针对目前大直径管道井施工存在的效率低、安全性和经济性差等问题,提出了反井钻机一次成井工艺,介绍了表土层开挖、导孔、扩孔、锚网喷支护、井筒管路安装等施工过程及施工要点。实践表明,反井钻机施工上庄管道井,井筒施工进度、质量、管路安装质量和工程费用优势明显,为大直径管道井施工方案选择提供有利参考。
同煤集团马脊梁煤矿的巷道锚杆支护设计一般采用工程类比法,设计思路保守,既不能保证有效的支护强度,又影响掘进支护的效率。为了加强支护效果,根据马脊梁矿的地质条件和矿压特点,提出了优化方案,用数值模拟的方法进行了理论验证。实践证明该方案能够降低围岩变形程度,提高稳定性。
以山西温庄煤矿21505工作面回风巷地质条件为基础,对掘进巷道过断层技术与顶板控制措施进行了研究,提出采用松动爆破的工艺方法来通过断层,并采用注浆+交错密集钢带+架棚联合支护措施来控制顶板。现场实践结果表明,巷道过断层效率有了明显的提升,过断层期间无冒顶等情况出现。
针对2204巷过F5断层时出现顶板破碎、下沉、巷帮收缩、底板鼓起等现象,提出了“高预应力恒阻锚索桁架支护+双梁梯形钢棚支护”联合加强支护设计。采取联合支护措施后,断层应力区顶板下沉量控制在0.12m以下,巷帮移近量控制在0.31m以下,底鼓量控制在0.25m以下,保证了巷道成型率,加快了巷道掘进速度。
以红四煤矿深井高应力巷道支护为例,在研究地应力状态、围岩强度、岩石成分的前提下,通过数值模拟方式确定了高预应力高强度高刚度锚杆锚索联合支护方案。通过对试验巷道变形移近量监测发现,两帮移近变形呈稳定状态的时间提前,巷道顶底板变形状况有所改善。
为了提高软岩巷道破碎顶板稳定性,降低破碎顶板支护强度,提高支护效果,实现全锚支护,对三盘区2310巷掘进期间顶板破碎原因进行分析,提出了管式锚杆注浆技术。实际应用发现,该支护技术控制了顶板破碎,使顶板下沉量控制在0.14m以下,锚杆失效率控制在3%以下,取得显著成效。
根据山西四明山煤矿掘进巷道过已采工作面采空区的条件,将掘进巷道过采空区分为三个阶段,依据不同阶段的巷道围岩变形特点,提出锚杆-锚索-金属网-钢带-金属钢支架联合支护方法,并提出巷道围岩喷浆和工作面超前注浆加固的方法,使掘进巷道安全快速地通过采空区,对其他类似的整合矿井煤层巷道施工具有一定参考性。
为了解决工作面过断层期间煤层倾角变化及围岩破碎导致支架易出现倾倒、煤壁片帮及顶板冒顶的问题,结合义城煤业18201工作面情况,分析了煤层倾角增大时支架防倾倒技术措施和过断层方法及煤壁片帮控制技术措施。采取相应措施后,保证了支架稳定,工作面的煤壁片帮次数、范围、深度等都明显降低,确保工作面安全回采。
沿空留巷的推广应用,可以回收传统工艺留设的区段煤柱,提高资源回收率。大兴煤矿2202工作面沿空留巷,北采用锚索+工字钢梁+单体支柱联合支护。应用结果表明,该施工方式有利于沿空留巷的稳定,有利于施工安全,提高了经济和社会效益。
针对镇城底矿8#煤层大倾角松软复合顶板巷道原支护方式存在的巷道围岩变形量大、支护效果差、支护成本高等问题,结合矿井实际条件,采用理论计算方法对支护参数进行设计,对支护材料进行选型,并进行了工业性试验,得出复合顶板条件下巷道围岩变形和破坏特征,为镇城底矿28105工作面巷道支护设计提供科学依据。
照金煤矿1090轨道大巷变形严重,为保证巷道可服务于矿井下阶段开采,结合1090轨道大巷现状和煤层地质条件,分析轨道大巷变形原因,基于巷道修复原理,提出大巷修复方案。研究结果表明:分次施工可保证维修期间巷道的正常使用,又能实现最终修复目的,且施工效率高,现场应用效果显著,围岩变形得到有效的控制。
为有效开采“三下”呆滞厚煤层,保障安全高效生产,结合天裕煤矿的工程地质构造、煤层赋存条件等,提出采用厚煤层充填综采法。通过充采工作面的合理布置,采用伪斜仰采的方式开采,工作面采用“采二充一”的方式连续作业,利用膏体充填材料进行架后充填,充填体平均强度达7.1MPa,地表下沉量仅为5mm,经济效益显著。
为研究煤矿孤岛工作面巷道控制技术,以潞宁煤矿22116孤岛工作面回风巷为工程背景,基于工程类比法,通过理论分析和计算,对巷道破坏机理和控制技术展开研究。研究结果表明:孤岛工作面巷道失稳主要是由于两侧采空区使巷道上覆顶板产生T型结构破坏,设计的巷道控制方案使巷道围岩变形明显下降,提高巷道稳定性。
为解决沿空留巷的大变形问题,提出了高水材料巷帮充填技术。从理论分析、现场试验及经济分析等方面,考察高水材料沿空留巷的实施效果。结果表明,该技术具有较好的应用效果,两帮移近量不大于500mm,顶底板移近量不大于1200mm。
为了保证8303辅运巷过断层期间顶板稳定,提高巷道过断层的掘进效率,分析了断层带围岩力学参数,提出了全长锚注支护技术,巷道在0~25d范围内围岩变形逐渐降低,在25d后顶底板、巷帮变形趋于稳定,顶板最大下沉量控制在0.24m以下,巷帮最大移近量控制在0.29m以下,与巷道完整阶段变形量相差不大,具有显著应用成效。
为探究动压煤巷区段煤柱支承压力的分布特征及规律,对新元煤矿东四正巷煤柱矿山压力进行了现场实测。结果表明:超前支承压力的影响范围为52m,峰值为44MPa,应力集中系数为3.2。FLAC3D数值模拟分析表明,310103工作面回采过程中巷帮0~6m范围内为侧向水平应力降低区;剪切应力破坏范围不大,最大应力值为5.5MPa。
辛置煤矿10-430运输巷掘进早期巷道变形破坏明显,通过现场勘测调研、实验室物理力学试验、理论分析计算等方法,分析巷道围岩失稳破坏的原因,优化设计锚杆的预紧力为40kN,锚索的预紧力为125kN,并适当地增加锚杆锚索的支护密度。现场应用表明,巷道的变形量和变形速度得到有效控制。
针对长沟煤矿15121回风巷过X1陷落柱期间掘进速度慢、顶板维护难度大、巷道成型率差等技术难题,提出了“注浆+超前水平恒阻锚索+双梁锚棚”联合加强支护措施。应用结果表明,联合支护技术提高了顶板稳定性,控制了顶板破碎、下沉现象,巷道掘进速度提高至5.7m/d,取得了显著应用成效。
针对西铭矿42206工作面皮带巷沿空留巷巷旁充填体特性及配套施工设备进行研究,通过力学分析巷旁充填体的作用机理,计算得到皮带巷充填体的切顶阻力为1342kN/m,确定了充填体长度为3.2m,高度为2.0m,宽度为1.6m,并确定了具体充填施工工艺及配套设备布置。
采用实验室试验、理论分析计算及数值模拟等方法,设计采用锚杆锚索联合支护方式对龙顶山煤矿1501运输顺槽进行支护,确定主要参数。现场应用后进行围岩位移监测,1501运输顺槽顶板最大下沉量为16.5mm,两帮移近量最大为15mm,取得了良好的支护效果。
1208运巷在过F4断层时,巷道顶板出现破碎、下沉以及局部冒顶现象,不仅降低了巷道掘进效率,而且威胁施工安全。通过分析原巷道支护设计存在的主要问题,对原支护进行优化,提出了“注浆锚棚+纵向桁架锚索”等联合支护措施。通过实际应用效果观察发现,支护设计优化后,加强了顶板稳定性,防止了顶板冒落事故发生。
239综放工作面掘进期间为躲避落差较大的断层及保证资源回收,摒弃了传统的四边形工作面,采取了多边形工作面布置,回采过程中逐架减撤支架。本文通过对综放工作面减撤支架过程中上端头支护技术的研究,为综采(放)类似工作面的端头支护提供了经验。
为了缓解矿井采掘接替紧张局面,宏阳煤矿采用沿空留巷技术,对12102运输顺槽采取顶板超前采面打设锚索梁、顶板超前预裂爆破,留巷段采用“钢梁+单体液压支柱”的方式进行巷道支护。该技术现场应用后,减少了巷道掘进工程量,减少了煤炭损失,增加了经济效益,降低了职工劳动强度,有利于采掘接替。
为解决掘进成本较高、接替紧张等问题,基于1226工作面地质条件,对运输巷进行切顶卸压沿空留巷设计,主要包括切顶预裂缝、恒阻大变形锚索和巷道支护参数的设计,取得较好效果。
为了保证9109回风顺槽安全快速过X0陷落柱,保证过陷落柱期间顶板稳定性,七一煤矿通过技术研究,采用导硐分层爆破施工工艺,提出了“撞楔超前支护+注浆锚棚支护”联合加强支护措施。通过实际应用,过陷落柱期间顶板未发生冒落现象,顶板下沉量控制在0.13m以下,取得了显著成效。
为防止311盘区11-2^#层工作面掘进及采煤过程中造成近距离煤层的漏顶事故发生,通过优化工作面布置方式、掘进期间支护形式及参数,制定工作面开采期间的回采工艺及顶板管理措施,在生产实践过程中总结了一套安全可靠的极近距离煤层采掘技术,对近距离煤层开采有一定的指导意义。
九里山针对矿井瓦斯压力大、含量高、透气性差的特征,实施了穿层钻孔水力冲孔增透措施,采用压降法考察实施该措施后的煤层有效抽采半径。结果表明,冲孔强度不小于0.4t/m水力冲孔条件下,预抽180d时钻孔有效抽采半径约为3.98m,335d可将有效抽采半径(3.98m)范围内瓦斯含量抽采至6m^3/t以下。若以180d抽采期进行计算,抽采半径则不应大于3.32m。
为保证安全开采高瓦斯工作面,在分析王村煤业8106工作面地质及瓦斯来源的基础上,针对割煤过程本煤层瓦斯涌出量及本工作面采空区瓦斯涌出,采用专用回风巷,形成“U+I”型风排瓦斯法治理上隅角瓦斯。利用瓦斯抽放泵抽排邻近8108采空区气体,回采期间工作面抽采瓦斯7634m3/d,实现了工作面安全回采。
为了解决低瓦斯矿井高瓦斯区域工作面瓦斯治理的问题,针对四侯煤业3105工作面在回采期间需通过多个地质异常区域,存在工作面上隅角瓦斯超限的隐患,通过建立瓦斯监测体系,采取上隅角切顶控制悬顶、上隅角瓦斯抽放及高位钻孔抽采等瓦斯治理技术措施,可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题。
高负压条件下,掘进工作面进风联络巷风门开启困难,人员、车辆通行不便,且风门穿墙风筒受风压影响,风筒容易被吸瘪,严重影响掘进工作面通风,降低工作面风量。针对以上问题采取安装风门气动开关装置的措施,并通过更换负压风筒、增设风筒控风装置实现高强度局部通风,从而提高通风可靠性。
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