大同矿区"三下"压煤开采措施分析

大同矿区各类煤柱较多,压煤量大。在当前资源趋紧、接替紧张的情况下,对煤柱进行规划和开采十分必要。通过对我国目前“三下”压煤开采技术现状的介绍和分析,结合大同矿区的具体情况,对其煤柱(侏罗系煤层,不包括石炭二叠系煤层)的开采方法进行了可行性分析。     

大同矿区分层开采巷道布置与支护方式的决策

文章分析了大同矿区分层开采中存在的巷压大、丢煤等问题,提出了以推行无煤柱护巷为主的具体解决办法。     

螺旋钻采煤法在大同矿区薄煤层开采中应用

随着山西大同地区煤炭开采深度的不断增加,开采难度不断加大,提升薄煤层开采技术水平势在必行。通过对螺旋钻采煤法在大同矿区薄煤层开采中应用进行论述,大同矿区试验证明螺旋钻采煤法可安全有效地提升薄煤层的采出率,可广泛应用于围岩较稳定的薄煤层和极薄煤层开采,也可用作矿井中薄煤层煤柱或边角煤的回收。     

大同矿区薄煤层切顶卸压沿空留巷技术应用

针对大同矿区薄煤层坚硬顶板不易自然垮落且易形成煤柱应力集中的问题，提出了运用切顶卸压沿空留巷开采技术解决这个难题。通过运用板壳理论、关键层理论以及岩石断裂理论，成功实施了综采工作面沿空留巷的切顶卸压，此项技术对于大同矿区薄煤层开采推广切顶卸压沿空留巷技术应用具有一定的借鉴意义。     

大同矿区地表沉陷类型及成因初探

为研究大同矿区地表大面积沉陷成因,对不同采煤方法引起的不同沉陷类型进行分析,总结出大同地区坚硬顶板具有大面积冒落的特征.同时,通过对顶板冒落前煤柱受力情况和地表塌陷机理进行了模拟,得出如下结论:在采空区部分煤柱丧失承载能力后,上部覆岩将围岩应力转移到周边仍具有一定承载力的尚未完全失效的煤柱上,致使相邻煤柱发生破坏,产生"多米诺骨牌"连锁破坏效应,并最终引起坚硬顶板冒落,造成地表大面积沉陷.     

基于半平面体理论的煤柱底板应力传递规律

为了对煤柱底板应力传递规律进行深入研究,根据弹塑性力学中半平面体理论,建立了煤柱底板传递力学模型,结合应力叠加原理得到煤柱底板应力分布计算公式,并利用Math CAD得到了煤柱底板的垂直应力和水平应力云图。以大同矿区侏罗系煤层为例,分析了不同类型煤柱底板的垂直应力和水平应力的分布特征。分析得到:煤柱的垂直应力的应力量值和影响范围最大,在应力传递的过程中起到了主导作用;边界煤柱底板的垂直应力集中区影响深度范围最大,大区段煤柱(20 m)次之,小区段煤柱(10 m)最小。对煤柱的不同布置方式的底板垂直应力进行了分析,煤柱重叠布置使得底板应力集中区的深度和范围增加。以大同侏罗系煤层群开采为实例,重叠煤柱综合作用下,3-5#煤垂直应力为12.4~17.3 MPa,较无煤柱条件下提高了1.3~6.2MPa。在125~280 m对应的区域垂直应力升高明显,建议3-5#煤层工作面回采巷道布置尽量避开该区域。     

房柱式开采煤柱系统失效的模糊理论研究

针对大同矿区房柱式开采坚硬顶板大面积冒落的特征和冒落机理,考虑到煤柱规格尺寸和分布间距的无规律性以及煤柱个体之间强度的差异性等带来的煤柱支承状况的随机、非均和不确定性,引入模糊集理论研究了非均因素对煤柱群体支承能力弱化过程、失效系数的影响。给出了表征煤柱个体间支承状况非均性的隶属函数和支承煤柱模糊失效系数的条件隶属函数关系式,并讨论了隶属函数的取值原则。     

晋华宫矿大采高工作面临空小煤柱巷道变形规律研究

针对大同矿区坚硬顶板条件下大采高工作面临空小煤柱巷道回采过程中围岩变形问题，采用FLAC^3D数值模拟和工程实践方法，研究了6 m小煤柱工作面回采过程中煤柱应力场分布和临空巷道超前范围内位移变化，得到了小煤柱应力分布规律和临空巷道围岩位移规律，并通过现场实测进行了验证。     

综放工作面沿空巷道变形破坏原因分析及控制

针对大同矿区石炭系特厚煤层综放工作面沿空巷道破坏形式及特征,从采动状况、围岩结构、巷道布置,以及煤柱留设、开采接替、巷道支护等方面进行了原因分析,提出了类似条件下的巷道变形控制措施和解决方法。     

大同矿区冲击地压综合防治体系评价及优化

以大同矿区坚硬煤岩体条件下浅源冲击地压为主要研究对象,调研分析了大同矿区冲击地压的显现特征。通过对煤岩体性质、地质条件、多煤层开采技术条件等进行分析,探讨了各影响因素对大同矿区冲击地压发生的影响。结合忻州窑矿冲击地压发生实例,分析了不同因素组合情况下的冲击地压发生情况。同时,介绍了大同矿区冲击地压危险区域的划分、监测预警和综合解危实践,对大同矿区冲击地压综合防治体系进行了评价和优化。     

残留煤柱破坏特征及其对下部煤层开采影响

应用Wilson煤柱设计理论公式和三向应力状态下的极限平衡条件,以王封煤矿为实例,分析了刀柱采煤法开采后留设煤柱的弹塑性变形区,计算了煤柱承受的极限载荷,得出该矿8号煤层刀柱采煤法留设的煤柱实际承受的荷载小于其所能承受的极限荷载,煤柱处于稳定状态,上覆岩层在煤柱上产生应力集中现象,对下部煤层开采造成较大的困难。     

忻州窑矿村下压煤开采设计研究

为了解决大同矿区大量的“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)煤炭资源长期不能开采、丢失大量优质煤炭资源的问题，提出对忻州窑矿村下压煤开采方案进行分析研究。通过对村庄煤柱开采的多种技术途径与方法进行对比，认为同煤集团村下煤柱适合采用条带开采，通过对忻州窑矿11#煤，厚度、倾角、埋藏深度等进行分析，计算出最大下沉与变形值情况，选择出最为合理的采宽和留宽。通过分析忻州窑村下压煤区的岩石力学性质，以及综合机械化开采与条带开采的岩移参数的关系，计算最终地表最大下沉和变形值，并对地表沉陷预计及对房屋影响进行分析。分析认为利用条带开采在同煤集团进行煤柱回收是可行的，通过本次研究希望为同煤集团三下压煤开采提供一定依据。     

旧采区复采采场围岩应力分布研究

通过对望田煤业旧采区赋存结构的调研,总结了3种不同的旧采区顶板力学模型,对力学模型进行理论分析,得到顶板最大应力出现在靠近煤柱处。采用PFPA软件对旧采区复采过空巷、过煤柱时复采采场顶板和煤柱进行数值模拟,初步给出了过空巷、过煤柱时应通过注浆、充填、提前支护空巷控制顶板的技术措施。     

村庄下高效短壁机械化开采实践研究

高效短壁机械化开采技术生产系统简单、煤柱留设灵活方便，适合“三下”压煤开采．在对五阳煤矿岩移观测的基础上，根据村庄下采煤地表不出现波浪变形、留设煤柱必须保持长期稳定及地表变形小于建筑物允许变形量的要求，分析了51采区某村庄下采用短壁机械化开采的可行性；根据层状岩体稳定性原理，确定了采硐宽度、长度、隔离煤柱宽度等短壁采场参数，对试验区短壁开采巷道系统进行了布置，并进行了高效短壁开采机械化试验．地表沉陷观测和井下矿压观测表明，试验期间未发现地面建筑出现采动破坏，采场煤柱与顶板保持了稳定，实现了村庄下煤层的安仝开采．     

近距煤层群开采在不同宽度煤柱中的传力机制

以目前汾西矿区近距煤层群开采为背景,分析了煤层回采后煤柱及附近煤岩体应力重分布影响因素,并采用FLAC3D有限差分程序计算研究了近距煤层群上部煤层回采在不同宽度煤柱内部及下部煤岩体中的传力机制.结果表明:煤柱内部集中应力对底板应力重分布影响大于对项板应力重分布的影响;不同宽度煤柱内部及顶底板煤岩体应力集中系数不同,随着...     

跨上山回采采空区遗煤自燃原因分析

通过对任楼煤矿Ⅱ1采区一采空区遗煤自燃案例的原因分析,阐述了跨上山回采对采空区自然发火的影响,得出结论:跨上山回采工作面不宜留设煤柱,如果必须留设煤柱应对煤柱进行预防自然发火特殊处理。工作面收作之后,应先构筑进风侧封闭墙,再构筑回风侧封闭墙,防止改变采空区内的风流走向。     

神东矿区无煤柱开采关键技术及应用研究

为了进一步提高煤炭资源回收率,减少矿井掘进队伍数量,降低巷道掘进进尺,提高掘进率,消除由于区段煤柱留设带来的采空区遗煤自燃隐患和集中压力影响,神东矿区研究应用无煤柱开采技术,通过理论设计和现场实践应用相结合的方法,持续优化施工工艺,研究得出了适合神东矿区开采条件的柔模混凝土和切顶卸压沿空留巷工艺,研发了沿空留巷液压支架、内嵌式锚索、恒阻锚索等关键创新设备,应用结果表明在神东矿区近水平、浅埋深条件下采用沿空留巷和沿空掘巷无煤柱开采工艺是完全可行的,有限提高了掘进效率,缓解了接续紧张,保证了顶板安全。     

中小煤矿在浅埋薄基岩下开采灾害防治研究

长壁留煤柱采煤法是陕北煤田中小型煤矿在采用单体支柱难以抗御剧烈的动压显现，在采空区留煤柱以支撑顶板防止切落而采用的一种特殊的采煤方法．在有限煤柱群的支撑下，顶板可能形成大面积悬露不垮，最终导致大面积整体垮落，这种大面积垮落的机理不同于坚硬或极坚硬顶板大面积垮落．针对陕北煤田中小煤矿采用的长壁留煤柱开采，其防灾减灾的技术目标是区分两类不同性质的煤柱，即区内煤柱和区域间的隔离煤柱，实现隔离小区域的适时无灾害垮落，防止跨隔离区的大范围垮落．建立防止大型顶板事故的“设计-诊断-监测-识别-对策”体系．     

浅埋区小煤矿发展长壁开采的技术途径

小煤矿必须采用能够形成负压通风的壁式采煤方法, 是国务院安全生产委员会的规定。在总结陕北煤田小煤矿开采浅部煤层经验的基础上, 建议将落后的房柱式改革为长壁留煤柱支撑法开采, 以较大幅度提高采出率。长壁留煤柱支撑法开采的关键技术是区分两类不同性质的煤柱, 即区内煤柱和区域间的隔离煤柱。区内煤柱是指在小区域开采期间暂时保留在区内的煤柱, 其作用仅仅是保障在区内开采时的顶板安全, 而在小区域开采结束后能够适时垮落。为了防止顶板事故, 需要进行有效监测, 提出了监测方法的技术基础。