永夏矿区三2煤开发技术研究

基于顶板平衡结构岩层高度和三带判别方法,对二2煤开采后对三2煤的影响进行了计算和分析,按顶板平衡结构岩层高度计算,三2煤层处在二2煤层顶板平衡岩层上部,且距平衡岩层下部边界约60 m左右处;按三带判别法,三2煤层处在二2煤层顶板之上的弯曲下沉带中,且距裂隙带上部边界40 m左右处,因此,二2煤层开采对三2煤不会产生破坏影响.另外,根据模拟和岩层移动观测,分析了三2煤层与二2煤层同时开采的时空关系.     

上行开采技术研究与实践

运用“上行开采”各种研究理论,采用围岩平衡的观点,结合新庄矿井地质情况,对永城矿区新庄矿井下部二2煤层开采后对上部三2煤层开采所造成的各种影响进行研究。通过现场观测,对二2煤开采后顶板岩层形成的三带进行了理论分析和计算,给出了三2煤层与二2煤层开采的合理时空关系,对三2煤层顶底板稳定性进行分析评价,并简要介绍了新庄矿井三2煤层首采面的基本技术参数。     

永城矿区缓慢沉降带中三2煤层开采技术

结合新庄矿井地质情况,对矿井下部二_2煤层开采后对上部三_2煤层开采所造的各种影响进行研究。通过现场观测,对二_2煤开采后顶板岩层形成的三带进行了理论分析和计算,指出了三_2煤层与二_2煤层开采的合理时空关系,对三_2煤层顶底板稳定性进行分析评价。     

海天煤业3~#煤层蹬空开采可行性研究

针对海天煤业3#煤部分区域存在蹬空开采问题,首先采用了"三带"判别法、围岩平衡法等理论方法论证了3#煤蹬空开采可行性。又通过钻孔分段注水、钻孔窥视等现场实测方法以及FLAC3D数值模拟手段研究了下覆煤层开采后3#煤层及覆岩变形演化特征。综合理论分析、现场实测及数值模拟结果得出了在下覆煤层开采结束后,3#煤层及其顶板岩层并未发生剧烈程度的破坏,只是出现煤岩体的内部损伤,未出现影响3#煤正常开采的台阶下沉。实测冒落带高度距9#煤顶板2~4m,裂隙带高度距9#煤顶板19~27m,均小于理论计算最大值,3#煤处于9#及15#煤的弯曲下沉带内,最终得出3#煤蹬空开采可行。     

近距离煤层群上行开采相似材料模拟试验研究

基于某矿上行开采的要求,为获得下组煤开采后覆岩破坏高度及裂隙带发育高度,进而研究特定地质条件下近距离煤层群上行开采的可行性,采用物理试验的方法对下组煤开采后覆岩的破坏高度及裂隙带发育高度进行了模拟研究,并分析了受采动影响的顶板矿压显现规律、覆岩破坏特征、围岩应力场及位移场的变化规律.结果表明:覆岩破坏高度约为18.4 m,裂隙带发育高度约为49.3m,上组煤处于下组煤裂隙带的中上部.因而,以上覆岩层“三带”判别法为依据,初步判定采取一定安全措施后该矿上行开采方案可行.     

急倾斜煤层开采与开拓巷硐群扰动效应数值模拟分析

针对王家山煤矿急倾斜煤层开采与开拓巷硐群工程越界对地方煤矿安全开采问题,建立了急倾斜煤层开采与开拓巷硐群数值计算模型,分析了覆岩移动变形与应力演化规律。研究结果表明：急倾斜煤层开采,采空区上方煤层先破坏、垮落,顶板沿层理面法向发生弯曲、离层,采空区上部煤体先垮落,呈拱形结构,抑制了上覆煤岩体向采空区的垮落和移动;工作面采高5.2m,顶板发生垮落,底板也会发生滑移,顶板一侧的沉陷大于底板一侧的,在底板一侧出现断崖式现象,但垮落带发育高度小于工作面距井田边界的距离;巷硐群最大位移均发生在泥岩、煤层等软弱岩层以及断层破碎带区域,其扰动效应增加;在软弱岩层时巷道最大影响圈边界增加,影响边界贯通,但最大裂隙带高度为11.5m,裂隙带上脚未发育至井田边界标高。因此,工作面开采与开拓巷硐群对地方煤矿开采没有影响。     

开滦东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性分析

针对东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性进行研究。在分析北二采区5煤层上行开采影响因素的基础上,采用"三带法"、"比值法"进行了初步的经验方法判别。建立工作面开采数值模型预测回采下部8煤层与上行开采5煤层后顶板裂缝带波及范围。经验判别得出5煤层位于8煤层垮落带之上,采动影响系数大于经验临界值7.5,上行开采5煤层可行。数值模拟了采动影响下围岩的扩容区,以体积应变大于等于0.025的等值线密集区视为导水裂隙区,得到8煤层回采顶板导水裂缝带最大高度为53m,上行开采5煤层后顶板导水裂缝带最大高度向上增长0.4m。下部8煤层开采将5煤层顶板改造为极软弱顶板,导致其裂缝带发育高度偏小,利于上行开采。     

采煤方法选择及上行开采技术分析

晋杨煤矿9、10号煤层采煤方法为一次采全高采煤法,采用全部跨落法管理顶板。上行开采技术分析采用三种方法,即利用数理统计法计算、"三带"判别法、围岩平衡分析法,得出结论:2、9号煤层层间距最小为84.43m,其导水裂隙带高度(40.7m)远小于两煤层层间距,因此采用上行开采对2号煤影响较小,是可行的。     

近距软岩中厚煤层联合开采工作面顶板矿压规律研究

裕丰公司矿井的2上煤层和2下煤层为上下邻近近距离煤层错距开采,为避免以后错距开采2个煤层同时进行开采压力扰动的影响,利用FLAC3D进行数值模拟其每推进120 m时压力变化情况。通过研究论述得出:随工作面的不断开采推进,各岩层逐步缓慢下沉并最终停止变化。采空区慢慢被冒落岩石压实,位移测线也会同步协调的下沉,最终形成"碗"式形状结构;距离煤壁的距离越大,因受采动影响的应力变化也越小。同时,上部煤岩层的"三带"的范围都会受到下部煤层开采的影响。而且煤层裂隙发育均经历了从活跃期到衰减期的渐变。     

采空区上覆岩层破坏高度的预测

煤矿开采后采空区上覆岩层由上而下依次形成垮落带、裂缝带和弯曲下沉带。采用井下钻孔的方法对大佛寺煤矿采空区上覆岩层现场观测,得出了垮落带和裂缝带的发育高度,并理论推算出了其发展规律的二次预测模型。预测结果表明:从距回风巷10m的位置处起,垮落带开始发育,其最大高度距煤层顶板约为0～1.3m,裂缝带最大高度距离煤层顶板27.6m,该模型的获取为大佛寺40106工作面煤的自燃防治及高抽巷瓦斯抽放提供了重要的理论依据。     

电阻率法实测导水裂隙带高度技术研究及应用

下霍煤矿采用综合机械化放顶煤的采煤方法开采3号煤层,为了保障采掘活动安全,获取相关开采技术参数,需查明煤层开采后的“三带”发育高度;收集分析了井田二采区地层资料及工作面开采技术条件,用经验公式估算了开采后导水裂隙带发育高度,并决定在2303工作面布置电阻率测试系统对导水裂隙带高度进行实测;在回风巷距回采工作面216 m距离处施工测试钻孔并布设电极,在回采过程中对煤层顶板岩层视电阻率开展监测分析,获得了开采前、中、后期的岩层电阻率数据,分析得到3号煤层开采后实测导水裂隙带高度为80 m,裂采比为16;通过实际应用可知,相比其它测试方法,电阻率测试法具有结论可靠、低成本、易施工等特点。     

软岩下部煤层开采对上部巷道影响规律实测分析

该文以北皂煤矿煤4开采对上部巷道影响的实测数据为依据,分析了软岩下部煤层开采边界上方空间采动应力分布以及与岩层移动的关系,总结了下部煤4层开采边界外煤2层顶板及煤2层巷道围岩变形规律,以达到寻求保护巷道的方法和保障巷道在采动影响期间使用状态的目的。     

采空区上部极薄煤层复采可行性论证

研究采空区上部极薄煤层安全开采可行性,从空间和时间相结合的角度,采用比值判别法、三带判别法、围岩平衡法以及上下煤层开采的间隔时间,论证了采空区上部均厚0.55 m的极薄18煤复采的安全可行性,并进行机械化回采.     

大面积巷式采空区覆岩破坏机理及上行开采可行性分析

为揭示大面积巷式采空区上覆岩层破坏失稳机理,建立了均布荷载下连续深梁力学结构模型,得出了巷式开采下顶板岩层应力分布规律。立足于顶板岩层结构的力学特性,提出了大面积巷式采空区上方煤层上行开采可行性判定理论及方法,理论计算得出虎龙沟煤矿8号煤层大面积巷式采空区影响高度为8.8 m。利用FLAC2D软件对5号煤层实施上行开采的可行性作进一步论证,研究结果表明：随着开挖条带个数的增多,应力弱化系数等值线的高度不断增加,然而当开挖条带个数大于4个时,应力弱化系数不再增高,得出虎龙沟煤矿8号煤层采空区影响高度为10 m。理论计算和数值模拟均表明8号煤层采空区影响高度小于煤层层间距25~30 m,因此,虎龙沟煤矿大面积巷式采空区上方煤层上行开采是可行的,对类似煤层进行上行开采具有一定的参考价值。     

永佛寺煤矿采用上行开采技术的研究与探讨

采用围岩平衡的观点，结合永佛寺煤矿地质情况，针对永佛寺煤矿一水平下部8号煤层开采后对上部3、4号煤层开采所造成的各种影响进行研究。通过对8号煤层开采后顶板岩层形成的三带进行了理论分析和计算，提出矿井采用上行开采是可行的，为矿井改造项目早日达产奠定了坚实的理论与实践基础。     

范各庄矿近距离煤层上行开采矿压显现规律与可行性研究

以开滦集团范各庄煤矿近距离煤层的上行开采为背景,综合运用数值模拟、经验类比、概率积分等方法,研究5号煤层和7号煤层上行开采过程中矿压显现和岩层移动规律,分析了近距离煤层间相互影响作用,并对上行开采的可行性进行了评估。研究表明:7号煤层开采过程中,采空区上方出现应力卸压区,顶板下沉量不断增大形成顶板下沉区,5号煤层受7号煤层采动影响下沉3.1m;与7号煤层开采相比,5号煤层开采过程中顶板应力卸压区范围和顶板下沉量都有所增加,且7号煤层采空区边界应力集中出现向5号煤层采空区边界转移的现象;上层煤层处于下层煤层垮落带上方15m以外,处于导水裂隙带的上位岩层平衡区域,具备上行开采的条件。在研究结果的基础上给出5号煤层2551N工作面合理的布置方案,具有一定的理论意义和工程价值。     

上行开采条件下多煤层开采覆岩破坏规律研究

为了定量研究上行开采条件下单一煤层和多煤层开采的覆岩破坏规律,利用FLAC3D数值模拟软件,分别对麦垛山煤矿仅开采6煤和先开采6煤后开采2煤两种情况下覆岩破坏规律进行了研究,结果表明:仅开采6煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下491.02 m,导水裂缝带发育高度为51.70 m,地表下沉值为94.00 mm;先开采6煤后开采2煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下380.00 m,6煤导水裂缝带发育高度为59.00 m,地表下沉值为375.00 mm。上行开采对于下部煤层6煤导水裂缝带发育高度影响不大,由于上部煤层2煤导水裂缝带的发育,导致弯曲下沉带范围缩小,地表下沉值由于上部煤层2煤的开采而显著增大。     

浅埋深煤层开采顶板活动规律相似模拟试验研究

运用实验室二维相似材料模拟试验,通过对煤层模拟开采,得出浅埋深条件下顶板活动规律及覆岩运动特征。分析表明:随着直接顶的断裂和失稳,老顶形成"砌体梁"结构;老顶周期来压步距平均约10.94 m;上覆岩层移动破坏后形成"三带",垮落带范围为煤层上方4~6.3 m,裂隙带最大发育高度为煤层上方19.8 m;弯曲下沉带范围为裂隙带以上直至地表。     

某矿开采9~#煤作为下保护层瓦斯治理研究

结合某矿生产实际,运用理论计算和数值模拟得出9#煤层上覆岩层的冒落带高度为12~18 m,裂隙带高度30~48 m,即3#煤层位于9#煤层产生的裂隙带的中上部,且处于9#煤层产生的卸压区范围内,3#煤层膨胀率在卸压范围内绝大部分超过3‰,并且3#煤卸压范围中部存在先膨胀后压缩的过程。最后利用膨胀率和工程类比对卸压效果进行了预测,综合分析认为保护层开采能有效卸压和增加煤体透气性,为3#煤层高效开采提供有利环境,从而论证了9#煤可以作为3#煤的保护层。     

王庄煤矿大采高工作面覆岩运移规律研究

大采高综合机械化开采是厚煤层开采的重要趋势。以王庄煤矿8101大采高工作面为研究对象,采用实验室相似材料模拟工作面的推进过程,研究了大采高工作面上覆岩层的移动规律和两带分布,揭示了主关键层破断后形成的三铰拱平衡结构,利用电子经纬仪对不同岩层的位移值进行记录,得出了顶板位移场变化规律。模拟实验结果表明:8101大采高综采工作面垮落带高度为16 m,裂缝带高度为50~55 m,岩层最大下沉高度为6 m。直接顶初次垮落步距为25 m,老顶周期来压步距在10 m左右,实验结果与王庄煤矿现场实践相吻合。