煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采关键技术研究(精品课件)
煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采关键技术研究
二、主要研究内容
4、新型恒阻大变形锚杆索支护材料及技术研发
开发适用沿空巷道变形规律的新型锚杆索支护材料，及与之配套的测试平台。解决 现有支护材料难以适应沿空巷道变形，岩层断裂扰动造成的支护技术难题。
5、矿压远程实时监测及预警系统的研发
开发沿空巷道矿压在线实时监测及预警系统，解决常规人工观测不能及时掌握矿压 显现规律和改变支护的技术难题。
煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采 关键技术研究
四川芙蓉集团实业有限责任公司 中国矿业大学（北京） 山东科大中天电子有限公司
汇报内容
1 立项背景及总体思路 2 主要研究内容 3 关键技术及创新点 4 技术经济指标及知识产权 5 推动行业科技进步的作用 6 应用推广和经济社会效益
一、立项背景及研究思路
顶板自然垮落应力双峰模型
一、立项背景及研究思路
传统无煤柱沿空留巷开采：上世纪60年代，以德国、英国为主开始研究，从强支护到薄 煤皮及巷旁充填，均为刚性被动支护，存在：护巷安全可行性差、成本高、劳动强度大、生 产效率低等缺点。近年中国对煤炭的强烈需求，促进了无煤柱开采技术攻关，开发出了高水 材料及其输送泵，仍难以满足现场应用需要。导致无煤柱安全高效经济开采这一世界性技术 难题，至今尚未攻克。
3巷0 天旁以支上护体
5—7 天 切顶卸压沿空成巷数学力学模型
三、关键技术及创新点
沿空切顶模型
恒阻锚索
巷旁单体支柱
切落成巷帮
沿空切顶成巷应力双峰模型
三、关键技术及创新点
沿空切顶支护阻力：Pq
[ML
(q cos
l
NC )(x0
cd)
1 2
(q sin
q0
cos )( x0
切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术应用探究
切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术应用探究发表时间：2019-10-10T11:36:57.773Z 来源：《建筑模拟》2019年第33期作者：刘尚典[导读] 沿空留巷技术作为一种新型的井下巷道支护工艺，因自身显著的技术优势和经济优势，被越来越多的矿井使用。
刘尚典山东里能里彦矿业有限公司山东济宁 273517摘要：沿空留巷技术作为一种新型的井下巷道支护工艺，因自身显著的技术优势和经济优势，被越来越多的矿井使用。
特别是在高瓦斯矿井中，有效实现了作业面的Y型通风，自根本上实现了上隅角瓦斯超限问题的解决，确保了回采作业的安全性。
但由于沿空留巷巷道先后会经历多次强烈采动的扰动，尤其是本作业面回采时，巷道同时处于不同介质中，导致矿压显现现象十分强烈，巷道变形破坏现象突出，维护难度较大。
因此，探寻高效的沿空留巷加固技术便显得极为重要。
关键词：沿空留巷技术；煤矿开采；应用沿空留巷是将工作面下顺槽巷道保留下来供下一个工作面作为上顺槽巷道使用的方式，不仅能够实现无煤柱开采、Y 型通风、缓解采掘接替紧张，同时还能够提高工作面煤炭回采率，沿空留巷已成为煤矿巷道技术革新的重要发展方向。
近年来，随着锚杆、锚索主动支护技术的应用和高强度高延伸率锚杆、锚索新型材料的发展，为沿空留巷的发展提供了强有力的技术保障，煤矿中应用的沿空留巷技术要求具有安全性、便于操作、低成本和环保性等特点。
1、沿空留巷围岩控制机理沿空留巷主要有带巷旁支护沿空留巷和切顶卸压沿空留巷两种技术形式。
沿空留巷巷道围岩控制关键是要使巷旁支护体有足够的支护强度及适量的可缩量。
为使上位岩层能够受到采空区冒落矸石及侧向煤体支撑，巷旁支护体必须有足够的支护强度，并能及时切落采空区侧一定高度的顶板岩层。
同时，由于巷道支护不可能改变基本顶的回转下沉，巷旁支护体必须有适量的可缩量，防止在顶板岩层旋转下沉时破坏充填体，使顶板载荷向煤体及采空区转移。
因此：1）巷旁充填体应具有早期强度高、增阻速度快的力学特性，紧跟工作面充填，与巷内支护共同控制巷道围岩变形，确保直接顶完整，避免离层的发生。
煤矿坚硬厚层顶板沿空留巷工作面切顶卸压技术研究
煤矿坚硬厚层顶板沿空留巷工作面切顶卸压技术研究摘要：本论文旨在研究解决煤矿坚硬厚层顶板下留巷工作面切顶卸压技术的问题，以提高工作面的安全性和生产效率。
通过分析矿山地质特征、巷道结构和采煤设备，提出了一种综合的技术方案，包括切顶卸压方法、支护结构设计以及定期检查维护策略。
实地应用表明，该技术方案在提高工作面安全性的同时，也有效提高了煤炭生产效率，具有广泛的应用前景。
关键词：煤矿；坚硬厚层；顶板切割；卸压技；支护结构；引言：煤矿开采中，遇到坚硬厚层顶板下留巷工作面的安全和高效开采一直是一个挑战性问题。
这些厚层的顶板通常具有高强度和较大的自重压力，容易导致巷道坍塌、支护失效以及采煤设备操作困难等问题。
因此，开发一种切顶卸压技术以解决这些问题至关重要。
本研究旨在研究煤矿坚硬厚层顶板沿空留巷工作面切顶卸压技术，通过综合考虑地质特征、巷道结构和采煤设备，提出一种综合的技术方案，以提高工作面的安全性和生产效率。
一、研究方法1.1 地质特征分析地质特征分析是研究煤矿坚硬厚层顶板沿空留巷工作面切顶卸压技术的重要第一步。
详细的地质特征分析有助于全面了解工作面所处的地质环境，为制定有效的切顶卸压策略提供基础。
1.1.1顶板岩性：对顶板岩性进行详细的描述和分类，包括岩石类型、岩石强度、岩层的分布情况等。
不同岩石类型可能对工作面的稳定性产生不同的影响，因此需要充分了解顶板的岩性。
1.1.2顶板厚度：确定顶板的实际厚度以及不同区域的厚度变化情况。
顶板的厚度直接影响到自重压力的大小，因此需要准确的测量和记录。
1.1.3顶板自重压力：估算顶板的自重压力，这是由于顶板的自重而导致的顶板向下施加在工作面上的垂直力。
自重压力的大小受到顶板厚度和岩石密度的影响，是切顶卸压技术设计的关键参数。
1.1.4断层情况：识别和记录任何存在的断层或岩层的错动情况。
断层可能导致地质构造的不均匀性，影响到顶板的稳定性。
1.1.5地下水位：了解地下水位的深度和波动情况，因为地下水可能会影响到顶板的稳定性和工作面的支护需要。
切顶卸压无煤柱自成巷关键技术研究及应用
（a）累计位移
（b）变形速度
图 3 测站 1 巷道围岩累计位移和变形速度曲线图
2021 年第 6 期
4 结论
近距离多煤层采动影响巷道围岩易产生大变形 现象，以木瓜矿 10-1002 巷为工程背景，以变被动 为主动控制的设计原则，采用高预紧力锚杆实现对 顶板岩层的主动控制，同时采用预应力锚索及大尺 寸托板构件提高护表面积，约束表层围岩变形。基 于此，开发了近距离多煤层采动影响巷道围岩控制 技术。技术应用后，实现了近距离多煤层采动影响 巷道的有效控制。
（3）孔距的确定。该工艺推广以来，孔距基 本上选取 500 mm，不同的工作面根据不同的顶板 围岩力学性质，可以探索孔距与其循环进度一致， 如果切不通可以考虑增大孔径、炸药直径达到效果。
（4）爆破参数的确定。首先要在切眼内进行 试验，对多种爆破参数的爆破效果进行验证，对切 缝孔爆破后的效果进行窥视，根据窥视切缝情况及 时调整装药参数、结构，选取合适的参数。其次， 考虑切缝孔深度达到 10 m 及以上的封泥长度，要 求不得小于孔深的 1/3。
（7）成巷区挡矸支护设计。为了防止采空区的 矸石蹿入及漏风，在机头第一个支架靠巷道侧采用钢 筋网、风筒布和可伸缩 U 型钢进行联合挡矸支护。 铺设风筒（L=4 m）布上下各超出 300 mm，超出部 分折向工作面，风筒上部、中部搭接区域均使用联网 丝予以联接，要求固定牢靠。钢筋网采用尺寸规格 2150 mm×1000 mm， 网 格 100 mm×100 mm， 并 与 顶板金属网搭接，搭接长度不小于 100 mm，联网间 距不大于 100 mm，钢筋网中部搭接 800 mm。可伸缩 U 型钢采用上下两节可缩性搭接，U 型钢长 2.5 m（可 根据巷道高度适当调整），采用两副卡兰连接，卡兰 上下沿距 U 型钢搭接端头各 150 mm，搭接长度不小 于 1 m，U 型钢棚插入底板下不得少于 300 mm，插 入顶板不得少于 250 mm，U 型钢支设间距 0.5 m。
《寺河二号井切顶卸压沿空留巷围岩控制技术研究》
《寺河二号井切顶卸压沿空留巷围岩控制技术研究》一、引言随着煤炭资源的不断开采，矿井的生产环境变得越来越复杂，对矿井安全与高效生产的要求也日益提高。
寺河二号井作为重要的煤炭生产基地，其生产过程中的围岩控制技术显得尤为重要。
切顶卸压沿空留巷技术是当前煤矿生产中常用的围岩控制技术之一，它能够有效提高矿井的生产效率和安全性。
本文将针对寺河二号井的切顶卸压沿空留巷围岩控制技术进行研究，分析其技术特点、存在的问题及改进措施。
二、寺河二号井切顶卸压沿空留巷技术概述寺河二号井的切顶卸压沿空留巷技术主要应用于矿井的煤炭开采过程中，通过对矿体进行切割，将矿体分为顶部和底部两部分。
顶部通过卸压措施，使围岩得到有效的控制，而底部则通过沿空留巷的方式，为煤炭的运输和采出提供通道。
该技术具有操作简便、成本低廉、安全可靠等优点，在矿井生产中得到了广泛应用。
三、围岩控制技术现状及问题分析尽管切顶卸压沿空留巷技术在寺河二号井的应用取得了一定的成效，但在实际生产过程中仍存在一些问题。
首先，围岩的稳定性控制不够理想，容易出现片帮、冒顶等安全事故。
其次，切顶卸压过程中的参数设置不够科学，导致卸压效果不理想，影响了矿井的生产效率。
此外，沿空留巷的支护方式也需要进一步优化，以提高矿井的安全性。
四、围岩控制技术研究针对寺河二号井切顶卸压沿空留巷围岩控制技术存在的问题，本文从以下几个方面进行研究：1. 围岩稳定性控制技术研究。
通过对围岩的物理力学性质进行分析，确定合理的支护方式和参数，提高围岩的稳定性。
同时，采用先进的监测技术，实时监测围岩的变形情况，及时发现并处理异常情况。
2. 切顶卸压参数优化研究。
通过对切顶卸压过程中的参数进行科学设置，优化卸压效果。
采用数值模拟和现场试验相结合的方法，确定最佳的切顶深度、卸压角度等参数。
3. 沿空留巷支护方式改进研究。
针对沿空留巷支护方式存在的问题，进行改进和优化。
采用新型支护材料和支护结构，提高支护的稳定性和可靠性。
煤矿综放综采工作面沿空留巷中切顶卸压技术应用研究
Value Engineering0引言随着我国煤矿产业结构发展方向的不断调整，浅层矿井的开发进度放缓，越来越多的企业开始尝试深井工程开发。
在这类工程中，由于需要进行高深度作业，有时会在矿井中遗留一部分设置的煤柱，这些煤柱在通常情况下较难回收。
一方面遗留的煤柱形成了煤矿资源的浪费；另一方面这些煤柱也容易形成集中应力，对巷道围岩的控制形成威胁。
综放综采工作面沿空留巷中切顶卸压技术是专门应对深挖矿井巷道围岩控制问题所开发的新型技术[1]。
在深挖矿井工程中，可以无需预留煤柱，以恒阻大变形锚杆和定向预裂爆破技术等对综放综采工作面进行切顶、卸压等，实现运输巷沿空留巷围岩的科学、高效控制，进而有效缓解矿井深度掘进过程中某些衔接位置的矛盾等。
本文以我国某煤矿综采工作面为例，对该技术的应用思路进行总结，通过与传统方法的对比归纳了沿空留巷切顶卸压技术的优势等。
1工程背景1.1工程概况己16-17-2206工作面是该煤矿中首个综放综采工作面，位于己16-17煤开拓大巷的东侧，开采煤层2-2煤。
该综放综采工作面的工作范围主要包括南侧未开采的深挖矿井煤层和西北侧未开采的深挖矿井煤层。
该煤层的开切眼和顺槽开口分别位于22062工作面的西部边界和大巷保护煤柱内。
22062工作面的整体开采面积约1.68km 2，其工作面长约265m ，推进长度约6017m ，深挖煤层总储量约2446.59万t 。
1.2工作面煤层赋存条件该工作面煤层所形成的煤种主要为不沾煤，煤层整体的赋存条件并不复杂，煤层厚度普遍在11.48~13.16m 范围内，平均厚度约12.7m ，煤层的整体埋藏深度约300.7~352.5m ，综放综采工作面的挖掘范围内煤层底板标高约+960.76~986.95m 之间。
在该煤矿其他类似煤层的开采过程中，多采用传统的巷道掘进技术，普遍存在工程量大、工作面采出率难提升等问题。
1.3工作面平面布置情况在该工作面中首次采用了沿空留巷切顶卸压技术，将该工作面的运输巷道保存以后作为下一个工作面的回风巷。
哈拉沟煤矿切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术
哈拉沟煤矿切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术张志杰【摘要】针对传统沿空留巷技术临近工作面煤体上方应力集中,巷道维护困难等问题,以哈拉沟煤矿12201综采工作面回撤巷道为工程背景,研究切顶卸压自动成巷技术在浅埋煤层条件下的应用.结果表明:切缝角度存在角度效应,可影响采空区顶板垮落及应力集中区分布;在切顶爆破的影响下,直接顶破断垮落后,形成碎涨的矸石通常可以将采空区充满,基本顶发生回转的空间较小,回转变形也较小,进而对沿空留巷直接顶产生的压力也较小;工作面回采过后,当滞后工作面距离大于95 m后,巷道顶板离层才趋于稳定.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2018(037)004【总页数】5页(P68-72)【关键词】浅埋煤层;切顶卸压;沿空留巷;矿压显现【作者】张志杰【作者单位】西安科技大学能源学院,陕西西安710054;神东煤炭集团哈拉沟煤矿,陕西神木719315【正文语种】中文【中图分类】TD8230 引言沿空留巷作为一项有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果的护巷方式，不仅可以合理开发煤炭资源，还由于少掘进一条巷道，缓和了矿井生产接替的矛盾。
李化敏[1]根据平顶山某煤矿沿空留巷矿压观测规律，分析了沿空留巷不同时期顶板的活动规律和特征，提出了对应的巷旁支护设计原则；周华强等[2]提出沿空巷道支护体系采取U型钢支架+锚网索+水泥浆注浆+沿空巷道巷旁充填支护方式，形成了沿空留巷工艺体系；孙恒虎[3]运用弹塑性力学理论将顶板简化为层状组合板，并推导得出沿空留巷巷旁支护体的荷载主要来自于层状组合板短支撑边界。
传统沿空留巷技术基本上实现了无煤柱开采，但未改变上覆岩层的传力结构，临近工作面煤体上方存在明显应力集中，巷道容易失稳等问题。
何满潮[4-5]提出，对沿空巷道顶板实施超前预裂，将巷道围岩应力集中转移到深部，实现巷道稳定，取得了良好的效果。
王维维[6]在深孔爆破基础上，对沿空巷道预先深孔爆破，降低了护巷体承受的顶板压力。
切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术应用分析
当代化工研究Mo血加Chemical Research32技术应用与研究2021・08切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术应用分析*张磊（汾西矿业集团水峪煤业山西032300）摘要：在我国后续工程发展过程当中，为了确保其整体质量能够符合我国发展要求，必须对自有工艺实现有效提升，以确保可以满足我国建设需要。
其中，为了确保小煤窑破坏区煤层的安全开采，必须进行切顶卸压自动成巷无炭柱开采技术，对支护方式、预裂切缝深度以及爆破方法等实现合理有效的设定。
以科学有效的方案，确保整体工程的施工结果。
因此，本文将就切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术应用分析展开讨论。
阐述切顶卸压自动成巷无煤柱采集技术工作的原理，分析后续工程当中的关键问题。
研究如何通过切实可行的方法，对无煤柱开采技术进行有效应用。
关键词：切顶卸压；自动成巷；煤柱开采；综合应用中图分类号：T文献标识码：AApplication Analysis of Coal Pillar-free Mining Technology in Automatic Roadway withRoof Cutting and Pressure ReliefZhang Lei(Shuiyu Coal Industry of Fenxi Mining Group,Shanxi,032300)Abstract:In the development process of the subsequent projects in China,in order to ensure its overall quality meets the development requirements of C hina,it is necessary to effectively upgrade its own technology to ensure that it can meet the needs of t he construction in China.Among them,in order to ensure the safe mining of t he coal seam in the damaged area of s mall coal mines,it is necessary to carry out the coal p illar-free mining technology in automatic roadway with roof c utting and p ressure relief,and realize the reasonable and effective setting of t he supporting mode,the presplitting depth and the blasting method,so as to ensure the construction result of t he whole p roject with a scientific and effective scheme.Therefore,this paper discusses the application analysis of c oal p illar-free mining technology in automatic roadway with roof c utting and p ressure relief,expounds the working p rinciple of c oal p illar-free collection technology in automatic roadway with roof c utting and p ressure relief,and analyzes the key p roblems in subsequent p rojects.This paper studies how to effectively apply the coal p illar-free mining technology by practical methods.Key words：roof c utting and p ressure reliefs automatic roadway\coal pillar minings comprehensive application切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术作为一种安全、高效的新型技术，可以有效提升煤炭资源的回收率，避免了后续的矿山灾害。
祥升煤矿3301工作面切顶卸压无煤柱开采技术
72021年第1期李月超：祥升煤矿3301工作面切顶卸压无煤柱开采技术祥升煤矿3301工作面切顶卸压无煤柱开采技术李月超（山西潞阳煤炭投资经营管理有限公司，山西 晋中 045400）摘 要 为了减轻工作面回采过程中巷道支护的压力，祥升煤矿3301工作面采用了顺槽切顶卸压无煤柱沿空留巷技术。
通过经验法确定巷道切顶参数，采用钻孔爆破法施工。
考虑到爆破会对巷道的稳定性有影响，对巷道分段进行了加强支护。
现场实践结果表明，在切顶卸压后巷道的支护更加容易，可节约支护成本约为542元/m 。
关键词 巷道；支护；切顶；卸压中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.01.003No pillar Mining Technology for Cutting Top and Unloading Pressure in the 3301 WorkingFace of Xiangsheng Coal MineLi Yuechao(Shanxi Luyang Coal Investment Management Co., Ltd., Shanxi Jinzhong 045400)Abstract : In order to reduce the pressure of roadway support in the mining process of the working face, the 3301 working face of Xiangsheng Coal Mine adopts the technology of cutting the top of the trench and unloading the pressure without coal pillar along the empty roadway. The roof cutting parameters of roadway are determined by empirical method, and the drilling blasting method is adopted. Considering that blasting will affect the stability of roadway, the roadway section is strengthened. Field practice shows that the support of roadway is easier after roof cutting and pressure relief, and the support cost can be saved about 542 yuan / m.Key words : roadway; support; top cut; pressure relief收稿日期2020-07-14作者简介 李月超（1986—），男，内蒙古赤峰市人，2010年6月毕业于中国矿业大学，本科，助理工程师。
切顶成巷原理与应用
511.4 25.3 484.1 4.50 478.2
2.0 B4上 1.0 B4
468.4 16-163
478.7 2413-66
2413风巷
1.2 B3
241
2413-58
3-52
2413-56
241
3-54
16-161 467.737
-4 1166.3 44
2413切眼
502.3 25.1 475.0 5.4 468.6
全 国 软 岩 工 程 与 深 部 灾 害 控 制 分 会 ， 于 2010 年 12 月 组织了新技术的推广会，来自全国相关矿区、科研院校 的216位专家参加了会议，31位专家进行了现场考察
推广会现场
安全及社会效益
白皎煤矿是四川省瓦斯突出和顶板灾害最严重的矿井， 突出次数占四川省总数的67%。应用新技术后 ，试验区：
2.2 B 4上 1.0 B 4
434.4
+490
0.8 B3
B4上
493.6 23 469.1 6.0 462.1
1.5 B4上 1.0 B4
+490
499.9 27 477.1 4.5
1.8 B4上 2.5 B4
0.8 B 3
4.0
井 田 边 界
2422上切眼
+480
16-50
2422上
B4上
5°-10° 1.2
结果表明，恒阻大变形锚索在拉伸变形过程中始终保持恒定支护阻力， 能够满足“缓变型”破坏控制要求
超常力学性能之三--动力学冲击下的吸能特征
20tBiblioteka 1万焦耳冲击力学实验20t锚杆动力学冲击特性实验曲线 35t
20万焦耳动力学冲击特性实验过程
煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术研究与应用
环境工程2019·0294Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究湿、浸润状态，导致大片低场区，不存在采空积水。
5.结论综上，结合张家沟煤业开采情况及探测采空积水工作成果，经综合分析后，基本了解了2号煤层采空区积水情况，井田总体为向东南倾斜的单斜构造，西北高东南低，煤层采空积水沿巷道、采空区顺层向东南流，在下山部位形成采空积水，矿方在下山部位巷道、采空区最低点施工放水孔，将采空积水全部排放，确保矿井安全生产。
•【参考文献】[1]李君利,仉连友,刘志伟.新兴煤矿采空区积水区下采煤的防水煤岩柱设计.煤矿技术,2008(10),51.[2]陈海良.井下探放采空区积水要点分析.煤矿现代化,2015 (3),110.•【作者简介】吴成禄（1985-），男，山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局；研究方向：地质，水文地质。
煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术研究与应用＊昌 江（山西阳煤五矿 山西 045209）摘要：切顶卸压成巷技术是我国煤矿开采过程中重点关注的问题之一。
这种新技术不仅可以解决包括近距离煤层群开采的问题，并及时应对突出和发火威胁工作面等的地质条件，以此来更好地进行切顶卸压成巷技术的实践探索。
本文结合实践经验，全面分析在多种工程条件下的切顶卸压沿空成巷技术体系的建立，以便能够为井下工作煤矿开采奠定更好的实践基础。
关键词：沿空留巷；切顶；卸压；无煤柱开采中图分类号：T 文献标识码：AResearch and Application of Roof Cutting and Pressure Releasing Roadway FormationMining Technology without Coal Pillar in Coal MineChang Jiang(No.5 Mine of Shanxi Yang Coal, Shanxi, 045209)Abstract ：The roof cutting and pressure releasing roadway formation technology is one of the key issues in the process of coal mining in China.This new technology can not only solve the problems including the mining of close-range coal seams, but also deal with geological conditions such as outburst and fire threats to the working face in time, so as to better carry out the practical exploration of roof cutting, pressure relief and roadway formation technology. Combined with practical experience, this paper comprehensively analyzes the establishment of roof cutting, pressure relief and gob-side entry-forming technology system under various engineering conditions, so as to lay a better practical foundation for underground coal mining.Key words ：gob-side entry retention ；roof cutting ；pressure releasing ；mining without coal pillar引言多年对煤层群瓦斯治理和保护的研究表明，在治理煤层瓦斯的过程中，开采保护层为最为经济和有效的方法。
杉木树煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究
杉木树煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究摘要：结合杉木树煤矿b4上保护层煤层地质情况，进行切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究，通过反复现场工业性试验，对聚能爆破相关参数、聚能装置安装方式等进行优化，形成了适合杉木树煤矿地质条件的沿空切顶成巷技术。
通过研究，解决了杉木树煤矿万吨掘进率高、采掘接续紧张、保护层开采速度慢等问题，提高了矿井资源回收率。
关键词：聚能爆破切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术中图分类号：td82 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2013）03（a）-00-02双向聚能拉张成型爆破技术主要是借助双向聚能装置实现在设定断裂方向产生拉应力集中，利用该集中应力断裂岩体。
其实质是通过双向聚能装置导向和抑制作用，对爆轰产物产生双向聚能效应，使非设定方向上的围岩均匀抗压，而设定的两个方向上集中受拉，在张应力的作用下实现岩体的定向断裂。
近年来，该项爆破技术被用于煤矿井下沿空成巷无煤柱开采技术中，通过采用双向聚能爆破对采煤工作面的回采巷道顶板进行切缝，辅以其他支护手段实现沿空成巷无煤柱开采。
切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术是对采煤工作面沿空巷道顶板实施超前预裂，切断沿空巷道顶板与采场直接顶、基本顶的联系，对沿空巷道顶板辅以其他支护手段，在周期来压作用下采场顶板沿预裂面切落形成巷帮，隔断采空区并支撑上位移动岩层，改善巷道围岩应力环境，将巷道围岩应力集中转移到深部，实现巷道稳定。
由中国矿业大学（北京）和川煤芙蓉公司白皎煤矿共同完成的“煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采关键技术研究”课题，获2011年度四川省科技进步一等奖，该技术已获发明专利3项。
为加快工作面布置和提高保护层的开采速度，杉木树煤矿从2011年12月开始，进行煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采关键技术应用研究，最终形成了适合该矿地质条件的切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术。
1 试验地点概况n3031-1工作面采高1.2～1.5 m，上行采序，风巷留巷，风巷宽3.4 m、高2.3 m，支护方式为“锚+梁+喷”；留巷后作为n3051工作面机巷，n3051工作面边切眼、风巷已形成，故为y型通风方式。
《迎采动工作面切顶卸压留小煤柱护巷矿压显现规律研究》
《迎采动工作面切顶卸压留小煤柱护巷矿压显现规律研究》一、引言在煤炭开采过程中，采动工作面的矿压控制是一项关键技术。
切顶卸压和留小煤柱护巷是常用的两种矿压控制方法。
它们的应用对保证采煤工作的安全、提高资源开采率及保障巷道稳定性具有重要意义。
本文以迎采动工作面为研究对象，重点探讨切顶卸压技术及留小煤柱护巷在矿压显现方面的规律，为矿井安全生产提供理论依据。
二、研究区域与方法本研究选取某矿区迎采动工作面为研究对象，通过对该区域的地质条件、开采条件进行深入分析，采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的方法进行研究。
三、切顶卸压技术及其矿压显现规律1. 切顶卸压技术概述切顶卸压技术是通过一定的工艺手段，将工作面上方的顶板进行切割，使顶板在自重作用下发生垮落，从而达到卸去压力的目的。
该技术能够有效地将矿压转移到岩层中，减轻对巷道及工作面的压力。
2. 矿压显现规律在实施切顶卸压后，通过对矿区进行长期监测，发现矿压显现呈现出一定的规律性。
在切顶初期，由于顶板的垮落，矿压会有所增加；随着时间推移，矿压逐渐趋于稳定，并呈现出周期性变化的特点。
同时，切顶后的巷道稳定性得到了显著提高。
四、留小煤柱护巷技术及其矿压显现规律1. 留小煤柱护巷技术概述留小煤柱护巷技术是指在煤炭开采过程中，在工作面两侧或需要保护的巷道处留设一定宽度的小煤柱，以支撑和维护巷道稳定性。
小煤柱的尺寸应根据地质条件和开采要求进行合理设计。
2. 矿压显现规律小煤柱的存在对矿压的分布和传递产生了影响。
在留设小煤柱后，矿压在小煤柱处得到了集中，使得巷道其他部分的压力得到缓解。
同时，小煤柱的稳定性对维护巷道整体稳定具有重要作用。
通过对现场实测数据的分析，发现小煤柱的宽度、强度等参数对矿压的分布和传递具有显著影响。
五、研究结论与展望通过本研究，我们得出以下结论：1. 切顶卸压技术能够有效地减轻工作面及巷道的矿压，提高巷道稳定性；同时，切顶后的矿压显现呈现出一定的规律性。
薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究
断下沉触底后的位态，q 为作用于坚硬顶板上的均 部荷载，P(x)为巷内切顶支柱反力集度，Gm 为直接 顶自重产生的重力，mz 为直接顶板悬臂梁的厚度， hg 为采空区高度(即为采高)，LR 为巷道宽度，L0 为 老顶断裂处深入煤帮长度，L 为直接顶悬臂梁的长 度， hc 为预裂切顶高度(从顶板平面到切缝向上发育 的最大垂直距离)， 为预裂切顶角度。
收稿日期： 2013–10–23；修回日期： 2014–02–05 基金项目： 国家自然科学基金面上项目(51374214)；国家自然科学基金重点项目(51134005)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2009QL03) 作者简介： 孙晓明(1970–)，男，2002 年于中国矿业大学(北京)岩土工程专业获博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事岩土工程和软岩工程力 学等方面的教学与研究工作。E-mail：xiaoming_s@
第 33 卷
第 7 期
2014 年 7 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.33 No.7 July，2014
薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究
孙晓明 1 2，刘
，
鑫 1 2，梁广峰 3，王
，
冬 1 2，姜育林 1
下沉弯曲变形过程中，会首先在采空区内部与底板 接触，在直接顶靠近工作面两侧煤壁的端部并不一
锚索 超前切缝钻孔
定会产生破断，此时，可将直接顶视为悬臂梁。在 预裂切顶面形成后，其受力简化模型如图 3 所示， 图中右侧采空区上方虚线部分为直接顶在切顶面破
1610 工作面
1610 上顺槽 1608 工作面 铝质泥岩 细砂岩 巷旁支柱 (b) I– I 剖面 泥岩 十下灰岩 锚索 1610 上顺槽 1608 工作面 铝质泥岩 细砂岩 巷旁支柱 (c) II– II 剖面 泥岩 十下灰岩 锚索 切顶线 形成 1608 下顺槽 1608 工作面 铝质泥岩 细砂岩 巷旁支柱 OF GOB-SIDE ENTRY RETAINING FORMED BY ROOF CUT AND PRESSURE RELEASING IN THIN COAL SEAMS
大倾角复杂煤层超前切顶卸压沿空留巷技术研究与应用
大倾角复杂煤层超前切顶卸压沿空留巷技术研究与应用摘要：近年来我矿东翼采煤工作面机巷均进行了沿空留巷，采用工字钢加网的形式进行挡矸，但仍易形成应力集中，无法解决巷道变形量大、后期维护很困难的难题，故决定进行超前切顶卸压技术研究应用，人为控制基本顶的断顶位置,主动调控压力，取得了很好的效果。
关键词：超前，切顶卸压，沿空留巷，大倾角，复杂煤层，研究应用引言沿空留巷是合理开发煤炭资源、提高煤炭回收率、减少巷道掘进量，有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效益的一项先进的井下开采技术。
近年来我矿东翼采煤工作面机巷均进行沿空留巷，起初采用留设3～5m的窄煤柱或15～30m的宽煤柱进行沿空留巷，此方法虽然减少了巷道掘进量，但煤炭回收率提高不大，煤柱支撑效果差且强度不足，易形成应力集中，压酥、甚至压碎煤柱，造成巷道变形量大、维护很困难；后去掉煤柱，采用工字钢加网进行挡矸的形式进行沿空留巷，但仍易形成应力集中，无法解决巷道变形量大、后期维护很困难的难题。
因此，急需改进沿空留巷技术，控制好巷道变形量。
1 概况1.1 工作面基本概况-2126（21）工作面位于东翼-212采区21煤层布置的第五个工作面，标高为-18m～-91m；倾斜长度最大147.5米，最小123.4米，平均134.4米；风巷长度为362m，机巷长度为351m，平均走向长度为355m；煤层倾角为33°～36°，平均倾角35°。
1.1.1 煤层及顶底板情况通过巷道中揭露收集的资料，21煤层下分层煤层厚度0.52～0.80m之间，平均煤层0.67m，无夹矸；直接顶为泥岩及煤线，厚0.27～2.79m之间，平均1.99m，直接顶厚度北较南薄，最薄处只有0.27m。
再之上为21煤层上分层，煤层0.37～0.53m，平均0.41，无夹矸；老顶为T3jx7-2中粒石英砂岩，俗称“芝麻砂岩”；直接底板为泥岩及砂质泥岩，厚1.60～3.50m之间，平均2.95m；老底为T3xj6细深灰色粒砂岩。
煤矿巷道卸压技术PPT课件
这时在巷道周边破坏区形成了应力 降低区。这种应力降低区是巷道周边 岩体的完整结构破坏之后形成的。即 在卸压的同时巷道周边的塑性变形区 范围及该区内遭破坏岩体的塑性变形、 扩形膨胀变形就明显增大。上述塑性 变形区的范围及变形量的大小是巷道 维护的关键因素。能否既使巷道周边 P1②塑性区的范围，不产生较大变形， 改善巷道的维护状况？
顿涅茨性科院通过实验证明了钻孔 卸压的良好效果。
基洛夫斯卡亚矿采掘工程平面图如图 2所示。
8
图2
9
• 长80m的巷道段位于西2下山，巷道断面 12.5m2，沿h10煤层掘时进，用三节拱形金 属支架支护。卸压钻孔长8～10m，直径为 300mm，孔间煤体宽300mm左右。采煤工 作影响带以外卸压段的底板移动量与未卸 压段的移近量没有区别，在采煤工作影响 带内。未卸压的移动量达450～820mm， 而卸压段内仅为78～188mm，如图2所示。
20
爆破后可形成2 m左右的松动带，扩 展到煤柱下距离约2-3 m深。爆破松 动带传递侧向应力及垂直应力的作用 会大为减弱或完全停止，直至松动岩 石压实为止。这一时间过程用实验方 法确定，并尽量利用这一时间来安排 巷道的使用。图5 爆破方案
21
实例1，卡拉干达煤田矿井松动爆破卸 压实验参数见图5及表1示意。
10
图3 在预先卸压的岩体中保 护巷道
11
2． 纵向钻孔 如图3示意。沿煤层先垂直于巷道掘
进方向开一些缺口，从其中钻一排平 行于巷道轴的超前钻孔，以切割出具 有不同承载能力（不同宽度）的条带 状煤柱。条带状煤柱的承载能力随远 离被保护的巷道朝着煤体方向增加。 因而，在随后掘进的巷道地带区，岩 体的卸载是通过被钻孔削弱的刚性 （可缩性）可变的煤带来实现。
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二、主要研究内容
4、新型恒阻大变形锚杆索支护材料及技术研发
开发适用沿空巷道变形规律的新型锚杆索支护材料，及与之配套的测试平台。解决 现有支护材料难以适应沿空巷道变形，岩层断裂扰动造成的支护技术难题。
5、矿压远程实时监测及预警系统的研发
开发沿空巷道矿压在线实时监测及预警系统，解决常规人工观测不能及时掌握矿压 显现规律和改变支护的技术难题。
三、关键技术及创新点
顶板自然垮落模型
需切顶沿空成巷位置
顶板自然垮落应力双峰模型
三、关键技术及创新点
工作面
切顶卸压沿空成巷力学模型图
锚 索
下一工作面
三、关键技术及创新点
M0
TA
A
NA
恒阻锚索
qcosα
q0cosα
NB TB TB
ML B
Pq
y
cd
x0
煤体
巷道
NC
C TC qsinα
预裂切缝
α
e
3巷0 天旁以支上护体
一、立项背景及研究思路
常规留煤柱开采：我国煤矿90%为长壁开采，常规留煤柱开采岩层断裂移动引起力学 叠加和扰动，破坏顶板和形成集中应力，是造成冒顶、瓦斯突出、火灾等自然灾害加剧的 根本力学因素。且由于顺槽煤柱的存在，将多丢煤炭8%，多掘顺槽巷道50%。
留设煤柱
下顺槽
上顺槽 第一工作面
上顺槽
下顺槽
采空区
1 2
q
cosl
2
TC
Lq sin
2 h SC
三、关键技术及创新点
2、研发了主动切顶卸压沿空成巷试验测试平台
y
( x0
x)dx] /(x0
c
d 2
)
其中： y
C0
tan 0
Px A
exp
2 tan0
MA
C0
tan 0
krh C0
x0
MA
2 tan 0
ln
tan 0
C0 Px
tan 0 A
2b b l
17 Lm
100
102
Lm b
2
x0
c
d
5—7M天L
NC
TC
h 2
SC l上顺槽Fra bibliotek下顺槽
第一工作面
上顺槽
下顺槽
采空区
回采煤层
第二工作面
长壁无煤柱开采方法
一、立项背景及研究思路
第二工作面
第二工作面
沿空留巷
采空区矸石
巷旁充填
第二工作面
第二工作面
原始应力场掘巷 外应力场掘巷
留煤柱掘巷
小煤柱掘巷
传统留巷方法及顺槽施工
采空区矸石
一、立项背景及研究思路
2、研究思路：为有效防范安全事故和提高煤炭资源回收，从而提出了本课题。建立主动切顶 卸压成巷无煤柱开采新技术理论。
回采煤层
第第二二工工作作面面
长壁留煤柱开采方法
一、立项背景及研究思路
原始煤层及应力分布
第二工作面
下顺槽
第一工作面
第一步：第一个工作面上下顺槽施工
上顺槽
一、立项背景及研究思路
第二工作面
下顺槽
第一工作面回采
上顺槽
第二工作面
第二工作面
第二步：第一个工作面回采及顶板垮落
采空区矸石
三、关键技术及创新点
顶板自然垮落模型
煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采 关键技术研究
四川芙蓉集团实业有限责任公司 中国矿业大学（北京） 山东科大中天电子有限公司
汇报内容
1 立项背景及总体思路 2 主要研究内容 3 关键技术及创新点 4 技术经济指标及知识产权 5 推动行业科技进步的作用 6 应用推广和经济社会效益
一、立项背景及研究思路
配套关键技术研发 爆破切缝技术 恒阻让压支护技术 矿压远程监测技术 治灾技术措施
切顶卸压沿空成巷设计研究 聚 能 爆 破 切 缝 设 计 恒 阻 锚 网 索 支 护 设 计 远程实时在线监测设计
工业应用研究
项目总体研究技术路线图
二、主要研究内容
1、主动切顶卸压沿空成巷机理及力学模型研究
建立切顶卸压沿空成巷力学、物理、数值模拟实验模型，研究切顶卸压沿空成巷过 程中的变形失稳规律，以及采矿参数等工程条件的影响规律，找出主控参数，构建 力学模型试验系统，揭示主动切顶卸压沿空成巷机理。
5—7 天 切顶卸压沿空成巷数学力学模型
三、关键技术及创新点
沿空切顶模型
恒阻锚索
巷旁单体支柱
切落成巷帮
沿空切顶成巷应力双峰模型
三、关键技术及创新点
沿空切顶支护阻力：Pq
[ML
(q cos
l
NC )(x0
c
d)
1 (q sin 2
q0
cos )( x0
c
d)2
TC
(h 2
SB
)
M0
x0 0
顶板自然垮落应力双峰模型
一、立项背景及研究思路
传统无煤柱沿空留巷开采：上世纪60年代，以德国、英国为主开始研究，从强支护到薄 煤皮及巷旁充填，均为刚性被动支护，存在：护巷安全可行性差、成本高、劳动强度大、生 产效率低等缺点。近年中国对煤炭的强烈需求，促进了无煤柱开采技术攻关，开发出了高水 材料及其输送泵，仍难以满足现场应用需要。导致无煤柱安全高效经济开采这一世界性技术 难题，至今尚未攻克。
1、立项背景
水害 19.1%
顶板 17.2%
西南地区最为严重
瓦斯 50.7%
2009年全国煤矿事故死亡人数比例图
2006-2008年部分省区煤矿年平均顶板事故
▪ 顶板及煤与瓦斯突出占煤矿各类事故死亡人数65%，为事故之首，西南三省更严重 ▪ 其中60%以上的顶板和煤与瓦斯突出事故发生在工作面顺槽，是最大安全威胁 ▪ 工作面顺槽布置方式分为：常规留煤柱开采和传统无煤柱沿空留巷开采
2、主动切顶卸压沿空成巷试验测试平台研发
构建切顶卸压沿空成巷试验物理力学模型系统，解决主动切顶卸压沿空成巷模拟及 工业设计参数优化难题；研究建立沿空成巷过程中的T-P耦合瓦斯突出与解析模拟 实验装置、围岩吸水软化试验装置，解决室内实验设备问题。
3、双向聚能爆破主动切顶装置及技术研发
开发适用煤矿的新型双向聚能爆破装置，及双向聚能爆破预裂顶板技术，解决既能 主动切顶，又尽可能减少因爆破对沿空巷道围岩破坏的技术难题。
6、主动切顶卸压沿空成巷工艺的研发
研究并建立主动切顶卸压沿空成巷的系统工艺，解决理论技术的工业应用问题。
三、关键技术及创新点
1、建立了主动切顶卸压沿空成巷新技术理论
（a）预裂高度2m最大主应力场
（b）预裂高度4m最大主应力场
（c）预裂高度6m最大主应力场
（d）预裂高度8m最大主应力场
切顶卸压沿空成巷——预裂高度卸压效应
切顶卸压沿空成巷理论研究 采场应力分 数 学 力 学 数值计算力 切 顶 支 护 布 特 征 理论模型 学 模 型 阻 力 确 定
切顶卸压沿空成巷试验平台研发 成巷力学模 岩石水理作用 T-P耦合瓦斯运 恒阻锚杆静 恒 阻 锚 杆 动 远 程 实 时 监 型 试 验 台 测 试 系 统 移 测 试 系 统 力测试系统 力 测 试 系 统 控预警中心