急倾斜巨厚煤层群难采资源开采的覆岩破断与能量释放规律

针对急倾斜巨厚煤层群难采资源的安全开采问题,采用物理模拟实验与理论分析方法,对急倾斜巨厚煤层群不同开采工艺产生的覆岩变化、破断高度、微震能量等特征进行了分析与对比,推导了急倾斜巨厚煤层坚硬顶板破断积聚能量的理论计算公式,并由不同开采工艺的对比分析结果为急倾斜巨厚煤层群向深开采的方案设计提供思路。研究结果表明：急倾斜巨厚煤层群水平分段综放开采的中间岩柱集中破断形成岩柱与上部煤层顶板的联动效应,容易引发冲击地压等的动力灾害事故;走向长壁开采中区段煤柱的强支撑作用,使得急倾斜巨厚煤层群向深开采过程中覆岩破断高度与范围的增幅较小。通过构建急倾斜巨厚煤层坚硬顶板破断力学模型,推导得出急倾斜巨厚煤层坚硬顶板破断积聚能量计算公式。急倾斜巨厚煤层群采用走向长壁的累计微震能量24.28×10⁵ J,较水平分段开采的累计能量小15.67%。水平分段综放开采过程中,单次开采的平均能量比走向长壁开采较低,且避免了煤柱留设时煤炭资源的浪费。顶板破断的能量不充分释放,容易造成其下次破断能量释放的峰值效应,且中间岩柱大范围集中破断容易对矿井的安全生产带来挑战。基于节约矿井资源的同时又能避免大范...     

急倾斜特厚煤层回采速度诱发冲击地压实践研究

为研究乌东煤矿急倾斜特厚煤层综放面回采速度对冲击地压的影响,采用理论分析和现场监测的方法,分析了不同回采速度微震事件能量释放特征和构造应力区的能量变化特征,建立了综放面回采速度动态调控方法,并在实际回采中得到很好的应用。研究表明:回采速度与微震事件能量具有相关性,回采速度达到6 m/d时微震事件能量突增,发生冲击地压的可能性大幅度提高。理论计算得出构造应力区发生冲击地压临界值为1.29×105J,回采速度从4 m/d增加到6 m/d,应力梯度区和高应力区的能量突增,且速度为6 m/d应力梯度区的能量变化最明显。同时基于日微震事件特征和单位推进度微震事件特征确定的动态调控阈值,为实现急倾斜特厚煤层综放工作面安全开采提供科学依据。     

急斜难采煤层水平分层放顶煤开采矿压研究

本文以现场实测、实验室相似模拟等手段，通过理论分析，对急倾斜难采煤层机械化开采进行分析和研究。研究的重点是工作面矿压显现的规律，以及顶煤的冒放性、放出厚度、放煤工艺及放出规律、分层错距、分层高度，提出对急倾斜难采煤层机械化开采的具体解决办法。     

厚冲积层急倾斜煤层群开采重复采动下的开采沉陷

针对新集三矿急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件,运用求解非线性大变形问题有限差分法 (FLAC),对不同开采方案所引起的岩体移动和地表沉陷进行了研究;实验表明,煤层区段间正台阶顺序开采较为有利.区段间相互影响小,地表受采动损害小,有利于巷道布置.运用实验室相似模型试验方法对煤层开采引起的岩体移动和地表沉陷的基本规律进行了研究,发现地表处出现了水平移动的“指向异化”;而岩层土与表土层界面处出现了水平移动指向上山方向“指向同化”.综合模型试验和数值模拟的结果,总结出了新集三矿急倾斜煤层开采重复采动所引起的厚冲积层岩体移动基本特征和地表沉陷的相关参数.     

动静组合加载下急倾斜特厚煤层开采煤岩冲击破坏特征研究

针对急倾斜特厚煤层开采冲击地压灾害,基于动静组合加载相似模拟试验研究了急倾斜特厚煤层开采煤岩动力响应及其冲击破坏特征.结果表明:急倾斜煤层工作面顶底板两侧煤体受力状态和冲击破坏均呈现非对称性,同一分段顶板侧煤体采动应力峰值、动力损伤程度和动态变形均大于底板侧煤体,该冲击显现属于整体失稳型冲击地压类型,以顶板侧煤体动力破...     

急斜难采煤层水平分层放顶煤开采矿压研究

本文以现场实测、实验室相似模拟等手段,通过理论分析,对急倾斜难采煤层机械化开采进行分析和研究。研究的重点是工作面矿压显现的规律,以及顶煤的冒放性、放出厚度、放煤工艺及放出规律、分层错距、分层高度,提出对急倾斜难采煤层机械化开采的具体解决办法。     

急斜特厚煤层层间岩柱稳定性对工作面的动态影响

急倾斜煤层层间坚硬岩柱稳定性研究是急斜特厚煤层水平分段综放开采动力灾害控制的关键。以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区倾角87°煤层为研究背景,应用动力学理论建立急倾斜特厚煤层层间坚硬岩柱的力学模型,得到岩柱转动时的动态方程;采用FLAC3D对岩柱内部应力与应变演化分布规律进行研究。结果表明:随着工作面的推进,岩柱的转动效应愈加明显;岩柱的转动将会对两侧工作面产生应力集中效应;岩柱在转动过程中发生二次断裂的位置在其倾斜长度的1/3处。现场声发射(AE)对岩柱两侧工作面巷道的监测结果表明了理论分析和数值模拟的合理性,据此提出了超前工作面对岩柱进行定期耦合致裂的方案,有效降低了岩柱对工作面产生的应力集中效应。     

急斜特厚煤层覆岩运移微-宏观演化特征

以急倾斜特厚综合机械化放顶煤开采工作面作为研究物理原型,系统性的进行三维立体大型物理相似模拟实验,同时利用RFPA2D数值模拟软件对急倾斜大段高放顶煤开采过程中,覆岩运移规律及与之对应的煤岩复合介质时空演变过程进行及时追踪,从微观与宏观2个角度揭示急倾斜特厚煤层在不同开采条件下的覆岩介质演化—变形—失稳特征.为急倾斜特...     

采动影响下断层活化规律及其诱发冲击地压的防治

断层的存在导致了煤岩层的不连续及应力变化的不连续。根据微震监测结果分析了采动影响下断层延展长度、落差、走向及强度等对断层活化规律的影响。基于断层活化规律,提出了断层构造型冲击地压防治的基本原则。     

FLAC数值模拟分析急斜煤层冲击地压

以现场实例为研究背景,通过FLAC数值模拟急倾斜煤矿上下同采同掘的情况,分析采动条件下煤岩介质动力学失稳及受力规律,为确定危险区域提供科学依据。     

在急倾斜煤层中巷道长壁采煤法应用

介绍了密山一矿一井四斜的矿井条件及巷道长壁式采煤方法在密山煤矿的良好应用效果 ,并指出了巷道长壁式采煤法的优缺点。     

急倾斜煤层矸石充填采场围岩运移规律数值模拟分析

急倾斜煤层矸石充填开采可以有效的抑制煤层及顶底板动力现象，有利于提高“支架-围岩”系统稳定性。在对急倾斜煤层矸石充填开采围岩移动变形的影响因素分析的基础上，运用UDEC数值模拟软件，对不同煤层倾角、埋深、充填率和充填体强度条件下，围岩的运移规律进行了研究。研究表明：随着煤层倾角的增加，顶板变形量和扰动范围减小，而底板移动变形逐渐增加|埋深越深，围岩的应力集中程度和最大下沉值越高|随着充填率和充填体强度的增加，采场围岩的移动变形量减少，稳定性增强。该研究可以为急倾斜煤层安全高效开采提供借鉴。     

急倾斜煤层自然发火特点及控制技术

福兴煤矿现开采的急倾斜煤层多采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法,由于前期开采经验不足,工作面搬家频繁,采空区多次出现自燃征兆,安全生产形势较为严峻。通过近几年的不断探索和总结,制定了有效的安全防范技术措施,从而大大降低了煤层自然发火几率,确保了矿井安全生产。     

近直立煤层群水平分段开采应力分布与演化特征

为揭示近直立煤层群水平分段综放开采条件下围岩应力分布与动态演化特征,以乌东煤矿南采区B1+2和B3+6工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,对同水平两工作面交替开采的应力分布与动态演化特征开展了研究。结果表明:随开采深度增加,整体上两工作面煤体支承压力峰值不断增大,峰值点不断下移;煤体应力集中峰值呈锯齿状波动增长,应力峰值点下移距离呈阶梯状增长,B3+6工作面优先开采对B1+2煤体起到卸压作用,降低了其应力集中峰值,B3+6煤体应力峰值始终大于B1+2煤体,应力峰值位置始终低于B1+2煤体应力峰值位置;函数拟合得出了应力集中峰值与应力峰值位置与2个工作面开采深度的线性相关关系式;提出了随开采深度增加冲击地压防治方案优化思路。     

急倾斜煤层采煤方法在下花园煤矿的试验

针对急倾斜煤层，通过对几种不同采煤方法的分析比较及试验，优选了俯伪斜密集掩护采煤法，并对其工艺过程及重点问题作了详尽论述。     

大倾角煤层综采面围岩控制机理及回采技术

在对大倾角煤层开采矿压显现及岩层移动特征分析的基础上,结合现场实测,提出了大倾角工作面支架-围岩相互作用关系,并对大倾角综采工作面支护系统稳定性进行分析。以新庄孜煤矿56104首个综采面为例,从顶底板的稳定性控制和支架固有的结构参数设置两方面入手,对大倾角综采工作面关键回采技术进行研究,保证了大倾角综采工作面的安全、高效生产。     

倾斜煤层防水煤岩柱尺寸留设的技术优化研究

采用传统方法对4#煤层需要留设的防水煤岩柱尺寸进行计算,分析结果认为传统方法对于倾斜煤层防水煤柱中央弹性核区存在重复计算的问题,因此造成留设的防水煤柱尺寸偏大。为了改善传统方法存在的弊端,在保证安全的前提下对4#煤层屈服区尺寸进行计算并考虑覆岩移动角度的影响,得到设计方法优化后的防水煤岩柱尺寸。为了进一步提高采区回采率,综合分析煤柱留设的共性问题,提出巷道布置的优化方案。研究结果表明,设计优化后留设防水煤柱的尺寸仅为原方法的42.42%,综合起坡段带来的三角煤损结合防水煤岩柱尺寸,优化后的煤炭损失仅为原方法煤炭损失的45.42%,按照采区设计的推进长度计算,相邻工作面之间可多采出煤炭资源近1.58 Mt。另外,优化方案中起坡段回采工艺可以改善工作面倾角大带来的设备稳定性的问题。     

急倾斜煤层充填开采区段平巷围岩稳定性模拟研究

基于龙湖煤矿的水文地质和开采技术条件,采用离散元数值计算软件Udec2D,分析了急倾斜煤层仰斜开采在采空区不充填、部分充填和整体充填不同顶板控制方式下,以及不同充填体强度对区段运输平巷围岩稳定性的影响,研究表明:采空区不进行充填,区段平巷变形最大;部分充填和整体充填均随着充填体强度的增加,区段平巷变形呈降低趋势,且整体充填顶板控制效果显著高于部分充填.同时,整体充填效果优于部分充填.现场实测和数值模拟结果基本相符.     

急倾斜松软煤层巷道变形特征与控制技术

为了解决急倾斜松软煤层巷道的支护难题,采用数值计算方法研究了急倾斜煤层巷道围岩应力和位移分布特征。研究表明:急倾斜煤层巷道开挖以后,巷道顶部形成的自然平衡拱逐渐沿煤层倾斜面向上扩展,与巷道顶部垂直应力的分布形态相似,巷道顶部煤体及煤帮是支护的关键部位。基于以上研究,提出以锚、带、网、索主动支护为基础,配合高强度拱形梁的综合控制技术,旨在充分调动围岩的自承能力,使支护体系与围岩形成承载整体。现场应用表明,提出的支护方案可有效控制巷道稳定,巷道两帮变形量不足40 mm,为类似条件急倾斜煤层巷道支护提供了一定的借鉴。     

急倾斜煤层开采技术现状与流态化开采构想

急倾斜煤层开采难度大,迫切需要研发新的安全、高效、绿色开采方法.总结分析了目前急倾斜厚煤层开采常用的水平分段综放、走向长壁综采和走向长壁综放3种技术现状,指出水平分段综放技术还需要在采放工艺、合理分段高度、顶煤冒放性与端头放煤、智能开采等几个方面进行深入研究,以进一步提高顶煤采出率和开采效率;走向长壁综采技术还需继续研...