为深入研究充填开采顶板断裂带发育规律和破坏范围,采用理论分析和现场实测相结合的方法进行了研究。采用板壳理论分析顶板岩层断裂破坏的实质和整个破坏演变的过程,并建立起了充填开采顶板断裂带高度的计算方法。并以红阳四矿为研究对象,应用建立的充填开采断裂带高度计算方法,计算该矿井1326工作面的断裂带高度为8.0m。在现场采用岩层窥测孔对顶板的破坏情况进行了观测,观测结果显示断裂带高度的范围是7.7m至8.2m之间。经过现场实测的验证,板壳理论分析充填开采覆岩变形破坏规律方法可行,该断裂带高度计算方法的精度符合现场实践需要。

针对红阳二矿12煤层透气性低、底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采效率偏低难以满足预抽要求的情况,基于水力冲孔卸压增透机理,提出采用水力冲孔和普通钻孔预抽相结合的钻孔布置方式进行高效抽采。研究结果表明:水力冲孔在低透突出煤层区域瓦斯抽采消突措施中应用效果显著,采取水力冲孔措施的34 d内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.5倍,平均瓦斯抽采纯量是普通钻孔的4.4倍。

文章以红阳三矿西一708工作面运输斜巷为研究对象,从工程地质和采掘条件方面分析了红阳三矿深部回采巷道发生底鼓的原因,研究采用"锚杆锚索联合支护顶板和两帮+底角锚杆和底板锚杆加固底板"对巷道顶板、两帮、底板进行同时加固,提高了巷道围岩体强度和自身承载能力,有效地控制底鼓的发生。

为研究红阳三矿深部采区冲击危险程度,结合采区实际地质和生产条件分析并确定了冲击地压影响因素,把采深、上覆7#煤层遗留煤柱作为关键影响因素。采用综合指数法,对采区划分的网格进行冲击危险指数计算。根据计算结果,该采区地质影响因素综合指数为0.65属于中等冲击危险;开采条件影响因素中最大冲击指数为0.83,为强冲击危险;并对采区进行了冲击危险区域划分,其中受关键因素和火成岩墙影响区域为强冲击危险区域。

以任楼煤矿含水层上穿过F2断层组的中六运输大巷的安全开掘为工程背景,研究含水层上断层区巷道围岩控制技术。基于断层岩性组成,结合水文地质条件分析原岩应力、构造应力和水压等多种应力叠加特征,得到巷道开挖后围岩变形破坏规律:巷道在断层带10 m范围内变形破坏严重,同一标高断层上盘围岩破坏范围大于下盘,在含水层上方巷道底鼓量大。确定了巷道重点支护区域和加固的关键部位,并提出该类巷道的围岩控制技术:超前注浆、喷锚注阶段加固为基础支护,再实施关键部位锚索加固和围岩注浆技术。工程实践表明,采用区域化分阶段支护技术,巷道围岩变形得到有效控制。

针对软岩巷道围岩稳定性问题,以地处区域构造大断层中的南阳坡煤矿巷道为例,提出使用预注浆复合支护新技术,建立"先勘探、预稳定、后施工、强加固、多保险、重测量、准反馈、再优化"的新施工理念。对注浆材料、锚杆规格等进行分析,现场锚杆轴力检测和围岩变形量监测证明了该支护技术的适宜性。结果表明,预注浆锚网喷U型钢架复合支护技术能有效地控制锚杆轴力和围岩变形;新施工理念比较实用,有助于保证巷道施工安全;聚氨酯类非水溶性注浆材料适合于遇水软化围岩的注浆防渗补强;巷道开挖沿纵向主动压力区大致处在25m范围左右,对于同一断面,巷道开挖对顶板的影响较大。

为解决2-208运输顺槽过断层段围岩变形量大的问题,通过分析2-208运输顺槽过断层巷道围岩变形的具体情况及断层对围岩稳定性的影响,提出采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式控制巷道过断层区域的围岩变形量,并进行矿压观测。结果表明:巷道过断层段在采用U型棚+喷浆+注浆的支护方式后,顶底板的最大移近量为196mm,两帮的最大移近量为157mm,有效的控制了巷道围岩变形量。

以任楼矿中六运输大巷掘进过F2断层组为背景,采用FLAC3D有限差分程序,分析了断层结构下巷道掘进应力场分布变化规律与不同位置处巷道变形破坏特征,提出了"下盘控顶、上盘控帮、底板反拱"的支护方式,并在现场成功进行了工业性试验。研究结果表明:F2断层组附近存在明显的垂直应力增高区;断层构造对巷道变形破坏的影响范围为1020m,确定加强支护范围为F2断层构造带前后60m;在当前地质状况下,F2断层上盘巷道围岩变形大于F2断层下盘段并且两断层上下盘破坏影响区没有明显相互作用。

为了使长平矿4310工作面矩形巷道在动载荷影响下能够安全快速的通过断层组破碎带，以及保持后期回采过程中巷道的稳定，在对断层受力分析的基础上，研究了工作面回采中的矿山压力与正断层上盘正应力之间的关系，并运用岩体超低摩擦效应理论和动载应力波理论研究了动载荷对断层破碎带的影响，并提出了巷道过断层的相应安全措施。研究结果表明：正断层上盘作用于下盘的正应力与回采产生的矿山压力相互作用形成应力集中导致破碎带多次扩展，动载荷使破碎带岩体失稳且造成塑性区损伤破坏；在断层破碎带采用超前预注浆改善岩性后，巷道以挖底的形式穿过正断层破碎带，使较低的应力作用于破碎围岩且使巷道穿过较小破碎带；加强支护以主被动联合支护为核心，在注浆加锚网带支护的基础上，施以合理的金属支架缓冲载荷、提高围岩强度；其底抽三巷3个断层加强支护范围分别为40、40、50 m，回采巷道见破碎发育支护即可。

断层是影响采煤工作面实现正常回采的一个重要因素。为解决1152综放工作面所遇落差为3.6m正断层的快速过断层问题,经深入研究分析,在该工作面运输巷预掘爆破巷,然后对巷道两帮坚硬岩石进行打眼、松动爆破,提前对影响工作面推进范围内的岩石进行处理。现场实践表明,消除了坚硬底板岩石对工作面正常推进的影响,实现了综放工作面快速过断层。