【摘 要】
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新疆地区井工煤矿大多采用40 m及以上宽煤柱,虽解决了某一单种灾害,但随之带来的自然灾害也接踵而来,例如冲击地压、水、火、瓦斯、顶板等自然灾害,甚至多种灾害耦合并存的现象也逐渐体现.疆内多数煤矿对于复合灾害并存基础上的小煤柱护巷技术一项空白,未开展有效的复合灾害防控技术研究.本文结合硫磺沟煤矿小煤柱掘进实际,通过优化采区区段煤柱尺寸,采用小煤柱护巷技术,对倾斜煤层掘进期间冲击地压、火、瓦斯、水等复合灾害进行治理,实现了灾害有效治理、掘进单进水平提升,并释放了煤炭资源.
【机 构】
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兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿,新疆 昌吉 831100
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新疆地区井工煤矿大多采用40 m及以上宽煤柱,虽解决了某一单种灾害,但随之带来的自然灾害也接踵而来,例如冲击地压、水、火、瓦斯、顶板等自然灾害,甚至多种灾害耦合并存的现象也逐渐体现.疆内多数煤矿对于复合灾害并存基础上的小煤柱护巷技术一项空白,未开展有效的复合灾害防控技术研究.本文结合硫磺沟煤矿小煤柱掘进实际,通过优化采区区段煤柱尺寸,采用小煤柱护巷技术,对倾斜煤层掘进期间冲击地压、火、瓦斯、水等复合灾害进行治理,实现了灾害有效治理、掘进单进水平提升,并释放了煤炭资源.
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采用理论分析方法对沿充留巷与沿空留巷二者巷道顶板压力进行计算对比分析.结果表明:沿充留巷与沿空留巷相比,在具有沿空留巷优势的同时,对采空区顶板有减压降沉的特点.计算沿空留巷顶板压力为P=212.94～358.54 MPa,沿充留巷顶板压力为P=161.98～256.62 MPa.可以看出充填体对采空区覆岩产生支撑力,有效减缓顶板下沉量,降低顶板压力.以金谷煤矿为工程背景,基于沿充留巷顶板压力理论计算值以及矸石充填开采技术特点,对巷道进行组合支架留巷、辅助支护以及巷旁注浆加固综合设计有效控制11101工作面
塔山煤矿工作面原有设计采用预留宽煤柱的方式,通过井下回采实践表明,此煤柱留设方式会造成煤炭资源损失率高达26％,且不利于巷道围岩的维护,工作面开采过程中明显发现巷道受到应力挤压导致的围岩变形现象,并且巷道冒顶现象时有发生.基于上述背景,采取理论计算结合数值模拟推演计算的分析方法,明确了适合塔山煤矿赋存条件的8117综放工作面煤柱宽度为8 m.8117综放工作面通过采用留设小煤柱技术以来,有效地避免了宽大煤柱引起的围岩移进量大,进而导致巷道围岩变形严重的问题,且将煤炭损失率降低至12％,避免了煤炭资源的浪费
本文对倾斜煤层顶煤开采的顶板移动特征进行研究,建立了倾斜煤层支护与围岩稳定性的力学模型.并对顶板移动和支护稳定性进行了数值计算和现场观测,提出了关键的控制措施.结果表明:裂隙首先出现在中上部顶板,并在倾斜煤层放顶煤中向上延伸,在中上应力集中区出现规则和不规则的垮落带,最终形成不对称的垮落拱.中上部工作面支护荷载大于中下部工作面,上部支座动荷载系数较大,支座前部的荷载大于支座后部的荷载,导致支座稳定性差.支护围岩系统的稳定主要取决于上部支护的稳定.
为了使双鸭山矿区煤炭资源最大程度地被采掘,减少资源浪费,提高矿井效益,延长矿井服务年限及促进矿井安全生产,以双鸭山矿区3个缓倾斜中厚煤层综采工作面为工程背景,对切顶卸压无煤柱开采技术进行深入探索,经过实际的检验证明,在双鸭山矿区缓倾斜中厚煤层中,采用切顶卸压技术进行沿空留巷,技术可行,经济合理,工艺简单,成巷率高.
庞庞塔矿10号煤为特厚煤层,为提高煤炭资源的回收率,在10-101工作面进行沿空掘巷的研究.理论计算和数值模拟表明,在工作面回采后,两端头塑性区的宽度为6.5～9.5 m,并且随着煤柱宽度的增大,区段保护煤柱中弹性核区范围增大,由此确定10-1012巷的区段保护煤柱宽度为9.0 m.现场应用表明,10-1012巷沿空掘巷巷道表面位移小、深度基点稳定.
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