浅埋煤层房式开采遗留煤柱突变失稳机理研究

神东煤田浅埋煤层存在大量房式遗留煤柱,受下方煤层采动影响可能突然失稳垮落,造成冲击式动力灾害,遗留煤柱稳定性对下方煤层安全开采具有重要影响.针对乌兰集团石圪台煤矿地质生产条件,基于突变理论建立了房式煤柱稳定性尖点突变模型,分析了浅埋煤层房式开采遗留煤柱突变失稳规律.结果表明煤柱发生突变失稳的必要条件为煤柱单侧屈服带宽度介于煤柱宽度的0.33～0.43倍时将发生突变失稳,现场观测验证了计算结果.     

火区下煤层群开采裂隙发育规律研究

为保证火区下煤层群开采的安全可行,对石圪节3#煤层火区下煤层群开采形成的裂隙发育高度进行了理论计算,得出了3#煤层开采对底板的破坏深度及下组煤开采形成的裂隙发育高度,并对裂隙的分布规律进行了分析。同时,利用UDEC软件对开采造成的裂隙发育规律进行了数值模拟,模拟结果与计算结果基本相符,得出8#与9#煤层开切眼及停采线各内错10m时,裂隙发育高度及贯通程度较小。     

高应力综放面区段煤柱合理宽度与控制技术

针对综放面巷道围岩变形破坏严重等难题,以蒋家河煤矿ZF201工作面为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟与现场试验等方法,研究了煤柱合理宽度确定方法及巷道围岩控制技术。研究表明:煤柱稳定性主要受上方基本顶断裂及多次采动活动的影响,随着煤柱宽度的增加,应力集中区域由实体煤侧向煤柱中部转移,塑性破坏区由煤柱两侧向中部呈"X"型贯穿趋势;综合考虑巷道稳定性及安全高效开采等因素,确定煤柱合理宽度为18 m;提出采用树脂加长锚杆及锚索补强组合支护系统进行巷道支护,现场监测表明煤柱受力呈不对称"双峰"分布,巷道围岩控制效果好。研究成果成功应用于工程实践,为类似条件下巷道布置提供了有益借鉴。     

Hydraulic support stability control of fully mechanized top coal caving face with steep coal seams based on instable critical angle

Analyzed the support instable mode of sliding, tripping, and so on, and believed the key point of the support stability control of fully mechanized coal caving face with steep coal seams was to maintain that the seam true angle was less than the hydraulic support instability critical angle. Through the layout of oblique face, the improvement of support setting load, the control of mining height and nonskid platform, the group support system of end face, the advance optimization of conveyor and support, and the other control technical measures, the true angle of the seam is reduced and the instable critical angle of the support is increased, the hydraulic support stability of fully mechanized coal caving face with steep coal seams is effectively controlled. Supported by the National Natrual Science Foundation of China(50504014)     

回采巷道动压区锚索强化支护机理及参数优化设计

以车集煤矿2901工作面为工程背景,探究了回采巷道动压区锚索强化支护机理.通过构建梯形巷道等效围岩力学结构模型,推导了巷道围岩塑性区半径公式,基于悬吊理论建立了巷道锚索支护力学结构模型.采用FLAC3D软件对比分析了单体支柱和补强锚索不同方案支护时的巷道损伤破坏特征.结果 表明:梯形巷道顶板竖直方向最大塑性区半径为5....     

基于采空区压实理论的采动响应反演

基于采空区压实理论,对FLAC3D中的双屈服本构模型进行二次开发,对采空区的垂直应力、弹性模量等力学参数进行了较为严格的理论修正,较精确地求得垮落带岩体的应力-应变关系,进而获得采空区及围岩对采动的真实响应,并与理论求解进行了比较,验证了采空区压实理论及其算法的可行性.在此基础上,结合现场实测,成功的反演了地表下沉和支承压力等采动响应.研究成果在12322工作面得到成功应用,使其多回收煤炭9万t,采出率提高13%,产生直接经济效益3 200万元.     

薄煤层过断层预掘巷技术研究北大核心

为研究7122工作面通过断层时覆岩移动规律,以祁南煤矿82采区地质条件为基础,利用UDEC数值模拟软件分别分析了工作面推至断层前、推至断层时、推过断层后的工作面顶底板围岩应力与塑性区分布特点,提出在遇到较大落差（2.0～2.5 m）的断层采用预掘巷技术。提前预处理断层,使工作面不影响安全生产,又有利于提高煤质,有利于薄煤层安全高效开采。     

超高水材料充填减灾减损绿色开采理论与技术进展及展望

深部煤层安全高效开采与生态环境保护是当前煤炭资源绿色开采的重大难题之一。充填开采对于防治深井动力冲击灾害、减少地表下沉、保护生态环境具有显著成效,其中超高水材料水体积比高,充填开采具有工艺简单、适应性强、用料少、充填率高等特点,可有效解决地面环境保护与煤炭资源开采破坏之间的突出矛盾,符合煤炭资源减灾减损绿色智能开采新发展理念的要求。在总结充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,阐明了超高水材料充填开采的技术原理、工艺流程及材料性能;重点从充填开采地表沉陷控制“充填体—煤柱”及“充填体—支架—煤体”协同承载等方面揭示了充填开采动力灾害防治机理;提出了减灾减损绿色开采动力灾害防治、智能化感知、地表形变监测与预计及充填装备智能化控制等关键技术,在山东义能煤矿成功进行了超高水材料充填开采实践,并实现了“三下”深部煤层安全高效智能绿色开采。为推进生态文明建设与环境保护,实现现代化矿井减灾减损绿色开采,展望了超高水材料充填开采研究方向为:深化深部超高水材料充填开采岩层控制基础理论、提高超高水材料充填开采技术智能化水平,创新超高水充填与煤系共伴生资源协同开采技术体系,联合超高水材料充填开采与碳捕获、...     

薄煤层短壁综采工作面石灰岩顶板破断特征及矿压显现规律

为揭示薄煤层短壁综采工作面石灰岩老顶破断规律,实现顶板管理安全经济,运用理论计算、数值模拟及现场观测等分析了顶板初次破断步距特征及矿压显现规律。研究表明老顶初次、周期来压步距分别为40.7 m及15.5 m,动载系数在1.25左右,石灰岩老顶随工作面推进呈现典型的"O-X"型破断及"见方垮落"特征,采用大功率综采设备推进速度快,来压影响时间、范围明显减小,呈现整体来压特征。     

火区下煤层群覆岩移动规律及安全开采

根据石圪节矿3#,8#及9#煤地质生产条件,3#煤火区与下组煤空间位置关系,应用理论计算、离散元法数值模拟研究了下组煤开采覆岩移动规律.研究表明,3#煤采动底板破坏深度为10.6 m,当煤层赋存稳定时,下组煤裂隙发育高度共45.43 m,小于层间距,下组煤与火区不会发生裂隙导通,而在切眼及停采线处覆岩裂隙发育较高,顶板"O-X"断裂圈边缘是火区主要导气通道,为此提出了加强火区封闭、重点区域监测监控、构造探测及9#煤工作面内错布置等针对性的保障措施,确保了下组煤的安全开采.