復(fù)合頂板中厚煤托偽頂走向長壁采煤法

介紹了復(fù)合頂板中厚煤層托偽頂走向長壁采煤法；該采煤法在桃山礦二采區(qū)７９＃層左三片工作面進(jìn)行的回采實踐中，取得了安全、高效、低成本、低灰分的良好效益。

為了解決顧北礦1312(1)綜采面厚層復(fù)合富水頂板條件下巷道錨桿支護(hù)難題,根據(jù)煤巷錨桿支護(hù)圍巖控制機(jī)理,錨桿支護(hù)巷道的圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論,高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)及超高強(qiáng)錨桿與錨索支護(hù)技術(shù),提出了厚層復(fù)合富水巷道錨桿支護(hù)方案。工程實踐表明,頂板和兩幫采用2.5m長高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)錨桿,頂板采用6.2m錨索配合槽鋼組成錨索梁結(jié)構(gòu)支護(hù),充分調(diào)動深部圍巖承載能力,主動控制巷道圍巖并形成穩(wěn)定的承載結(jié)構(gòu),縮小了圍巖塑性流動區(qū)的范圍,達(dá)到了預(yù)期的支護(hù)效果。

隨著煤礦采深加大與延伸,普通錨網(wǎng)(索)噴支護(hù)較難維持厚層復(fù)合頂板大斷面煤巷圍巖穩(wěn)定性。通過對大量復(fù)合頂板事故調(diào)查及其產(chǎn)生過程分析,獲得了復(fù)合頂板事故失穩(wěn)機(jī)制及控制方案,并在許廠煤礦4312皮帶順槽進(jìn)行了支護(hù)技術(shù)現(xiàn)場實踐,取得了較好的支護(hù)效果。研究結(jié)果表明:為有效控制復(fù)合頂板巖層離層與豎向拉伸裂隙產(chǎn)生,可施加錨索來實現(xiàn)減跨作用,采取高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固頂板下位復(fù)合巖層來提高巖梁的整體抗彎剛度,以減小頂板巖梁產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力;高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索、鋼帶和鋼筋梯組成的"四位一體"的組合支護(hù)技術(shù)可較好地解決厚層復(fù)合頂板大斷面沿空煤巷圍巖穩(wěn)定難題。

針對高位復(fù)合泥巖頂板煤層回采期間頂板來壓變化復(fù)雜等問題,結(jié)合離石煤礦4號煤頂板特厚復(fù)合特性,對其綜采工作面實施礦壓觀測。研究表明:該類頂板周期來壓步距差異大,來壓步12.6m,動壓系數(shù)為1.33,來壓強(qiáng)度沿工作面呈近似拋物線形分布,綜采支架載荷強(qiáng)度頻率符合正態(tài)分布特征。

介紹了平煤集團(tuán)大莊礦部分采面軟煤層復(fù)合頂板的分布情況、力學(xué)特性、對掘進(jìn)、采煤的影響,采取的技術(shù)措施和施工工藝,對其實際效果進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。

寧夏發(fā)電集團(tuán)王洼煤業(yè)有限公司王洼二礦115011工作面為首采面,回風(fēng)順槽布置在煤層中,其頂板為復(fù)合頂板,為避免回風(fēng)順槽發(fā)生冒頂事故,且保證其巷道圍巖變形滿足實際生產(chǎn)要求,分別制定了巷道臨時和永久支護(hù)方案,實踐證明此支護(hù)方案是合理的。

論文介紹了平煤集團(tuán)大莊礦部分采面軟厚煤層復(fù)合頂板的分布情況、力學(xué)特征、對掘進(jìn)與采煤的影響、采取的技術(shù)措施和施工工藝,并對其實際效果進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。

根據(jù)顧橋礦南區(qū)1211(3)首采工作面煤層賦存條件,通過對地質(zhì)條件的力學(xué)評估,針對巷道不同巖性采用不同支護(hù)參數(shù),建立3種力學(xué)模型,通過模型的應(yīng)力分析、位移分析和塑性區(qū)分析,結(jié)果表明巷道變形均較小,未出現(xiàn)破壞情況,總體支護(hù)效果良好,為厚煤層復(fù)合頂板煤層巷道支護(hù)提供設(shè)計依據(jù)。

介紹了平煤集團(tuán)大莊礦部分采面軟厚煤層復(fù)合頂板的分布情況、力學(xué)特征、對掘進(jìn)、采煤的影響,采取的技術(shù)措施和施工工藝,對其實際效果進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。

通過對翟鎮(zhèn)煤礦三采四層煤托夾矸綠色開采的研究分析,對實施復(fù)合頂板開采研究奠定了經(jīng)驗基礎(chǔ)。并且通過實施應(yīng)用解決了復(fù)合破碎頂板條件下支護(hù)難度大、工人勞動強(qiáng)度大、安全系數(shù)低管理難度大的問題。

分析了錨網(wǎng)錨索支護(hù)技術(shù)在復(fù)雜條件下快速、安全掘擴(kuò)切眼的可行性,總結(jié)了在高地應(yīng)力、三軟煤層復(fù)合頂板條件下施工綜采工作面大跨度切眼的實踐經(jīng)驗。

復(fù)合頂板就是由下軟上硬巖石構(gòu)成,巖層間夾有薄層軟弱巖層的頂板,從本質(zhì)上講,復(fù)合頂板是指偽頂、直接頂較薄易冒,易冒直接項上部老頂巖層堅硬,回采時偽項、直接頂與上部老頂離層、抽漏從而引發(fā)漏垮型冒頂,導(dǎo)致工作面液壓支架壓死或倒架.從近期我礦所回采的e12101工作面來看,大多數(shù)冒頂、壓死支架、倒架事故中,為復(fù)合頂板造成的占相當(dāng)大的比重.因此對于復(fù)合頂板管理方法的研究就顯得尤為重要.

一、工作面概況2221工作面為大峰礦羊齒采區(qū)二2層煤一分層炮采工作面.該面走向長度465m,傾斜長172m,煤層傾角4-19°,平均10°,煤層厚度平均9.9m。該工作面上覆巖層依次溝:a:灰黑色泥巖.厚度0.1m.b:煤線.厚度0.2m,c:灰黑色泥巖,厚度0.35m,d:煤線厚度0.4m,e:灰黑色泥巖,偽頂.厚度0.2m,f:灰黑色細(xì)砂巖,厚度20.5m,g:灰褐色粉砂巖,厚度10m,根據(jù)綜合柱狀圖分析,該工作面屬復(fù)合頂板下開采(見圖1)

東坡煤礦在復(fù)合頂板大斷面切眼掘進(jìn)中改變原來的木棚梯形支護(hù)方式,成功應(yīng)用錨索網(wǎng)支護(hù),證明錨索網(wǎng)支護(hù)是能夠?qū)崿F(xiàn)安全、快速和經(jīng)濟(jì)的一種支護(hù)形式,為今后復(fù)合頂板大斷面采用錨索網(wǎng)支護(hù)提供依據(jù)和經(jīng)驗。

針對某煤礦大斷面復(fù)合頂板回采巷道具體地質(zhì)條件,采用理論分析和現(xiàn)場實踐相結(jié)合的方法,對大斷面復(fù)合頂板巷道支護(hù)方式進(jìn)行了研究分析。理論分析得出,增大支護(hù)阻力pb,可以控制巷道圍巖塑性區(qū)的發(fā)展,而肩部和底角是巷道受力大、最容易破壞的位置。計算得出,巷道圍巖最大破壞范圍最大為1.39m,結(jié)合現(xiàn)場實際確定頂板錨桿采用ф20mm的螺紋鋼錨桿,長度為2.5m,間排距為1000mm×900mm?，F(xiàn)場實測得出,工作面巷道頂?shù)装逡平坷鄯e最大為108mm,兩幫移近量累積最大為98mm,巷道頂板最大離層量為55mm,支護(hù)效果良好,研究成果可為其他礦區(qū)大斷面復(fù)合頂板煤層開采提供依據(jù)。

針對大斷面軟弱復(fù)合頂板巷道支護(hù)難度大、服務(wù)期間變形劇烈以及垮冒突發(fā)性強(qiáng)的問題,提出采用桁架錨索與錨桿(索)聯(lián)合控制方法。建立桁架錨索支護(hù)頂板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,分析了桁架錨索對頂板的主動控制作用;結(jié)合數(shù)值模擬方法對組合支護(hù)方案和參數(shù)確定,并在現(xiàn)場2-1101切眼進(jìn)行實踐,支護(hù)效果良好,具有良好的推廣應(yīng)用價值。

基于王家?guī)X煤礦大斷面復(fù)合頂板回采巷道地質(zhì)條件,采用數(shù)值模擬方法錨網(wǎng)索支護(hù)方案的圍巖控制效果。巷道頂板離層觀測和巷道表面位移監(jiān)測驗證了,方案及參數(shù)的合理性,可為類似條件提供借鑒。

通過對桃山礦二采區(qū)79^#層一、二水平工作面的回采實踐，針對復(fù)合頂板中厚煤層偽頂極易垮落、頂板難以管理的煤層，采取措施后可采用走向長壁全部垮落法開采，并能取得安全、高效、低成本、低灰分的良好效益。

將沿空掘巷煤柱寬度按照沿采場邊緣的塑性區(qū)、煤柱側(cè)幫錨桿支護(hù)作用區(qū)和安全余量三部分之和作出了初步確定,采用極限平衡理論計算了采場邊緣的塑性區(qū)寬度,利用自穩(wěn)隱形拱理論確定了幫錨桿支護(hù)作用區(qū),并通過midas數(shù)值模擬獲得了最佳煤柱寬度。根據(jù)自穩(wěn)隱形拱理論對沿空掘巷順槽進(jìn)行了支護(hù)設(shè)計,為復(fù)合頂板中厚煤層下沿空掘巷支護(hù)提供了理論依據(jù)。

針對某礦深部采區(qū)區(qū)段煤柱寬度及巷道支護(hù)方案的設(shè)計難題,首先對區(qū)段煤柱的影響因素進(jìn)行分析,運(yùn)用深井厚煤層綜放工作面窄煤柱沿空掘巷技術(shù),對該礦1303軌道順槽與上區(qū)段采空區(qū)之間留設(shè)的窄煤柱寬度進(jìn)行計算,進(jìn)而設(shè)計出1303軌道順槽的永久支護(hù)方案,并進(jìn)行了實踐應(yīng)用及圍巖變形量觀測,保障了沿空巷道圍巖的有效控制,實現(xiàn)了預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

本文以兩渡煤礦21015運(yùn)輸巷掘進(jìn)為背景,通過分析斷層對煤礦安全生產(chǎn)的影響及礦井掘進(jìn)過程中過斷層所采取的技術(shù)措施,詳細(xì)介紹了21015運(yùn)輸巷通過斷層采取的方法、施工參數(shù)及相應(yīng)的支護(hù)參數(shù),為具有類似條件的工作面的掘進(jìn)提供了技術(shù)借鑒。

通過研究和實踐,分析巷道變形原因,應(yīng)用新型成套支護(hù)技術(shù),解決支護(hù)軟弱特厚復(fù)合頂板支護(hù)問題,提高了支護(hù)的可靠性,改變了傳統(tǒng)的支護(hù)方式,取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。