保护层开采技术在大采深突出矿井的应用

九龙矿为大采深突出矿井,按规定须优先采用开采保护层区域防突措施,为确定下保护层开采的保护范围,需对下保护层开采过程中的被保护层的相关参数进行现场考察试验。根据九龙矿保护层开采的技术条件,进行了保护层开采参数考察方案设计、研究了被保护层瓦斯压力随保护层工作面回采的变化规律,据此,确定了考察范围内保护层沿倾斜和走向方向的的卸压角,进而划定了保护层的有效保护范围,并在下保护层开采过程中对保护效果进行了考察。     

基于煤层瓦斯基本参数的保护层开采效果检验

大湾煤矿在开采保护层过程中,通过在被保护的煤层中布置测压钻孔,测定煤层瓦斯基本参数,对开采保护层的保护效果、保护范围和保护层开采工作面超前被保护层掘进工作面的合理距离进行了检验,达到了很好的效果,为以后开采保护层的效果检验提供了一个经济适用的方法.     

急倾斜多煤层上保护层保护范围的数值模拟

针对急倾斜煤层上保护层俯伪斜开采的保护范围划定问题,采用三维快速拉格朗日法,通过模拟上保护层俯伪斜开采后被保护层的应力场及变形场的动态发展过程,确定了随着上保护层工作面的推进,被保护层的垂直层理面应力和煤层变形规律;根据上保护层开采后的应力卸压保护准则和煤层变形保护准则,确定了上保护层沿走向和倾向的保护范围.研究表明,急倾斜煤层俯伪斜上保护层开采后,上保护层俯伪斜采煤法沿倾向上、下边界的卸压角分别为81.5和74°;沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布,大小为30～52°,伪倾斜工作面中部的走向卸压角最大,为52°.数值模拟结果与现场考察结果比较接近.     

潘三矿1662（1）工作面保护层范围考察方案优化及问题分析

针对潘三矿1662（1）保护层工作面角度达到20°以上、原考察的保护层有效保护范围已不适用、按照《防治煤与瓦斯突出规定》确定的理论保护范围与实际预计保护范围差别较大的问题,提出利用井下布置测试钻孔考察确定保护范围的方案。方案确定在预计保护范围内布置2组共14个钻孔、在原始煤体内布置2个钻孔,测试每个钻孔的瓦斯压力、含量、透气性、钻孔瓦斯流量等参数。考虑到测试钻孔较深影响测试结果,提出钻孔封孔要至见煤点,确保严密不漏气。     

煤层瓦斯含量法确定保护层开采消突范围的技术及应用

如何科学、快速、准确地确定保护层开采消突范围一直是矿井安全开采技术难题之一。针对目前保护层开采消突范围各判别准则理论上的非一致性和生产实践中的局限性,笔者结合淮南矿区潘三煤矿保护层工作面开采的工程实践,提出了利用煤层瓦斯含量来确定保护层消突范围的技术方法。通过快速准确现场测定在保护层开采前后被保护煤层的瓦斯含量,基于被保护煤层煤与瓦斯突出的临界瓦斯含量值,科学地确定其消突范围。该技术对保护层开采消突范围的合理性确定,科学地设计布置瓦斯抽采钻孔位置,最大限度地利用保护层开采进行区域性防突,保证矿井的安全高效开采具有重要意义。     

倾斜煤层远距离上被保护层连续卸压保护技术研究及应用

针对淮北矿业集团宿南矿区煤层赋存状况及瓦斯灾害程度,提出了倾斜煤层远距离下保护层开采的瓦斯治理方案.分析了倾斜煤层远距离下保护层开采存在的若干问题,并给出了解决方案:1)保护层开采下延,使同水平的被保护层得到完全的保护;2)保护层工作面开采必须超前被保护层工作面1~2个区段,使得被保护层工作面在倾向上得到卸压保护;3)采用沿空留巷或小煤柱护巷技术,杜绝保护层煤柱的留设;4)保护层与被保护层采用联合布置的方式,且将水平大巷和采区上山都布置在保护层的底板岩层中.最后以桃园矿Ⅱ2采区左翼为例,进行了倾斜煤层远距离下保护层开采设计.工程应用表明,该方案能够确保类似地质条件下保护层的安全开采及被保护层的连续卸压保护.     

被保护层综采工作面安全回采瓦斯治理技术北大核心

为保障被保护层1781(3)工作面的安全回采,基于保护层开采理论,借助于3DEC有限差分软件模拟下保护层工作面回采对被保护层的影响,得出:基于卸压区域整体呈明显的对称形态,卸压高度范围超过被保护层的顶板区域,倾向卸压角范围为102.28°~112.6°,走向卸压角范围为99.31°~100.09°;同时,为获取保护层沿走向的合理超前距,针对被保护层1761(3)工作面瓦斯动力参数进行现场实测,得到:被保护层的始采线与停采线应以保护层始采线和停采线内退一定距离,被保护层充分卸压点位于保护层工作面后方20~120 m范围。基于上述的结论,确立布置底板穿层钻孔对1781(3)工作面进行瓦斯抽采,并对保护区域进行抽采效果验证,瓦斯抽采率达到62.9%。     

被保护层综采工作面安全回采瓦斯治理技术

为保障被保护层1781(3)工作面的安全回采,基于保护层开采理论,借助于3DEC有限差分软件模拟下保护层工作面回采对被保护层的影响,得出:基于卸压区域整体呈明显的对称形态,卸压高度范围超过被保护层的顶板区域,倾向卸压角范围为102.28°~112.6°,走向卸压角范围为99.31°~100.09°;同时,为获取保护层沿走向的合理超前距,针对被保护层1761(3)工作面瓦斯动力参数进行现场实测,得到:被保护层的始采线与停采线应以保护层始采线和停采线内退一定距离,被保护层充分卸压点位于保护层工作面后方20~120 m范围。基于上述的结论,确立布置底板穿层钻孔对1781(3)工作面进行瓦斯抽采,并对保护区域进行抽采效果验证,瓦斯抽采率达到62.9%。     

金佳矿下保护层开采保护范围考察技术方案研究

 突出矿井首次开采保护层作为区域防突措施时,须对保护范围进行实际考察,为被保护层工作面的合理布置、简化防突措施、安全生产提供科学依据。以金佳矿中煤组下保护层开采为实例,根据金佳矿下保护层工作面及上部巷道布置、卸压瓦斯抽采方式等因素,提出了以煤层瓦斯压力和煤层应力两个指标来考察保护范围的方案。由于受围岩破碎、煤层顶底板泥岩及施工地点瓦斯超限的影响,导致煤层应力和瓦斯压力钻孔无法施工。最终煤层应力的考察结合中煤组煤岩层的力学性质,采用数值模拟进行。煤层瓦斯压力的考察结合矿井下一步的采掘计划,在下保护工作面回采结束,被保护层工作面111811巷道形成后,利用111811工作面的巷道施工瓦斯解析钻孔进行。通过比较直接法和间接法测定的煤层瓦斯压力值,分析得出采用瓦斯解析钻孔来考察保护范围的方案有效、可取,且数值模拟煤层应力释放率达10%以上的区域也在考察得出的保护范围内。     

高瓦斯煤层群薄煤层保护层开采卸压效果分析

针对沙曲矿北翼高瓦斯近距离煤层群安全高效开采的问题,运用数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了近距离煤层群薄煤层保护层开采的卸压机理,提出了对2#薄煤层进行保护层开采。根据北翼2#薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,分析了2#薄煤层保护层开采对下邻近被保护煤层的卸压保护范围,进而确定了保护层开采解放煤量。现场试验结果表明,对2#薄煤层进行保护层开采卸压效果明显,大大提高了被保护煤层瓦斯预抽的效果。     

基于双重保护层开采条件下的区域防突效果评价

双重保护层开采后,被保护层充分卸压,但中间层遗留的护巷煤柱形成应力集中,需要对被保护区域及应力集中范围的防突效果进行考察研究,为被保护层开采设计提供依据。以下峪口煤矿23306下工作面为例,采用卸压保护理论及煤柱影响带确定理论分析了被保护层的有效保护范围,在有效保护范围及煤柱应力影响区域内采用现场测试残余瓦斯含量的方式评价了区域防突效果。经测试,最大残余瓦斯含量为5.73 m³/t,小于临界值,被保护区域防突效果有效。     

远距离上保护层开采保护效果分析

以红菱煤矿西三采区上保护层开采为工程背景,通过总结保护层7煤工作面瓦斯涌出量的变化规律,结合现场实测的12煤瓦斯压力,对远距离条件下上保护层开采的保护垂距进行了考察.结果表明:被保护层12煤虽处于理论计算的最大保护垂距范围外,但仍能得到一定程度的卸压,部分卸压瓦斯可通过采动产生的层间裂隙上浮运移至保护层工作面.这为红菱煤矿远距离条件下上保护层开采的可行性提供了数据支持.     

保护层开采治理瓦斯技术在金岭煤矿的应用

根据保护层开采理论,在金岭煤矿对一7极薄煤层进行了保护层开采,并采取瓦斯抽放技术综合治理二.煤层瓦斯.说明了保护层开采的保护范围,详述了瓦斯抽放方法及抽采效果,并对保护层开采前后二1煤层采掘工作面的瓦斯情况进行了比较分析,提出了保护层开采应注意的问题.实践证明:利用保护层开采结合瓦斯抽采技术进行区域治理矿井瓦斯是行之有效的办法.     

近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究北大核心

为确定近水平层滑构造高侧压系数对上保护层开采保护范围的影响,以韩城矿区下峪口煤矿为工程背景,分析了不同侧压系数对被保护层垂直应力演化、弹性能分布的影响,理论分析得出保护层开采后在煤层走向上产生高地应力梯度,进而减小防突卸压保护角;采用数值模拟方法得出保护层开采条件下煤层走向防突卸压角随侧压系数增大而减小,工作面倾斜上、下方的防突卸压角基本不受侧压系数影响的规律。该研究可为矿井被保护层工作面布置及瓦斯治理提供符合矿井实际的科学依据,并对相似矿井保护层开采范围的确定具有借鉴意义。     

高瓦斯近距离煤层群保护层煤与瓦斯共采技术

根据沙曲矿的具体地质条件,通过对保护层开采机理的分析,确定矿井北翼2号薄煤层为下方3+4号和5号煤层的保护层,计算得出保护层首采工作面22201的保护范围和解放煤量2.4Mt;针对2号煤层的赋存条件,研究了22201工作面的采煤技术,包括巷道布置、工作面主要设备和采煤工艺;采用保护层开采对突出煤层的卸压作用和瓦斯抽采技术,设计了本煤层、下部3+4号煤层和采空区瓦斯的抽采方案,达到解放下部煤层的目的。沙曲矿对高瓦斯近距离煤层保护层煤与瓦斯共采技术的研究,为其他类似条件下开采提供了借鉴。     

保护层开采保护范围的确定及影响因素分析

针对煤层下保护层开采保护范围划定及影响性问题,利用有限元分析软件ANSYS生死单元模拟保护层开采,探究随着保护煤层工作面的推进,被保护煤层垂直于煤层层理面的应力和变形规律;根据保护层开采应力卸压保护准则和煤层变形保护准则,确定被保护层沿倾向和走向的保护范围,同时对保护层保护效果的影响性因素进行分析。通过对某煤矿保护层开采保护范围的分析结果发现,被保护煤层倾向上部卸压角为60.32°,倾向下部卸压角为43.86°。走向卸压角在倾向各个位置呈现非均匀分布,最大卸压位置为走向中部附近,最大卸压角为54.46°。分析保护层保护效果的影响性因素可知,当煤层倾角较小时,采动应力判别准则较应变准则所得的卸压保护角偏于保守,较为安全。     

下保护层开采上覆煤岩体应力及移动数值模拟

为研究远距离下保护层工作面开采后采场上覆煤岩体位移及应力变化规律,利用ABAQUS有限元软件建立采场上覆煤岩体的应力变化力学模型,对远距离下保护层开采引起的上覆煤岩体应力及位移变化过程进行数值模拟,同时分析了不同间距上被保护层应力与变形特征及卸压效果。研究结果为确定上被保护层的保护效果和卸压范围提供了可靠的理论依据。     

被保护层保护范围的扩界及连续开采技术研究

在保护层开采及卸压瓦斯抽采技术的实施过程中,由于受煤层倾角、层间距、卸压角和区段煤柱等因素的影响,存在被保护层上的保护范围小于保护层工作面的开采范围、被保护层沿倾向无法连续开采和远距离倾斜煤层群条件同水平的保护层无法完全保护到同水平的被保护层等技术难题。通过研究,采用下列方法可解决上述技术难题：①在走向上对扩界区采用密集钻孔瓦斯抽采的方式,可将走向卸压角由56°~60°提高到90°;②在倾向上采用2个保护层工作面保护1个被保护层工作面;③对于远距离的倾斜下保护层开采,通过下延保护层开采深度,便可实现同水平被保护层的完全保护。在淮南、淮北矿区的应用表明,上述方法可解决保护层开采过程中面临的技术难题,进而实现被保护层工作面与保护层工作面的等长、等宽布置及被保护层在倾向上的连续开采。     

近距离上保护层开采保护范围研究

通过对数值模拟研究平煤十一矿己二采区己14-15-22090工作面保护层开采的保护范围,在走向和倾向上分别布置两组钻孔测定保护层开采后被保护层的瓦斯参数,根据测压钻孔确定被保护层在理论保护线两侧瓦斯压力分布,通过瓦斯压力确定被保护层保护范围,并结合数值模拟和现场测试,确定保护范围为沿走向的卸压角为56°,沿倾向的卸压角为71.57°,保护层开采后,被保护层的透气性增大了18.44～171.39倍.     

大淑村矿2~#煤层被保护范围及防突效果的考察确定

大淑村矿是煤与瓦斯突出矿井,为了确定保护层的保护范围,进行了各类数据的测试,通过对取得数据进行归纳分析,确定了保护层开采后的防突效果和保护范围。