量:15
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作者 史卫平 李照迎 +3 位作者 柳昌涛 吕艳伟 张浩然 杨涛 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期11-24,共14页
为解决回采巷道倾斜厚硬顶板应力集中问题,降低顶板覆岩突然垮落的冲击扰动风险及提高倾斜厚硬顶板切顶留巷围岩控制效果,以长城六矿1301N运输巷切顶留巷为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法开展倾斜煤层厚硬顶... 为解决回采巷道倾斜厚硬顶板应力集中问题,降低顶板覆岩突然垮落的冲击扰动风险及提高倾斜厚硬顶板切顶留巷围岩控制效果,以长城六矿1301N运输巷切顶留巷为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法开展倾斜煤层厚硬顶板切顶留巷关键参数优化研究。首先,基于岩石碎胀系数、砌体梁理论及现场地质资料,推导计算了1301N运输巷切顶高度和切顶角度的理论最小值。其次,为进一步验证并优化理论推导结果,利用PFC^(2D)数值软件建立了1301N工作面切顶留巷模型,采用控制变量法分析了不同切顶高度和切顶角度下留巷顶板应力、位移及组构张量响应特征。分析结果表明:切顶高度与卸压效果之间存在底数大于1的对数增长关系,即随着切顶高度增加,卸压效果逐渐增强但其增长幅度逐渐减小;切顶角度与卸压效果之间存在“S”型增长关系,即随着切顶高度增加,卸压效果先增强后减弱。卸压参数与卸压效果之间的变化规律揭示了切顶高度选择存在最适值,切顶角度选择存在最优解。综合理论分析、经济收益及数值模拟结果,确定长城六矿1301N运输巷倾斜厚硬顶板切顶留巷过程中最适切顶高度为13 m,最优切顶角度为10°。现场监测获得该切顶参数下围岩控制效果较好,留巷围岩变形量较小,可有效满足下一工作面开采需求,验证了优化切顶参数的有效性,为类似地质条件切顶留巷参数的选取提供理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 沿空留巷 切顶卸压 倾斜煤层 厚硬顶板 切顶高度 切顶角度
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柔模墙沿空留巷灾害一体化防治技术研究 被引量:3
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作者 刘忠平 高亮 +5 位作者 张金贵 王晓利 杨超 李海瑞 刘荣 刘武强 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期36-42,共7页
在煤炭保供和工作面限员双重压力下,将煤矿灾害分别进行治理的理念和技术已不能适应新时代煤矿发展要求。通过工业性试验研究提出一种紧跟回采工作面浇筑1道饱满密实接顶且可即时承载的柔模混凝土连续墙,密闭采空区,保留原有巷道,并将... 在煤炭保供和工作面限员双重压力下,将煤矿灾害分别进行治理的理念和技术已不能适应新时代煤矿发展要求。通过工业性试验研究提出一种紧跟回采工作面浇筑1道饱满密实接顶且可即时承载的柔模混凝土连续墙,密闭采空区,保留原有巷道,并将保留下来的巷道作为灾害一体化防治工程平台。给出了利用该平台进行矿井水、火、瓦斯、顶板、热害、强矿压等重大灾害综合治理的技术途径,总结了该技术的适用条件,介绍了该技术在国家能源集团、潞安化工集团、陕煤集团等单位的灾害一体化防治效果。 展开更多
关键词 柔模混凝土 连续墙 沿空留巷 煤矿灾害 一体化防治
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极近距离煤层采空区下沿空留巷技术研究 被引量:7
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作者 高海滨 侯可可 +3 位作者 王兆其 黄万朋 隋乐 邵贤坤 《中国煤炭》 北大核心 2024年第4期68-78,共11页
为了解决极近距离煤层采空区下多次回采影响的沿空留巷围岩严重变形难题,以山东新查庄矿业有限责任公司(以下简称“新查庄煤矿”)91006综采工作面为工程背景,研究分析了采空区下沿空留巷覆岩顶板结构特征及运动规律,通过建立顶板位态力... 为了解决极近距离煤层采空区下多次回采影响的沿空留巷围岩严重变形难题,以山东新查庄矿业有限责任公司(以下简称“新查庄煤矿”)91006综采工作面为工程背景,研究分析了采空区下沿空留巷覆岩顶板结构特征及运动规律,通过建立顶板位态力学结构模型,确定了采空区下沿空留巷巷旁支护阻力计算方法,计算出巷旁支护阻力为3432 kN,提出了“水力压裂超前断顶+巷旁钢管混凝土墩柱高强支护”为主体的巷旁复合支护体系。利用超前断顶卸压技术将巷旁顶板由传递岩梁结构向短悬臂梁结构转变,大大降低巷旁支护阻力,与钢管混凝土墩柱的高强巷旁支护相结合,特别适用于采空区下的沿空留巷工程。通过在新查庄煤矿91006综采工作面试验应用表明,留巷取得了较好的效果,巷道表面整体变形量较小,满足工作面回采期间的要求。 展开更多
关键词 采空区 极近距离煤层 沿空留巷 巷旁支护 钢管混凝土墩柱
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通风方式对沿空留巷采空区煤自燃影响规律研究 被引量:1
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作者 郭军 王磊 +4 位作者 杜文涛 刘荫 陈昌明 张科峰 李岱霖 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第11期142-151,共10页
沿空留巷开采条件下采空区气体分布特征易受通风方式影响,煤自燃隐患位置难以精准掌握。针对上述问题,以甘肃某矿8521工作面为研究背景,利用Fluent软件构建了沿空留巷采空区物理模型,分析了沿空留巷采空区煤体孔隙率,对比了“W”型通风... 沿空留巷开采条件下采空区气体分布特征易受通风方式影响,煤自燃隐患位置难以精准掌握。针对上述问题,以甘肃某矿8521工作面为研究背景,利用Fluent软件构建了沿空留巷采空区物理模型,分析了沿空留巷采空区煤体孔隙率,对比了“W”型通风与“Y”型通风(一进两回、两进一回)方式下采空区漏风流场及氧浓度分布特征。结果表明:沿空留巷采空区煤体孔隙率整体呈“铲状”分布(即边缘高、中部低)并逐步向采空区收缩;当矿井供风量及速率一定时,沿空留巷采空区漏风速率受通风方式影响,与进风巷数量呈正相关;采空区关键漏风位置多为沿空侧风流交汇处,该位置的漏风速率受压差影响;采空区漏风流场的差异导致各通风方式下的氧浓度及氧化升温带的分布特征不同,“W”型通风方式下采空区浅部、深部气体整体均呈扇形运移,氧化升温带靠近沿空留巷且呈“√”分布,氧化升温带面积占已采区域面积的38.1%;综合对比采空区关键漏风位置、氧化升温带分布特征及防灭火难度等方面,得出“W”型通风更有利于采空区煤自燃防治。 展开更多
关键词 煤自燃 沿空留巷 采空区 通风方式 氧浓度 煤自燃"三带" 漏风规律
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沿空留巷开采覆岩裂隙演化规律及卸压瓦斯抽采技术 被引量:18
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作者 林海飞 刘思博 +3 位作者 双海清 徐培耘 周斌 罗荣卫 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期48-60,共13页
沿空留巷开采是我国煤炭可持续发展的重要方向之一,其采动覆岩卸压瓦斯运移储集区演化与传统开采方式有所不同。为进一步准确辨识沿空留巷开采覆岩卸压瓦斯运移储集区,通过数值模拟及物理相似材料模拟,研究了切顶侧与未切顶侧的裂隙特征... 沿空留巷开采是我国煤炭可持续发展的重要方向之一,其采动覆岩卸压瓦斯运移储集区演化与传统开采方式有所不同。为进一步准确辨识沿空留巷开采覆岩卸压瓦斯运移储集区,通过数值模拟及物理相似材料模拟,研究了切顶侧与未切顶侧的裂隙特征,分析了采动覆岩裂隙动态发育过程及应变分布规律,提出了沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区位置判别方法,并进行了现场工程实践。研究结果表明:低位覆岩受切顶影响,易发生破断垮落;高位覆岩区域未切顶侧覆岩裂隙较为发育,切顶侧与非切顶侧裂隙发育高度相同。采动裂隙形态、覆岩应变形态均呈梯形,随覆岩周期破断,采动裂隙呈跃进态势向上发展。不同区域采动离层裂隙角度集中在0°~10°,竖向破断裂隙区角度主要集中在80°~120°。基于关键层判别、采动裂隙角度及数量、覆岩应变特征等,结合通风方式,提出沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法,将抽采钻孔布置在“采动裂隙锐角发育区+高瓦斯体积分数”区域,判定得出试验工作面抽采靶区为与煤层顶板垂距30~46m、与辅运巷平距30~55m的区域。试验工作面开采期间整体瓦斯抽采效果良好,说明基于沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法设计的抽采钻孔具有合理性,可为沿空留巷开采“Y”型通风方式下卸压瓦斯抽采钻孔设计提供一定参考。 展开更多
关键词 沿空留巷 卸压瓦斯抽采 采动裂隙 储集运移区 抽采靶区
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