摘要：针对我国煤矿岩巷掘锚失衡、成巷效率低问题,采用理论分析、仿真模拟及现场试验的方法,开展了煤矿巷道全断面硬岩掘进机盾构法施工适应性及系统匹配性分析,提出了影响立井煤矿巷道盾构法施工效率的四个关键因素,包括设备出入立井、快速组装与运输、轨迹控制及快速支护。结合矿井现有条件,设计了井下大型硐室设备组装与拆卸平台,优化了施工工艺,形成了集掘、支、装、转、运、喷多工序协调统一的盾构施工技术体系。研究成果在阳泉新景煤矿岩巷掘进中首次成功应用,实现了最高月进尺608m,最高日进尺31.5m,创造了煤矿单次掘进、一次成巷3490m的水平,大幅提高了岩巷成巷效率,缩短了矿井准备周期,取得了显著技术经济效益。

摘要：对于集中煤柱与采空区下松软煤层复合顶板大采高开采工作面,其煤壁及顶板稳定性较差,开采过程中经常发生煤壁片帮、架前冒顶事故。以新元煤矿9104工作面为研究对象,采用现场实测、数值模拟、观察统计等方法对复合顶板大采高工作面在集中煤柱与采空区下矿压规律进行研究,结果表明:(1)集中煤柱区下支架压力严重偏低,顶板来压极不明显,煤壁片帮与顶板漏冒严重;采空区下工作面支架压力较高,顶板来压十分明显,安全阀开启频繁,煤壁与顶板完整性相对较好;(2)集中煤柱下顶板峰值应力集中系数为1.53~1.92,平均为1.65,集中煤柱边缘区下、采空区下平均顶板应力降幅分别达到82.2%、95.7%。

摘要：针对近距离煤层迎采动工作面沿空掘巷巷道在掘进过程中受到上层煤遗留煤柱、上区段工作面超前支承压力、滞后支承压力及采空区侧向支承压力的多重扰动导致的维护难题,采用理论分析和数值计算方法分析巷道各阶段受力特征,制定相应支护方案。通过井下工业性试验与全过程矿压监测,验证支护方案合理性,确定各阶段扰动具体范围及煤柱塑性破坏范围,从而为下一工作面巷道布置提供依据。

摘要：为解决葫芦素煤矿临空巷道回采期间的冲击地压问题,采用理论分析方法,研究了煤层大直径钻孔和顶板预裂孔防冲机理。研究认为:巷道围岩极限平衡区可用弹黏体元件串联模拟,深部弹性区可用完全弹性体元件模拟;大直径卸压钻孔可以改变巷道围岩结构,实现弹性区内的完全弹性体元件向弹黏体元件的转变,为弹性应变能耗散提供了空间,使得集中应力向围岩深部转移,同时其在巷道周围形成的卸压保护带可以衰减动荷载应力波;顶板压裂孔可以原位改变顶板岩层的物理力学性质,降低顶板岩层的完整性和强度,耗散了动荷载应力波携带的能量,减小冲击地压危险。结合21103工作面回风巷实际,定性说明了动静荷载诱发冲击启动的机理,制定了煤层大直径钻孔和顶板压裂孔卸压技术方案,通过对比冲击地压前后微震能量事件,验证了技术方案防冲效果。

摘要：为了解决煤矿采深加大、工作面加长后工作面岩层控制的难题,通过理论分析、相似模拟、现场测试及验证,对深部超长孤岛工作面覆岩垮落结构特征及相应的矿压显现规律进行了研究,结果表明;采空区老顶的破断形态与工作面长宽比密切相关,超长工作面条件下老顶往往形成竖向"X"形破坏,并求得了基本顶上方覆岩下沉挠度函数;通过建立相似模型,分析了覆岩垮落形态和下沉曲线与工作面长度的关系,认为随着工作面长度的增加,工作面倾向极易形成砌体梁结构,使得工作面倾向有可能存在两个或多个压力峰值。并以寺家庄矿15106超长孤岛工作面为例,研究得出其工作面中部老顶并非一次性折断,而是在倾向方向分区域折断,工作面存在多个压力峰值的现象,与理论和相似模拟分析相吻合,为研究深部超长工作面覆岩垮落结构特征提供了理论依据。

摘要：基于寺家庄矿15106大采高超长孤岛工作面复杂构造条件下开采实践,从煤壁片帮、顶板垮落、瓦斯不均衡涌出等角度对超长工作面异常矿压显现与瓦斯涌出关系进行了研究探讨。研究认为:深井超长孤岛工作面矿压显现呈现典型的"双峰"分布,工作面中部老顶并非一次性折断,而是在倾向方向分区域折断,并呈铰接状态;工作面来压呈现整体性大周期来压与区域性小周期来压并存特点,从来压强度与范围来看,大周期来压是上覆上位坚硬厚岩层大范围失稳所致,小周期来压是工作面下位基本顶周期性破断造成;工作面推进过程中瓦斯不均衡涌出也呈现周期性状态,每次大周期来压时均伴随有瓦斯超限,且周期来压持续时间与瓦斯超限时间呈现一致性增减关系。研究认为寺家庄矿超长工作面回采工艺与煤壁片帮、瓦斯不均衡涌出、顶板大面积失稳之间存在联动关系,对现场安全回采具有指导意义。

摘要：针对阳泉矿区15~#煤层地质条件恶劣、应力高、巷道围岩变形大、复杂困难巷道比例高的问题,提出了高预应力强力锚杆支护系统。以地质力学测试为基础,研发高强度锚杆支护材料,采用高效的高预应力施工机具,通过大幅提高锚杆支护系统初始预紧力,实现支护系统的高刚度,保持巷道围岩完整性和稳定性。采用数值模拟方法,研究15~#煤层在采用沿顶板和沿底板不同布置条件下巷道围岩应力和塑性破坏情况。研究结果表明,高预紧力强力锚杆支护系统成功解决阳泉矿区不同类型复杂困难巷道支护难题,巷道变形破坏情况明显好转,并在阳泉矿区得到了大范围的推广和应用。