建筑物下充填条带开采方案设计及效果评价

为了解放建筑物下煤炭资源,以邯郸矿区某矿断层发育区地质采矿条件为研究背景,基于超高水材料充填开采技术,提出了充填条带、冒落条带2种开采方案的工作面布置。在分析了地表变形预计参数的基础上,采用概率积分法基本原理,进行了地表变形预计,并对开采方案进行了优化设计,并给出了安全开采技术措施。结果表明：采用充填条带开采和冒落条带开采,分别可采出煤炭资源330.17万t、216.88万t,采出率分别为70%、45%,地表最大下沉分别为1 390 mm、1 420 mm,最大倾斜均为10.9 mm/m,建议采用超高水材料充填条带开采方案。此方案设计为类似地质采矿条件下的煤炭资源开采提供了理论依据和技术参考。     

浅谈条带开采方案优化设计

条带开采是"三下"采煤技术[1]中应用最为广泛的开采技术之一,是建筑物下采煤控制地表沉陷的主要开采措施,近几年由于村庄搬迁费用的不断提高和村庄搬迁新址征地困难等原因,部分矿区采用条带开采方式进行开采。在进行条带开采方案设计时,必须充分掌握矿区地表移动变形规律并随着矿井资料的积累逐步对矿井条带开采方案进行优化设计。     

新驿煤矿条带开采地表下沉规律研究

为研究新驿煤矿条带开采地表下沉规律,根据五采区具体地质条件对条带开采参数进行了设计,并对不同开采方案地表沉陷规律进行了预计,结果表明:1新驿煤矿上部覆岩多为无坚硬岩层,不存在"关键层",采用条带开采,地表沉陷较及时,且数值较大。2对五采区进行条带开采方案比较,开采宽度为60 m时,最大变形值在Ⅰ级变形范围内,可以保证村庄房屋的正常使用;工作面开采宽度为70 m时,可对房屋产生轻微影响;工作面开采宽度为80 m时,可对房屋产生破坏影响。     

密集建筑物下大采深条带开采研究

为了研究密集建筑物下大采深条带开采方案的合理性,以高家堡煤矿一盘区为研究背景,选取朱家沟村庄下开采为研究对象,基于概率密度函数基本理论分析条带采宽和留宽的合理范围并提出方案。在保证地表村庄建筑物不发生破坏的前提下,应用威尔逊理论对各个方案的煤柱稳定性进行初步筛选。应用FLAC3D数值模拟,对不同采、留宽条带开采参数及开采地表移动变形进行了预计模拟以确定最终方案,并通过地表沉陷预计软件(YLH-12)进行验证。研究结果表明,条带开采采宽取120m,留宽130m,能够实现在地表村庄建筑物下的安全经济开采。     

基于地表沉陷控制的巨厚松散层下深部条带开采优化研究

以某煤矿巨厚松散层下深部开采为研究背景,为了得到条带开采的最佳设计方法,利用数值模拟,结合现场实测资料,对条带开采的采出率和条带尺寸进行研究。利用条带开采作为巨厚松散层下深部开采地表沉陷的控制方法,必须保证留设煤柱在高地应力的条件下有足够强度,同时保证采出条带宽度不致使厚松散层发生大的压缩变形,加大地表沉陷剧烈程度。模拟结果表明,控制煤炭采出率为50%,条带宽度为80 m时的地表沉陷控制效果最佳,开采最为经济合理。研究结果可为巨厚松散层下深部条带开采方案的设计提供参考依据。     

巨厚黄土层宽条带开采地表移动规律及参数优化

为了有效地控制地表移动变形以保护地表建筑物,保证煤炭资源的采出率,最大限度地减小开采损害的影响,应用宽条带开采方案,以彬长矿区的采矿地质条件为工程背景,研究厚黄土层下开采的地表移动规律。通过在开采区域地表布设监测点的方法,结合亭南煤矿现场观测实测数据并对其进行理论分析,描述了深部大采深宽条带开采的地表移动规律,给出了彬长矿区地表移动变形的重要参数,主要影响半径为295 m,主要影响范围角正切值为1.93,地表沉陷范围343 m,边界角为58.96°。运用概率积分和威尔逊理论得出该矿区多个条带工作面开采时,煤柱宽度和采出宽度的最佳匹配计算方法,基于协调开采原则得出了合理的条带开采参数。结果表明,将研究得到的地表移动参数应用于生产实践取得了良好效果,所得的地表移动参数对该矿区具有一定的参考价值。     

跳采充填采煤法在村庄下采煤的应用

为了解放村庄下煤炭资源,综合条带法、充填法、跳采法的技术优点,提出采用超高水材料作为充填物,并将工作面划分成若干条带进行跳采充填。以邯郸矿区某矿为例,研究了地表移动变形规律。观测结果表明:采用该方法在平均埋深340m,采高为4m的近水平煤层开采时,地表最大下沉值为1174mm,减沉率约为61.5%,最大倾斜变形为10.6mm/m,最大曲率变形为-0.28mm/m2,采出率为89.2%,且下沉盆地范围明显减小;如果调整跳采顺序,使得地表最大变形区域人为可控,有效地保护了地表重要的建(构)筑物。该方法用于控制地表沉陷效果明显,为"三下"采煤工作提供了一种行之有效的新方法。     

近水平煤层条带开采沉陷实测纠偏软件及应用

根据研究证明的近水平煤层条带开采沉陷实测纠偏方法,编制了条带开采沉陷实测纠偏软件.该软件界面友好、操作简便,能利用现场条带开采地表沉陷的实测数据准确有效地为煤矿生产实践提供用于判别开采损害程度的预计指标值.基于临涣煤矿10号煤层四采区已采2条带工作面的实测沉陷数据,应用该软件对村庄建筑物下工作面的采后地表沉陷进行了研究...     

浅谈村庄下条带开采设计

对厚表土层薄基岩条件下村庄压煤条带开采进行研究,揭示条带开采覆岩移动与地表沉陷的基本规律,预计地表移动变形,从而节省村庄搬迁费,最大限度地提高煤炭采出率。     

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。     

河流下浅埋深薄基岩煤层部分开采可行性分析

控制覆岩破坏高度是实现水体下安全开采的关键。针对“浅埋深、薄基岩、坚硬顶板”河流下压覆煤炭资源的问题，采用数值模拟的方法，计算了巷柱式和房柱式等部分开采的覆岩破坏高度，并从防水煤岩柱留设、岩梁极限跨度以及煤柱稳定性3个方面论述河流下部分开采的可行性。研究结果表明，部分开采能够很好地控制覆岩破坏高度，煤岩柱厚度基本满足留设防水安全煤岩柱要求；由于上覆基岩柱中存在厚度大于10 m的粗砂岩，在跨度小于8.53 m的情况下可以支撑上覆岩层；设计煤柱安全系数为1.28～1.81，均满足要求。采用采6 m、留6 m的巷柱（窄条带）式开采是最佳方案，面积采出率为50%，按总采出率45%计算，可解放河流压覆区域约52万t煤炭。     

岱庄煤矿矸石膏体充填模式研究与应用

随着我国煤炭事业的发展,"三下"压煤问题逐渐突出,如何更合理有效的开采村庄等建筑物下压煤已经成为煤炭行业重要的研究课题。根据煤矿绿色开采的发展要求,提出了采用矸石膏体充填进行建筑物下遗留条带煤柱开采。提出了"大步距隔离全部充填法",条带煤柱工作面每推进4～5m,沿工作面作隔离充填,通过系统论证,确定充填系统能力150m3/h。结合岩移观测,得到地表下沉最大值为58.2mm,地表下沉系数为0.08～0.10。     

煤炭资源开采对坡体变形影响规律模拟研究

为了研究煤炭开发造成的地表沉陷对坡体变形影响规律，基于FLAC数值模拟软件建立背坡和向坡开采两种数值模拟模型，分析对比了向坡和背坡开采对坡体变形的影响规律。研究结果表明:水平地表下煤炭资源开采对坡体的影响较小，坡体变形量较小；而坡体下煤层开采时，坡体的水平与垂直变形增加幅度均较大。背坡开采的垂直变形较向坡开采有大幅度增加，背坡开采的垂直位移最大值发生在坡体中部，向坡开采垂直位移发生在坡体端部，背坡开采和向坡开采垂直变形量最大值分别为3.9 m和1.5 m。研究成果可为类似条件下煤炭资源开发提供参考依据。     

矿区地表沉陷监测中RTK代替四等水准的可行性分析

针对矿区地表沉陷监测工作中四等水准测量耗时耗力的问题，从RTK测量精度以及测量误差对地表沉陷预计参数的影响程度的角度，探讨了RTK在矿区地表沉陷监测工作中代替四等水准的可行性。研究得出:RTK的高程精度约为20 mm，不满足开采沉陷10 mm的精度要求，不能直接代替四等水准进行沉陷监测工作；通过正交设计对概率积分参数敏感性分析得到，下沉系数q属于敏感因子，开采影响传播角θ属于最不敏感因子，主要影响角正切tan β影响介于两者之间；通过在下沉值中加入中误差分别为10，20，30 mm的随机误差，反演参数值，分析测量误差对参数的影响，结果显示RTK误差对预计参数的影响不足6%，此时RTK误差对预计参数的影响较小，求参结果可靠。结果表明，RTK可用于地表预计参数工作的进行，对地表沉陷预计参数求取的后续工作有指导性意义。     

大采高采煤工作面地表岩移规律研究

煤矿开采对地表的建筑物、生态环境等产生了影响，为了实现煤矿的可持续发展，需要对开采沉陷规律进行研究。采用现场观测的方法，布置了倾向观测线和走向观测线，对大采高23201、23103采煤工作面进行了全面观测和日常观测，并对观测结果进行了分析，确定了大采高采煤工作面地表沉陷的规律。该地表沉陷规律符合概率积分法预计模型，为“三下”开采保护煤柱的留设提供了理论依据。     

近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究

为解决三交河煤矿近距离2号煤下分层开采过程中应力显现异常、支护困难等问题,在现场调研、锚固力试验、巷道围岩地质力学试验基础上,对下分层回采巷道层间距大于3 m、1~3 m、特殊地段1 m条件下提出了3种支护方案,并运用UDEC软件对2^-2煤层开采过程进行了数值模拟。模拟显示:层间距小于2 m的巷道顶板最大下沉量50 mm,两帮最大移近量40 mm,与2-601工作面现场监测数据相符。三交河煤矿下煤层综合开采方案的成功实践,解决了近距离煤层开采过程中出现的支护问题,对于类似条件近距离煤层安全开采具有重要意义。     

膏体充填回收孤岛煤柱围岩控制技术研究

随着煤矿的长期开采，各种孤岛煤柱的安全、高采出率回收成为矿井亟待解决的难题。针对朱村矿东一下山保护煤柱回收难题，采用膏体充填法进行回采。分别从工作面液压支架与围岩的相互作用关系及支护强度要求、充填期间“充填体—上覆岩层”支撑结构体系的稳定性和充填体强度要求以及充填率对地表开采沉陷的影响3方面进行了分析研究。通过采用膏体充填开采，工作面巷道围岩稳定，上覆岩层无明显裂隙离层发育，表现为随工作面开采整体缓慢下沉状态；按开采高度2.5 m计算，地表下沉系数为0.137，地表建筑物在Ⅰ级损坏之内。