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深部煤柱留巷“卸-支-注”协同控制原理及实践

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采矿与安全工程学报 2020年第5期37卷 881-889页

作者：付玉凯张镇王涛天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

针对深部煤柱留巷围岩控制难题,在分析煤柱留巷围岩破坏机制的基础上,建立煤柱留巷力学模型,分析支护力、采动应力、煤岩体力学属性与莫尔圆间的相互关系,提出深部煤柱留巷"卸-支-注"协同控制原理。通过对煤柱上方支承压力进行人工调控... 详细信息

针对深部煤柱留巷围岩控制难题,在分析煤柱留巷围岩破坏机制的基础上,建立煤柱留巷力学模型,分析支护力、采动应力、煤岩体力学属性与莫尔圆间的相互关系,提出深部煤柱留巷"卸-支-注"协同控制原理。通过对煤柱上方支承压力进行人工调控,降低支承压力峰值和转移应力峰值位置,使其远离煤柱留巷,降低煤柱留巷的采动应力;对破碎围岩进行强力支护,增加巷道围岩的支护力,提高煤柱留巷围岩自承载能力;对煤柱留巷破碎围岩进行注浆改性,提高煤柱留巷围岩内聚力和内摩擦角等力学参数,有效改善煤岩体力学属性,使煤岩体由极限平衡状态过渡至弹性安全状态。通过协调"卸压-支护-注浆"三者的时空关系,使留巷结构体形成合理的能量耗散机制,使留巷结构体由不稳定状态转变为稳定状态。现场应用结果表明:采用"卸压-支护-注浆"协同控制技术后,煤岩体强度提高34.45%,锚索受力降低50%以上,煤柱留巷两帮移近量降低40.79%,顶底板移近量降低69.80%。"卸压-支护-注浆"协同控制技术有效改善了煤柱留巷的围岩力学属性和应力状态,实现了对王坡矿深部煤柱留巷围岩稳定的有效控制。

关键词：深部煤柱留巷水力压裂注浆加固高强支护

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煤柱留巷“卸压-支护”协同控制技术及实践

煤炭技术 2021年第10期40卷 14-18页

作者：张红军石裴郭伟山西晋能控股集团有限公司山西大同037000 陕西省一八六煤田地质有限公司西安710021 陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿陕两宝鸡721000

为解决煤柱留巷围岩强烈变形难题,采用理论分析与现场测试相结合的方法,分析了深部煤柱留巷围岩变形破坏机制,提出了煤柱留巷"压裂卸压-强力支护"协同控制原理。在井下进行了现场试验,试验结果表明:煤柱留巷"压裂卸压-强力支护"协同控... 详细信息

为解决煤柱留巷围岩强烈变形难题,采用理论分析与现场测试相结合的方法,分析了深部煤柱留巷围岩变形破坏机制,提出了煤柱留巷"压裂卸压-强力支护"协同控制原理。在井下进行了现场试验,试验结果表明:煤柱留巷"压裂卸压-强力支护"协同控制技术能有效控制煤柱留巷围岩变形,与未试验段相比,两帮移近量降低73.3%,顶底板移近量降低85.7%。水力压裂技术降低了煤柱上方的应力峰值,转移了应力峰值位置。

关键词：煤柱留巷压裂卸压强力支护动压巷道围岩控制

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综放面小煤柱留巷理论与试验研究

综放面小煤柱留巷理论与试验研究

作者：李庆忠山东科技大学

学位级别：硕士

为解决目前综放沿空送巷系统存在的岩石工程量大、顺槽单巷长距离掘进施工及通风困难等问题，研究提出了厚煤层综放工作面小煤柱留巷双巷布置系统。论文首先根据综放采场矿压观测资料，对综放面顶煤及顶板结构与运动特点、采空区侧向顶... 详细信息

为解决目前综放沿空送巷系统存在的岩石工程量大、顺槽单巷长距离掘进施工及通风困难等问题，研究提出了厚煤层综放工作面小煤柱留巷双巷布置系统。论文首先根据综放采场矿压观测资料，对综放面顶煤及顶板结构与运动特点、采空区侧向顶煤与顶板变形规律进行了探讨，为留巷设计提供了依据;然后采用理论分析、数值模拟等方法综合研究了留巷煤柱稳定性及变形破坏规律和留巷锚网加固原理，针对兴隆庄矿3302综放面条件提出了合理煤柱尺寸和留巷支护控制方案，并进行了现场实施，全面地对留巷表面位移、深部基点位移、顶板离层、锚杆受力及加强单体支柱受力进行了观测，较好地掌握了综放留巷变形规律、锚杆受力变化规律及侧向压力影响范围等，为综放面小煤柱留巷双巷布置及巷道支护积累了宝贵的第一手资料，为其在合适条件下推广应用提供了有益的参考。

关键词：综放工作面煤柱留巷数值模拟煤柱宽度锚网支护矿压观测

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煤柱留巷水力压裂参数对卸压效果的影响

工矿自动化 2020年第8期46卷 58-63页

作者：张镇中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中国煤炭科工集团有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

针对煤柱留巷围岩变形控制采用的水力压裂卸压技术,为确定水力压裂参数,以山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司长平煤矿43122煤柱留巷为研究对象,利用平面离散元UDEC软件对水力压裂钻孔压裂次数和压裂位置对卸压效果的影响进行了数值模... 详细信息

针对煤柱留巷围岩变形控制采用的水力压裂卸压技术,为确定水力压裂参数,以山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司长平煤矿43122煤柱留巷为研究对象,利用平面离散元UDEC软件对水力压裂钻孔压裂次数和压裂位置对卸压效果的影响进行了数值模拟。结果表明:压裂分段长度越大,相应压裂次数越少,水力压裂对顶板的弱化效果越差,压裂分段长度以不超过4 m为宜;压裂钻孔位于下区段工作面煤柱侧时会引起煤柱应力升高,压裂钻孔位于上区段工作面采空区侧和煤柱上方时均能实现煤柱应力降低,其中压裂钻孔位于上区段工作面采空区侧时卸压效果最明显。根据数值模拟结果确定的水力压裂参数进行了现场试验,结果表明,采用水力压裂卸压后,煤柱留巷围岩变形稳定期较未压裂时缩短33.3%,煤柱留巷顶底板移近量和两帮移近量较未压裂时分别降低63.5%和45.5%,煤柱留巷围岩变形量显著减小。

关键词：煤柱留巷水力压裂围岩变形卸压压裂次数压裂位置

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德顺矿煤柱留巷水力压裂弱化顶板技术研究

煤 2023年第6期32卷 1-5页

作者：崔树文山西焦煤西山煤电德顺煤业有限公司山西吕梁033000

为了在德顺煤业11106工作面开展煤柱留巷工程,采取水力压裂卸压技术抑制围岩变形,通过UDEC软件数值模拟影响卸压效果的因素——压裂次数和压裂位置。模拟结果发现:分段压裂距离越大,则压裂次数越少,切顶卸压效果越不理想,分段压裂距离... 详细信息

为了在德顺煤业11106工作面开展煤柱留巷工程,采取水力压裂卸压技术抑制围岩变形,通过UDEC软件数值模拟影响卸压效果的因素——压裂次数和压裂位置。模拟结果发现:分段压裂距离越大,则压裂次数越少,切顶卸压效果越不理想,分段压裂距离最好小于4 m;在上区段工作面采空区侧布置压裂钻孔时,煤柱应力下降幅度达到15.1%.现场试验发现:压裂试验区巷道比非压裂试验区的巷道变形稳定期减小32.8%,两帮移近量下降达45.5%,顶底板移近量下降达63.1%,显著降低了煤柱留巷围岩变形量,卸压效果明显。

关键词：煤柱留巷水力压裂弱化顶板围岩变形卸压

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黄陵二号煤矿厚煤层留巷围岩变形特征分析

陕西煤炭 2024年第4期43卷 29-32,48页

作者：马晓博高文博鲍银辉张宏升陕西黄陵二号煤矿有限公司陕西延安727307

厚煤层煤柱留设宽度对煤炭资源回收率与围岩稳定性具有重要影响。为黄陵二号煤矿煤柱留设合理宽度,运用数值模拟方法与现场实测技术,对不同煤柱留设宽度的围岩应力进行分析,并对锚索应力、顶板离层量的演化趋势进行监测。结果表明,煤柱... 详细信息

厚煤层煤柱留设宽度对煤炭资源回收率与围岩稳定性具有重要影响。为黄陵二号煤矿煤柱留设合理宽度,运用数值模拟方法与现场实测技术,对不同煤柱留设宽度的围岩应力进行分析,并对锚索应力、顶板离层量的演化趋势进行监测。结果表明,煤柱尺寸在12~18 m时应力峰值与位移峰值变化范围最小,最终确定煤柱尺寸为15 m。工程监测表明,回采动压超前影响范围为220 m,工作面距离四联巷的-50 m到75 m范围为矿压快速显现阶段。工作面回采过后50 m,锚索应力与顶板离层量趋于稳定状态,验证了黄陵二号煤矿303工作面的煤柱留巷稳定性满足围岩的支护控制需求。

关键词：厚煤层煤柱留巷回采动压矿压监测围岩变形

水平割缝和顶板压裂复合作用下煤柱卸压效果数值模拟分析

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煤矿安全 2021年第4期52卷 194-200页

作者：徐军见瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

针对多巷布置工作面回采过程中煤柱应力集中程度大、巷道变形量大的问题,采用水平割缝+顶板压裂的双重手段对煤柱和顶板进行弱化卸压,旨在降低煤柱承载的应力水平,改变应力分配比例,使应力集中区向实体煤深部转移。在对煤柱留巷侧向顶... 详细信息

针对多巷布置工作面回采过程中煤柱应力集中程度大、巷道变形量大的问题,采用水平割缝+顶板压裂的双重手段对煤柱和顶板进行弱化卸压,旨在降低煤柱承载的应力水平,改变应力分配比例,使应力集中区向实体煤深部转移。在对煤柱留巷侧向顶板破断结构与应力分布情况以及水平割缝和顶板压裂复合作用下的煤柱卸压机理分析基础上,以纳林河二号矿井为研究对象进行了数值模拟分析,分析结果表明:采取割缝间距2 m+临巷侧保留5 m煤柱不割方案,应力向实体煤侧转移,实体煤侧承压范围主要在1~15 m范围内,相较于未采取任何卸压措施应力降低约30%;采取超高压水力割缝+压裂断顶方案后,保护煤柱侧应力大幅降低,基本处于原岩应力状态,不存在应力集中,应力相较于未采取任何卸压措施降低47%。

关键词：水平割缝顶板压裂煤柱留巷卸压数值模拟

深井厚煤层坚硬顶板强动压巷道围岩控制技术研究与应用

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中国矿业 2020年第2期29卷 106-111页

作者：范明建林健赵忠证张镇孟宪志天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采设计研究分院北京100013 中煤西北能源有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

以深井厚煤层坚硬顶板强动压巷道支护为工程背景,在对矿井巷道围岩地质力学测试、初始支护巷道效果评价、回采超前应力监测结果分析的基础上,提出强动压影响留巷巷道加强支护与坚硬顶板切顶卸压技术相结合的综合围岩控制技术方案,有效... 详细信息

以深井厚煤层坚硬顶板强动压巷道支护为工程背景,在对矿井巷道围岩地质力学测试、初始支护巷道效果评价、回采超前应力监测结果分析的基础上,提出强动压影响留巷巷道加强支护与坚硬顶板切顶卸压技术相结合的综合围岩控制技术方案,有效控制了强动压巷道围岩的变形破坏,降低了回采期间巷道维修量,为工作面尾巷的二次复用和矿井安全高效生产提供了技术支持。

关键词：深井厚煤层坚硬顶板强动压影响煤柱留巷围岩控制