《采空区上覆岩层位移稳定时空规律与巷道维护技术》
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中图分类: | TD325 |
完成/联系人 | 周卫金 杨永刚 张永国 杨张杰 朱乐章 王波 宣啸 余大军 刘东风 常国清 |
来源省份: | 安徽 |
完成单位: | 淮北矿业(集团)有限责任公司 安徽省煤炭科学研究院 淮北矿业股份有限公司 |
所属部门: | 淮北市科技局 |
科研日期: | 2017 |
研究行业: | 工程和技术研究与试验发展 |
研究主题: | 巷道支护,位移稳定时空规律,煤矿开采, |
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联系地址: | 安徽省淮北市人民路276号 |
传媒
随着开采深度的加大,淮北矿区大部分矿井升级为煤与瓦斯突出矿井,按照国家能保尽保的防突开采原则,必须优先开采不突出或弱突出的煤层作为强突出煤层的保护层。为解决高瓦斯低透气性煤层群规模化安全开采问题,淮北矿区桃园、朱仙庄、芦岭等矿根据实际情况,形成了优先开采下组煤(6或10煤层)为中组煤解突的开采模式(中组煤与下组煤层间距60~80m),但下组煤开采后矿压显现规律,特别是下组煤开采后,其上覆中组煤层稳定的时间规律,对中组煤的生产准备与开采安排至关重要。为此亟需研究下保护层开采与上部中组煤层稳定之间的时空规律,为矿井优化生产组织、生产准备提供技术支撑。
同时,随开采年限延长,淮北矿区部分矿井如朔里、朱庄等矿相继进入衰老期,为提高资源回收率、延长矿井服务年限,逐渐进入各类保护煤柱、边界煤柱开采阶段,处于其上的各类永久巷道不可避免的受到采动影响,同位于解放层开采采动影响范围内的被保护层巷道一样,巷道支护的对象均不再是完整的岩体,而是可能已经出现离层、断裂甚至破碎的岩体,巷道围岩控制极为困难,亟需研究该类巷道的安全施工与支护技术问题。因此,研究采空区上覆岩层位移稳定时空规律及动压蹬空巷道维护技术,是关系到淮北矿区安全持续开采的一个亟待解决的关键技术课题。
该项目在淮北矿业集团科技攻关项目“回采煤柱工作面上覆岩层移动时空规律与巷道维护技术研究”的支持下,系统分析了卸压开采顶板覆岩的裂隙演化及破坏特征;建立了大型三维数值计算模型及平面应变相似模拟模型,集成创新了光纤光栅微位移、应力测量、摄影测量等系统,结合现场实测揭示了下组煤开采上覆岩层位移稳定时空规律,研究了位于竖向三带、横向三带不同区域内的巷道破坏特征;研发了锚索顶进器、叶片式搅拌锚索、拉力分散型锚索、锚索组合构件箱型梁等新产品,提高了锚索支护巷道的可靠性;在攻克锚索内锚、外锚强化技术、浅深孔立体注浆等系列关键技术的基础上,提出采前预加固保持巷道有效断面,采后立体分步注浆重构围岩技术,形成了适用于复杂应力环境下蹬空巷道的围岩控制成套技术。
该研究课题取得国家发明专利2项,实用新型专利2项;在国内中文核心期刊发表论文8篇。
该项目研究成果在淮北朱庄煤矿、朔里煤矿、朱仙庄煤矿、桃园煤矿以及淮南朱集东煤矿等多对矿井进行了推广应用,形成了煤矿上行开采蹬空巷道围岩稳定控制技术体系,效果显著。近两年来,应用该项目技术成果累计为企业节省巷道支护投入和煤炭生产成本近2亿元,取得了良好的经济和社会效益。
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