在煤炭资源开采过程中,基于安全考虑,需要在采面留下保护煤柱用来支撑顶板。根据地质条件的不同,各个矿井预留煤柱厚度也不尽相同,煤柱的留存会导致开采率的下降。沿空留巷是在采空区边缘机巷侧重新设置支撑(一般为砼墙),保留机巷作为下一个工作面的回风巷使用。门式液压支架应用在沿空留巷工作面中用来临时支护巷道。对门式液压支架进行结构设计和强度分析,并介绍了其应用工艺和操作安全规程。

针对沿空留巷机械化自动化程度低、工人劳动强度大等问题,设计了沿空留巷机械化挡矸装备,包括沿空留巷挡矸模板移动车和配套液压挡矸模板,并给出了具体的施工工艺。建立了留巷车机械手和液压挡矸模板的静力学模型,获得了机械手和液压挡杆模板的最大变形量和应力分布,得到了负载状态下机械手末端的位移及速度变化曲线。结果表明:液压挡矸模板在10 MPa的载荷下,整体结构变形较小,具备良好的抗压能力;机械手最大臂展承受2 500 kg负载,整体结构稳定,末端点位移曲线和速度曲线变化平稳并未产生突变,证明了机械手结构参数设计的合理。

以大隆矿综采工作面运顺施工沿空留巷工艺为背景,针对保护好运顺巷道顶板锚杆、锚索联合支护形式不被端头支架损坏和便于作业人员施工作业,提出更换新型端头液压支架措施,取得了巷道支护损坏率不超过15%的效果,较好地保证了巷道支护。

以阳泉矿区高瓦斯、破碎顶板复杂条件工作面沿空留巷为工程背景,针对充填液压支架控制顶板、掩护截煤、掩护充填等功能,提出其工作性能的概念,分别从单次充填长度、抗偏载性能、挡矸性能、地质条件适应性等方面具体阐述其工作性能。架型结构、地质条件、充填工艺是影响工作性能的主要因素。工程实践中通过合理选型、设计及空间布置优化、工作面矿压实时在线监测等措施,充分发挥充填液压支架工作性能。

针对目前采煤工作面沿空留巷支护及巷道超前支护,研发了一种具有横向自移功能的单元液压支架,可布置在巷道两侧或者一侧,在向前移架时,可以自移到巷道中间,然后依靠单轨吊或者绞车实现液压支架的长距离前移。

以桑峨矿12303工作面为工程实例,拟应用充填开采与沿空留巷技术,实现地面矸石零排放,提高煤炭回收率;拟定充填开采技术方案;重点分析探讨综采充填工艺;采用矸石专用充填液压支架;采用矸石充填留巷技术。

为缓解矿井采掘接续紧张问题,以晋华宫矿7-1^(#)层8501工作面为背景,根据巷道地质条件及煤岩力学性能,提出沿空留巷技术方案,采用理论方法计算出切顶高度及角度,并对液压支架工作阻力进行监测。结果表明:采用切顶沿空留巷技术后,切缝一侧的来压强度最小,支架所承受的最大工作阻力为35.5 MPa,比未切缝一侧约减小12.8%,卸压效果较好,可以有效降低来压强度。

将沿空留巷工艺与充填开采工艺相结合,能够实现无煤柱开采资源最大化回收、地表均匀移动变形控制。为了提高固体充填开采工作面沿充留巷作业效率,减轻劳动作业强度,提出一种沿固体充填工作面后方充填体边缘留巷的机械化方法。研究了机械式挡矸架模、模块化循环前移的护顶留巷工艺方法,并研制了机械化沿充留巷装备,包括高低可调挡矸液压模板、轨道式随架前移平台、关节式液压机械手装置。采用ADAMS进行机械手运动仿真,得到机械手末端点运动的位移和速度曲线,证明其结构参数设计的合理性。采用ANSYS对挡矸模板结构抗压能力,结果显示1MPa载荷下,整体结构变形较小,具有一定抗压能力。仿真结果可为后续研究提供参考借鉴。

针对淮北矿业集团杨柳煤矿10414工作面复杂地质条件巷道的沿空留巷,进行了充填液压支架的设计与研究。对10414工作面沿空留巷施工影响因素、充填液压支架支护系统组成、空间布置等进行分析研究。矿压观测数据表明:巷道顶底板最大移近量160 mm,巷道两帮最大移近量128 mm,巷道顶底板及两帮变形量小,巷道围岩变形控制较好,留巷效果理想,沿空留巷充填液压支架的设计与应用合理。

完善单体液压支柱维修技术是延长支柱寿命的有效措施。文章以潞安化工集团郭庄煤业有限责任公司井下沿空留巷内单体支柱为研究对象,针对单体自降这一问题,详细介绍了自降单体损坏原因查找、自降界限确定以及现场维修的方法,并针对这一技术产生的经济、安全效益进行了工程分析,最后确定了该项单体维修技术的实用价值,为煤矿井下单体自降问题提供了维修技术方案。