巷道锚杆(索)分次支护技术研究与应用

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分析了巷道围岩变形破坏类型,并根据地层压力效应,将围岩失稳的作用机理分为变形压力机理、松动压力机理和膨胀压力机理;阐明了巷道锚杆(索)分次支护技术的基本原理,并在陕西美鑫矿业有限公司冶坪煤矿1308运输顺槽掘进工作面布置2个对比试验段,对分次支护的支护效果进行评价,结果表明,采用分次支护技术的巷道顶板位移量稍大,但仍在合理范围内.分次支护技术可有效提高掘进效率,降低支护成本,具有极大的工程价值.
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采空区发生煤炭自燃不仅会威胁到工人的安全,还会引发瓦斯爆炸,造成严重后果.注氮防灭火技术作为煤层自燃防治手段之一,可以降低采空区内部氧气的浓度,缩小氧化带范围,降低事故率.本文对红旗煤矿1510辅助巷火区治理工作的成功经验进行总结分析,分析了氮气防灭火作用原理,通过分析1510辅助巷火区注氮方案,观测注氮后的数据,分析注氮前后火区的变化规律,从而得到一套安全可靠的同类型火区的注氮防灭火技术.
针对煤炭开采过程中出现的突水事故,采用RFPA数值模拟软件建立采动模型,对底板裂隙破断过程和声发射进行模拟,研究煤层底板采动裂隙扩展突水通道,结果表明:离断层越近,断层内水压导升高度越高,断层出现活化,裂隙扩展发育,最终贯通形成导水通道,在进行注浆改造后,单个钻孔的最大涌水量为8 m3/h,说明注浆加固防治水效果较好,能确保工作面的安全回采.
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针对同发东周窑煤业有限公司井下5100回风顺槽煌斑岩侵入引起掘进时即发生锚杆、锚索断裂的问题.在测试东周窑煤矿煤岩体强度和结构的基础上,通过ANSYS数值模拟软件对巷道的稳定性进行分区,确定出2400 mm的锚杆长度和100 kN的预紧力,并结合现场实际提出了5100回风顺槽支护设计方案,现场应用后支护效果良好.
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针对一般防灭火技术和材料存在防灭火效果差、成本高、使用中易损坏设备且产生有毒有害气体损害人员身体健康等问题,提出用一种固定泡沫防灭火材料封堵密闭采空区防止煤层自然发火的技术.通过对固体发泡材料的原料A和发泡剂B的配比量进行试验对比分析,得出在不添加沙子条件下,原料A与B的最佳配比量为1:1.2,最大发泡倍数为16.73;在添加沙子条件下,能够降低材料成本投入.现场应用结果表明,该种发泡材料能够对工作面采空区进行有效封堵密闭,达到防止采空区自然发火和瓦斯集中涌出的目的.
为了提高汾西煤矿瓦斯抽采效率,在汾西煤矿1513下巷底板抽放巷、1515下巷底板抽放巷以及1511采区分别施工一个流量测试钻孔,用来考察水力冲孔抽采半径.研究结果表明:采用流量法与瓦斯含量法考察结果基本一致,为保证瓦斯抽采的可靠性和安全性,选择较小的测试结果作为煤层的有效抽采半径.研究结果可为汾西煤矿15号煤层瓦斯抽采设计提供依据.
为有效降低15506工作面的瓦斯含量,保障本煤层预抽效果,采用Fluent数值模拟软件进行抽采钻孔参数模拟分析,基于模拟结果得出抽采负压、抽采时间及钻孔直径与瓦斯抽采效果间的关系,结合工作面瓦斯赋存特征进行大直径长钻孔瓦斯抽采方案设计,并在抽采方案实施期间进行抽采数据监测分析.结果表明:大直径长钻孔抽采方案实施后,预抽区域瓦斯含量大幅降低,瓦斯抽采效果显著.
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为解决寺河矿5303大采高工作面在末采阶段出现的片帮、冒顶问题,通过分析大采高工作面煤壁破坏机理,提出深孔注浆加固技术.通过对末采段深孔注浆钻孔及注浆方案设计、注浆材料及设备选取,工程实践效果表明:实施深孔注浆后末采段煤柱的煤体结构强度得以增强,工作面两巷及回撤巷围岩变形速率减缓,回采期间片帮次数由每班11次降低至每班6次,最后的50 m仅用时8 d便顺利回采结束,未发生较大片帮及冒顶事故,保证末采阶段工作面的推进度,实现末采段的安全生产及回采设备的顺利回撤.