冲击地压矿井近距离煤层采空区下回采巷道合理错距研究

针对近距离煤层上层煤为采空区及遗留30 m煤柱情况,以葫芦素煤矿2-1煤层及2-2煤层煤为研究背景,建立上层煤采空区及遗留煤柱受力的力学模型,分析了上层煤区段煤柱下岩层的应力分布状态,研究了近距离煤层采空区下回采巷道布置的合理错距。研究表明:保护层开采后实现充分卸压后,最佳内错距离应为80 m;从上覆遗留煤柱的影响范围来看,最佳内错距离为40~80 m;从对上层煤巷道的影响程度考虑,最佳内错距离宜大于80 m,当内错距离取160m时,下工作面开采对21101回风巷的影响最低,综合4种不同的角度,对影响范围取交集计算,最终确定22103首采工作面的最佳内错距离为80 m。     

浅埋近距离煤层煤柱下开采异常矿压机理

针对补连塔煤矿22307工作面过边界煤柱阶段发生的强动压灾害问题,采用现场实测、理论分析等手段,研究了浅埋近距离煤层大采高工作面边界煤柱下开采异常矿压显现发生机理。结果表明：浅埋近距离厚煤层开采时,下煤层工作面推进至进煤柱阶段发生强动压灾害,支架活柱下缩量达到1 000 mm;下煤层工作面推进过程中,两层煤之间的关键层结构也不断的变化,重复采动阶段,两层煤之间存在一组亚关键层结构,进煤柱阶段,两层煤之间存在一组主关键层结构;进煤柱阶段,煤柱上方关键块的铰接结构发生反向回转运动,导致主关键层关键块上覆载荷增加,发生滑落失稳,引发强动压灾害,同时造成地表出现大的台阶下沉现象。     

Study on ascending mining roadway layout of close distance coal seams in deep mine

To solve the problems appeared in mining process of No.2 seam, the ascending stress-releasing mining method was adopted. Studying on the reasonable layout of actual mining roadway in upper coal seams is the precondition of successful ascending mining. By using ＂device of leak measuring by blocking up double ends＂, it detected the height of overburden water flowing fractured zone originated from sub-coal seams mining. Thus it proved that the actual mining roadway of No.2 upper ascending seam was located in the smooth sagging zone. On the basis of analyzing the stress-releasing effect of sub-coal seams mining to upper coal seams by using RFPA software, it analyzed the stability of up-face coal seams and the reasonable location of starting cut in up-face coal seams. It also analyzed the reasonable gateway location in upper coal seams, which ensured the crossheading in upper coal seams out of the effect of sub-coal work face mining by using theory of underground pressure. Meanwhile, the reasonable pillars dimensions in upper coal seams by building the structure mechanics model of stope were researched. It can make the roadway driven along next goaf to be located in low stress zone, and be beneficial to keeping roads stable owing to less stress of surrounding rock. Finally, it tested the rationality of the layout method of roads in upper coal seams by engineering field measurement in 3221 working face.     

近距离煤层充填上行开采临界充实率设计

对比分析传统垮落上行开采和充填上行开采覆岩移动机理,发现传统垮落上行开采一定层间距的煤层群将导致上位煤岩层结构破坏而无法正常回采,但一定充实率保障条件的充填上行开采可降低上位煤层的破坏程度。采用叠合梁极限破断理论与塑性区发育高度分析合理的充实率,提出充填上行开采可行性条件,得到充填上行开采的临界充实率。结果表明:对于木瓜矿地质条件,上位煤层(9~#煤)不发生破断时,下位煤层(10~#煤)充填开采的临界充实率为82.1%;下位煤层(10~#煤)开采时塑性区发育高度达到上位煤层(9~#煤)时,下位煤层(10~#煤)充填开采的临界充实率为70.4%,即木瓜矿实施充填上行开采9#煤层的临界充实率为82.1%。     

保护层开采过程中煤岩损伤与瓦斯渗透性的变化研究

针对煤岩体损伤破坏特征,定义了煤岩体结构损伤变量,建立了相应的弹塑性损伤本构方程,并完成了有限元源程序的二次开发,利用此程序对乌兰煤矿双保护层开采实例进行了计算分析,给出了被保护层损伤程度和渗透性系数的变化规律,计算结果表明：7、8号煤层开采后,被保护2、3号煤层出现张拉损伤,煤层应力显著释放,煤岩体的渗透性急剧提高,有利于瓦斯运移和煤层瓦斯抽采,这与工程实际相吻合。     

煤矿超层越界监督管理研究

煤炭作为中国应用最广泛的基础能源资源,其生产安全一直是国家关注的大事,煤矿的超层越界是影响安全生产最重要的问题之一。本文依据各地方实际情况,分析了造成煤矿超层越界开采的原因及影响,具体阐述了超层越界开采的现状,对相关政策法律进行了梳理,提出了建立监督管理机制的建议,对煤矿超层越界问题的认识以及监督管理的操作性,具有较好的指导意义。     

浅埋近距离煤层开采房式煤柱群动态失稳致灾机制

针对我国西部矿区浅埋近距离煤层房采煤柱下开采时易发生工作面压架、地表台阶塌陷以及矿震灾害的现象，采用物理模拟及数值模拟方法对下煤层工作面采动时上覆房采煤柱群的动态失稳过程及工作面压架机理开展研究。实测统计榆阳区部分矿井本煤层房式开采后，只有当房采煤柱的弹性核区比例大于31%时，房采煤柱才能处于长期稳定。下煤层采后的模拟结果表明:上覆房采煤柱的破坏形式及其失稳次序同其与下煤层工作面相对位置密切相关，房采煤柱依次从工作面开切眼位置、工作面位置、采空区中部位置发生破坏及失稳，且工作面开切眼和工作面位置处煤柱多发生顺向采空区的斜切破坏，而采空区中部煤柱则发生垂向压裂破坏。根据石圪台煤矿数值模拟结果显示，上部2-2煤层房采后煤柱支承应力峰值由原岩应力2.8 MPa增大至12 MPa，应力集中系数为4.28;当下部3-1煤层工作面采后，上覆2-2煤层房采煤柱的支承应力峰值增大至30 MPa，应力集中系数达10.71;下煤层工作面开切眼侧与工作面正上方的房采煤柱呈现垂向不均匀承载特征以及受水平拉伸变形影响，是导致边界处房采煤柱易出现对角斜切破坏模式的主因。两侧边界煤柱失稳后，其顶板岩层瞬间发生整体拉剪破断从而引发矿震，顶板多层岩层以“整体运动”的形式急剧快速下沉并撞击底板，将采空区中部上方的房采煤柱压垮压塌，同时巨大的冲击力进而导致上下煤层间的岩层发生全厚切落，造成下煤层工作面发生切顶压架。实验发现从上覆房采煤柱群首个煤柱发生破坏至整体失稳运动并达到稳定，历时仅约为0.45 s，其中，上下煤层之间的岩层发生全厚切落历时仅约为0.05 s。     

煤层群上行开采对上覆煤层运移的影响

综合运用理论计算、现场实践、UDEC数值模拟分析等方法对赵各庄煤矿煤层群上行开采选择不同首采厚度时上覆煤层的运移破坏特征及对上煤层瓦斯的卸压效果进行了分析,并结合现有开采技术条件,最终确定首先开采12号煤4 m顶分层,然后开采9号煤,最后利用放顶煤工艺开采12号煤的下分层是科学合理的开采方式。     

煤系地层覆盖下铝土矿采矿方法研究

随着我国浅地表的铝土矿储量消耗殆尽,煤下铝开采成为铝资源开发的必然选择和趋势。煤下铝的开采需要控制覆岩移动,保证上覆煤层的完整性,同时地下铝土矿顶板破碎不稳固,地压管理困难,回采率低。本文提出协同充填覆岩控制技术,房柱法点柱不作为永久矿柱支撑顶板,将采矿方法研究聚焦在采矿作业过程的地压控制,提出小矿房、宽矿柱充填分区分步退采房柱法,实现了煤下铝采场地压管理、岩移层位控制和回采率的提高。     

大倾角煤层单腿支撑式柔性掩护支架采煤法

大倾角煤层开采 ,在我国开采煤层中所占比例很小。介绍一种在大倾角煤层中开采的采煤方法———单腿支撑式柔性掩护支架采煤法 ,并从支架的结构、支架运行轨迹、巷道布置以及回采工艺等诸方面进行了阐述 ,提出了该采煤法今后发展的方向     

淮南矿区大倾角煤层采煤方法再探

通过对比分析 ,对淮南矿区改变采煤方法后 ,出现的两种新的大倾角煤层采煤方法、简易支架和伪斜巷道放顶煤采煤法进行了初步探讨 ,并提出了两种采煤方法现场管理技术要点和今后的发展方向。     

近距离煤层蹬空开采围岩应力及裂隙演化规律

针对蹬空状态下煤层底板岩层完整性与承载力影响制约工作面安全高效开采的问题.以草垛沟矿8201综采工作面为研究背景,通过对8-2煤层下伏11煤巷柱式采空区顶板岩层结构与受载进行分析,建立基于弹性地基假定的顶板-煤柱系统力学模型,推导并解析了顶板岩梁弯曲下沉挠度函数;将工作面底板视为半无限平面体,建立工作面走向不同区段静载...     

复合煤层露天矿下部煤层开采境界优化

通过理论分析与计算,研究近水平复合煤层露天矿剥、采、排程序对经济剥采比的影响,提出了复合煤层露天矿下部煤层开采境界的优化方法。分析了露天矿经济剥采比的影响因素,建立了复合煤层露天矿剥、采、排工程位置模型,构建了下部煤层及其覆盖物厚度拟合函数,揭示了下部煤层开采境界与开采成本的关系,研究开采下部煤层经济剥采比的优化确定方法。在神华宝日希勒露天煤矿进行了实践,结果表明:此方法能够使近水平复合煤层露天矿下部煤层得到经济合理地回采,实现矿床开采的经济效益最大化。     

近距离坚硬顶板薄煤层开采支护技术

近距离薄煤层在准备采煤工作面时的巷道掘进中,受上层残余压力的影响,矿压显现突出,采用常规的巷道支护方法不能有效控制矿压。文章根据大同煤矿集团公司晋华宫矿实际情况,介绍了关于近距离采空区下半煤巷掘进工艺、支护和工作面开采期间有效控制矿压的方法。     

煤层群重复采动对坡体稳定影响的物理模拟研究

为了研究山体下3层煤开采对坡体稳定的影响,采用理论分析与物理模拟方法,对煤层群开采引起坡体移动变形的程度进行了分析,结果表明:原设计方案中1#煤层开采对坡体稳定影响较小,2#煤层开采将导致坡体的移动变形急剧增大,在坡体中产生的开采裂缝易致坡体失稳,3#煤层开采则对坡体的移动变形影响较小;实验结果与理论计算结果基本一致.     

特厚煤层分层开采技术研究

综合运用理论计算及计算机数值模拟的方法,从上、下分层煤柱宽度确定,分层巷道布置方案,设备撤出巷布置方案和下分层开采方法等方面对特厚煤层分层开采技术进行了研究。该研究成果对类似条件下特厚煤层的开采有着借鉴意义。     

特厚煤层分层工作面冲击地压事故后复产方案研究与实践

在分析黑龙江峻德煤矿特厚煤层分层工作面重大冲击地压事故的基础上,研究得到事故发生的原因和相应的治理对策,制定了恢复生产的方案。提出了分层开采工作面恢复生产需满足的条件为：工作面和巷道围岩始终处于低应力低密度状态、消除底板(底煤和薄底板)冲击隐患、建立可靠支护、建立有效的实时监测体系和确定合理的开采强度。以煤层大直径钻孔为主实现围岩的低应力和低密度;提出了冲击危险巷道的基本支护、超前支护方式和强度;建立了应力实时在线监测为主、微地震监测为辅、多种监测手段联合的冲击地压实时监测预警体系;基于应力动态和微震监测确定工作面合理的开采强度。根据研究成果制定的恢复生产方案在峻德煤矿三水平北17层一段一分层3·15事故工作面实施后,保证了工作面安全恢复生产。     

基于倒堆工艺的复合煤层回采对矿山生产能力影响

针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破—拉斗铲剥离工艺及生产能力高位运行的现状,为了解决现条件下9号煤无法采出的问题,提出了单铲逐层倒堆和追踪式变采宽开采两种可行方案,并分析了两种开采方案对生产能力的影响。结果表明:单铲逐层倒堆使设备效率降低,生产能力最高能达到24.46Mt/a;追踪式变采宽方案能达到的生产能力为28Mt/a左右,且当6号煤端帮到界后在端帮处舍弃长度为160m的9号煤时生产能力可达到30Mt/a的生产要求。     

近距离煤层开采矿山压力规律数值模拟研究

神东矿区榆家梁煤矿4-3煤层和4-2煤层为近距离煤层开采,通过建立FLAC数值模型,研究了4-3煤层工作面受4-2煤层工作面采空区的影响及4-3煤层工作面开采过程中的矿山压力显现规律,分析得出了4-3煤层工作面矿山压力受影响的范围及4-3煤层工作面垂直应力变化规律。     

近距煤层高效保水开采理论与方法

地下煤炭资源开采极易导致珍贵的浅表水资源流失,从而造成地表植被死亡和生态系统失衡。为保护维系西部矿区生态环境的浅表层水(河流湖泊水和第四系砂层潜水),尤其是为保护地下潜水(生态)水位,基于前期已取得的浅埋单一煤层保水开采理论成果和岩层控制工程经验,提出保(生态)水位和突水防治一体化的近距煤层水资源保护性采煤构想。以"高效保水采煤"为目标,针对近距煤层与极近距浅表水下开采条件,研究解决反复开采扰动区区域覆岩导水裂隙协同控制、极薄阻隔层低损伤控制,以及采掘面涌(突)水灾害监测预警等技术难题。提出长壁保水采煤方法、壁式连采连充保水采煤方法和采掘面突水红外监测辐射预警方法,实现近距煤层安全高效保水采煤,具体包括近距煤层岩层控制、采动覆岩导水裂隙带高度计算、隔水层变形计算和承载煤岩红外辐射响应等理论和特征,以及反复开采扰动区域导水裂隙控制、充填体主动接顶和"采-支-运"快速作业等技术。最终确定了保水开采薄弱区,形成基于水资源保护的浅埋近距煤层工作面优化布置、采煤方法配置与水资源运移监测的高效采煤理论与方法体系。研究成果已在陕北与华北等矿区进行了保水采煤实践,为实现我国煤炭资源的绿色化开采提供支撑。