推覆体寒武系及小防水煤柱下进行综放采煤的实践

通过对区域推覆体寒武系水文地质条件的分析,对工作面开采的可行性进行了论证,提出了241301工作面推覆体寒武系下可留设80m防水煤柱,实践证明是可行的。     

推覆体下开采的水文地质条件分析及“三带”高度的确定

文章阐述了淮南中厚煤层回采工作面上覆推覆构造体水害特征、富水性、防水煤柱的岩性结构与安全性;用多种方法计算并确定了工作面防水煤柱的高度,提出在井下进行上覆地层水文地质勘探的建议,并制定出预防水害的安全措施。     

5号煤层防水煤柱高度的确定

当含水层下开采时防水煤柱的确定直接关系到整个生产的安全,为确定5号层开采后的覆岩防水煤柱高度,应用《三下规程》中记载的公式和经验公式,以及UDEC数值模拟的方法对5号煤层开采后的覆岩裂隙高度进行分析。通过理论计算得到导水裂隙带高度的最大高度为39.6 m,通过数值模拟得到裂隙带高度为32 m,最终安全起见选择39.6 m为导水裂隙高度。根据规程中的经验公式计算,得到防水煤柱的高度为52.86 m,实际生产中选择防水煤柱高度为53 m。     

水体下采煤防水煤岩柱的评价和优化设计

在水体下采煤中,防水煤岩柱是阻隔上覆含水层水泄入工作面的保护体,它的留设尺寸合理与否,关系到煤矿的安全生产及经济效益和国家资源的充分利用.例如:淮北新区第四系松散含水层的防水煤柱压煤量达3.03亿t,每缩小防水煤柱1m,就可多回收水下压煤上百万吨.因此,开展防水煤岩柱的最优化设计方法的研究,其意义十分重大.     

261303工作面推覆体寒武系下防水岩柱76m开采的实践

261303工作面是六采区13煤首采工作面,为推覆体寒武系下76m防水岩柱下开采工作面。由于推覆体寒武系灰岩局部富水性较强,因此,推覆体寒武系灰岩水和13-1煤顶板砂岩水将威胁261303工作面的安全开采。通过对261303面地质、水文地质、工程地质等条件进行分析,提出工作面回采是可行的,并提出了相应的水害防治措施。开采实践证明:261303面推覆体寒武系下76m防水岩柱开采是可行的,为矿区相似条件下工作面安全开采提供了技术依据。     

急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性影响因素研究

为实现水体下急倾斜煤层的安全回采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的水文工程地质条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性的影响因素。结果表明:随着急倾斜煤层采高的增大和煤体强度的降低,防水煤柱的垮落范围呈增大趋势;覆岩中关键层的存在以及直接顶岩梁的破断旋转均导致防水煤柱的垮落范围增大;当充填体弹性模量达到0.5GPa时,防水煤柱的垮落破坏范围可以降低54.3%,根据数值计算结果确定了急倾斜煤层采空区矸石自溜充填并注浆胶结充填体的顶板控制技术,同时采取了防水煤柱加固措施,有效确保了急倾斜煤层回采期间防水煤柱的稳定。     

推覆构造条件下防水煤柱留设的研究与实践

以新集二矿首采8煤为例,系统分析了对开采有影响的覆岩含水层水文、工程地质条件,预测覆岩的破坏形成,总结了推覆构造条件下的离层及裂高发育规律,进而对防水煤柱留设的可行性进行研究,并通过开采实践进行了论证。     

推覆构造条件下防水煤柱留设的研究与实践

以新集二矿首采8煤为例，系统分析了对开采有影响的覆岩含水层水文、工程地质条件，预测覆岩的破坏形态，总结了推覆构造条件下的离层及裂高发育规律，进而对防水煤柱留设的可行性进行研究，并通过开采实践进行了论证。     

特殊推覆体下开采覆岩破坏及其地表沉降特征浅析

以新集二矿特殊推覆体下开采的实践体会,通过对开采覆岩组合特征、工程地质特征分析、覆岩破坏理论研究及地表沉降观测验证,初步归纳总结出特殊推覆体下开采覆岩破坏及其地表沉降特征。为以后开采准确评价防水煤岩柱安全质量,合理留设防水煤岩柱高度,覆岩破坏预测、观测及地表沉降防治提供可靠的理论和实践依据。     

特殊推覆体下开采覆岩破坏及其地表沉降特征浅析

以新集二矿特殊推覆体下开采的实践,通过对开采覆岩组合特征、工程地质特征分析,覆岩破坏理论研究及地表沉降观测验证,初步归纳总结出特殊推覆体下开采覆岩破坏及其地表沉降特征,为以后开采准确评价防水煤岩柱安全质量,合理留设防水煤岩柱高度,覆岩破坏预测、观测及地表沉降防治提供了可靠的理论和实践依据。     

特殊推覆体下试采覆岩裂高发育观测研究

以新集二矿特殊推覆体下 13- 1煤 130 7试采面开采的覆岩组合特征及工程地质特征分析、覆岩破坏理论研究和井下电法成像观测验证 ,初步总结出特殊推覆体下 13- 1煤开采覆岩裂高发育特征。为以后 13- 1开采准确评价防水煤岩柱安全质量 ,合理留设防水煤岩柱高度提供可靠的理论和实践依据     

河流下断层煤柱区残采工作面安全开采分析

以权家河煤矿河流下断层煤柱区残采回采为例,在分析确定5329残采工作面覆岩类型的基础上,预计了断层存在条件下的导水裂缝带高度,对地面河流和第四系含水层这一复合水体留设了防水安全煤岩柱,并确定了合理开采厚度,根据河流与工作面、断层的空间关系,在回采的不同阶段留设了不同的断层煤柱。研究结果表明:针对5329工作面埋深浅的条件,采高控制在2.3m的条件下能满足留设防水煤柱岩柱的要求;在距切眼120m阶段,开采该阶段需要留设的断层煤柱尺寸不小于21m,120~停采线阶段,需要留设的最小断层煤柱尺寸为72.5m,才能保证安全回采。     

防水煤柱下开采可行性研究

为了确保在防水煤柱下进行安全开采,采用理论计算和数值模拟的方法对1号层开采的可行性进行研究。通过理论计算得到,1号层采后的裂隙带最大高度为60.12 m,保护层厚度为13.36 m,防水煤柱高度为73.48 m,防水煤柱高度小于1号层与采空区水体之间的最小距离128m,说明1号层开采是可行的。采用数值模拟的方法对1号层开采后的覆岩裂隙带发育过程和发育高度进行了模拟分析,得出采后的裂隙带最大高度为56 m,1号层裂隙带上边缘与上方采空区水体之间的最小距离72 m。规程中规定水体下的保护层厚度为大约为14m,可见采后的裂隙带与水体之间距离大于安全距离,所以开采是可行的。     

新集二矿夹片灰岩下提高上限安全开采技术研究与实践

通过对推覆体夹片地层的分析与研究认为:夹片地层下各煤层开采按设计要求留设的80 m防水煤岩柱可以进一步缩小,通过近几年开采实践并获得成功,多回收煤炭292.7万t,缓解了新集二矿采面接替紧张局面,取得了较好的效益.     

膏体充填回收条带煤柱覆岩活化规律研究

为分析膏体充填回收条带煤柱覆岩活化规律,通过建立条带开采、回收遗留煤柱和单独充填开采3种模型,采用数值模拟和岱庄煤矿膏体充填回收条带煤柱地表沉陷实测,研究得出了充填开采孤岛煤柱引起的覆岩活化机理,以及覆岩活化对地表沉陷影响的程度。研究表明:充填开采覆岩活化程度随着与煤层距离的增加,呈现先增加后减小的趋势,最大活化发生在距煤层100 m内;膏体回收条带煤柱覆岩活化率在15%～30%,反应至地表的在15%左右。     

急斜煤层覆岩关键层对防水煤柱尺寸的影响

为了对水体下急斜煤层的安全回采提供依据,基于龙湖煤矿南二采区急斜煤层的水文工程地质和煤岩层赋存条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了覆岩关键层对急斜煤层开采导水裂隙分布和防水煤柱稳定性的影响,结果表明:当上覆岩层无关键层时,急斜煤层开采导水裂隙呈“耳型”分布,而当上覆岩层存在关键层时,导水裂隙以平行于岩层层面的离层裂隙为主,且随着煤层采厚的增加呈抛物线型增大趋势,硕板初次破断后导水裂隙向关键层及其上方岩层发育;急斜煤层覆岩关键层的存在,将明显增大防水煤柱的抽冒范围,水体更易沿防水煤柱塑性破坏区渗流进入工作面采空区.据此,现场设计了分带仰斜充填开采方法,并采取了加固防水煤柱的措施,有效确保了水体下急斜煤层的安全回采.     

不整合地层下开采防水煤柱合理宽度的研究

开采煤层与富含水的第四系呈角度不整合接触。煤层开采时,为防止覆岩导水裂隙带在侧面与第四系连通,需留设一定宽度的横向防水煤柱。用数值模拟方法对防水煤柱留设宽度取经验值时,导水裂隙带的发育特征进行了分析。数值结果表明,经验值留设宽度下,导水裂隙带已经在侧面方向与不整合面接触。假设工作面两侧导水裂隙带的形状为半圆弧,对竖向防水煤柱的经验公式进行修正,提出横向防水煤柱留设宽度的计算公式,为不整合地层下开采横向防水煤柱的留设提供了依据。在计算出的横向防水煤柱留设宽度下,通过控制工作面宽度,使导水裂隙带在竖直方向上不与第四系连通。     

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。     

矿井越界开采混凝土防水隔离柱留设研究

为确定杨村煤矿与田庄煤矿井田边界安全隔水煤柱宽度,提出了以混凝土防水隔离柱取代部分煤柱,构成小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构,采用FLAC~(3D)软件对比分析了其与全小煤柱隔水结构在矿压与水压作用下的力学状态,对有效隔水的煤柱宽度临界尺寸进行了优化研究。研究结果表明:小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构小煤柱宽度为2.5 m,隔离柱宽度为2.5 m;而整体为煤柱隔水结构中,其最大垂直应力在采空区侧煤柱深部1.5 m处,大小为原岩应力的2.3倍,有效隔水的弹性区宽度约为1.0 m,与理论计算结果基本一致,小煤柱与混凝土防水隔离柱组合隔水结构中,最大垂直应力在隔离柱深部0.5 m处,为原岩应力的3.2倍,有效隔水的弹性区宽度约为3 m,隔水安全性更高。     

急倾斜煤层防水煤柱合理尺寸的理论分析

根据深部急倾斜煤层工作面开采方式、积水位置的不同组合,将防水煤柱留设分成三种常见模式,并分析了每一种模式煤柱留设的主要依据;运用块体极限平衡理论建立急倾斜煤层失稳力学模型,推导出煤柱区段稳定尺寸的计算公式;针对不同矿区的具体条件,提出急倾斜防水煤柱留设合理尺寸的优化体系.将优化设计的理论运用于唐山某矿,得出防水煤柱留设合理高度为59.3m,而该矿在防水煤柱高度60m的条件下实现安全试采,说明优化设计理论具有工程实践指导作用.