采空区及煤柱下大采高工作面矿压显现规律

根据补连塔煤矿22303工作面7.0 m大采高矿压观测,研究上覆采空区及走向煤柱下工作面矿压显现规律与支架荷载。研究结果表明由于上覆基岩赋存和受采动影响的不同,呈现了不同的矿压显现特征,当工作面上覆采空区时来压步距比上覆煤柱区小,动载系数、来压持续长度大于煤柱下,而上覆采空区及煤柱下对应工作面支架载荷相差不多,且远小于计算支架荷载。     

浅埋近距离煤层过上覆采空区及煤柱矿压显现规律

基于神东矿区石圪台煤矿31201工作面矿压实测结果,对工作面在上覆遗留煤柱下开采及上覆采空区下开采时的矿压显现规律进行了总结。实测结果表明在上覆遗留煤柱下开采时工作面矿压显现剧烈,在临近推出煤柱区时,工作面内煤壁片帮,顶板大规模冒落,直接导致压架事件。在进行长壁采空区下开采时,工作面初次来压步距为48.6 m,工作面周期来压平均为9.68m。为了近一步研究工作面在不同阶段的矿压显现规律,根据31201工作面围岩物理参数,构建平面物理模型,利用模型支架实测工作面在不同采动阶段的矿压显现规律,模拟实验结果表明:实验实测结果与现场实测结果基本吻合。     

残煤复采工作面矿压显现规律的研究

厚煤层受小窑"采顶丢底"方式破坏开采后,其下分层工作面矿压显现规律存在特殊性,通过对大同煤矿集团云冈矿8107复采工作面矿压显现实测结果分析可知:受上覆残留煤柱集中应力的影响,工作面周期来压明显的特征。工作面进出煤柱期间压力突然增大,且出煤柱压力峰值为进煤柱的1.5倍,进煤柱期间支架前柱工作阻力峰值是后柱的1.86倍,出煤柱期间支架前柱工作阻力峰值是后柱的0.45倍。本研究结果对类似条件下工作面矿压规律的研究具有一定的借鉴意义。     

煤柱宽度对复采工作面矿压显现的影响

以某矿1302工作面为研究对象,采用FLAC3D模拟软件对复采工作面过冒顶区进行数值模拟实验,分析了该条件下不同宽度冒顶区边缘煤柱对复采工作面矿压显现的影响。研究结果表明,随着复采工作面推进,冒顶区边缘煤柱尺寸逐渐减小,包括冒顶区在内的采场塑性破坏区范围增大,垂直应力不断增大并向高处岩层及工作面前方运移,水平应力在上覆基岩中逐渐增大,支架矿压显现剧烈。     

老空区下厚煤层综放复采工作面矿压规律实测及分析

为分析老空区下复采工作面矿压显现规律,对工作面顶板状态进行划分,并通过现场实测,分析了复采工作面支架压力分布及矿压显现规律。虎峰煤业复采工作面顶板可划分为顶煤+老空区和顶煤+老窑残留煤柱两种状态;支架工作阻力在通过采空区时呈现两端大中间小的规律,通过上分层遗留煤柱时,液压支架工作阻力急剧增大,普遍高于通过采空区时的情形;工作面上、中、下段的周期来压时间及步距均不一致,步距在15～25 m。     

重复采动下7m大采高综采面支架载荷及来压规律研究

基于补连塔煤矿22303工作面矿压实测结果,掌握了重复采动下7m支架综采面旺采区、倾向煤柱区、走向煤柱区和长壁采空区下开采矿压规律,并从覆岩结构变化和底板破坏的角度对不同区域下开采矿压差异机理进行了分析。结果表明:旺采区、倾向煤柱区和走向煤柱区下开采工作面周期来压步距明显大于长壁采空区下开采,而动载系数明显小于长壁采空区下开采。上煤层关键层是否有良好的承载作用和上煤层开采支承压力对底板的破坏是造成下煤层开采工作面周期来压步距差异的主要原因,而上煤层关键层是否有良好的承载作用是动载系数差异的主要原因。工作面来压期间支架最大载荷为16367k N,说明16800k N的支架工作阻力能够很好地满足顶板控制条件。研究结果对神东矿区今后生产实践有重要的指导意义。     

7.0m支架综采面矿压显现规律研究

基于神东矿区补连塔煤矿22303工作面矿压实测结果,对世界首个7.0 m支架综采面不同开采阶段的矿压显现规律进行了总结,并结合神东矿区各类大采高综采面的矿压显现,对比分析了不同采高综采面矿压显现规律的差异。结果表明:上覆遗留煤柱区下开采时7.0 m支架工作面矿压显现正常,但在临近推出煤柱区时,工作面内煤壁片帮现象严重,直接导致刮板板输送机被压死。而长壁采空区下开采时,7.0 m支架工作面在煤层间单一关键层结构和2层关键层结构区域呈现出不同的矿压显现。煤层间单一关键层结构区域,关键层距离煤层越近,矿压显现各项参数(除来压步距外)越大;而在煤层间2层关键层结构区域,工作面来压步距及动载系数呈现出大小交替的周期性变化规律,且大来压步距对应小动载系数。通过对比7.0 m支架综采面与神东矿区其它几个大采高综采面的矿压显现规律发现,随着采高的增加,支架支护强度缓慢增加,而动载系数随之减小,且采高越大、亚关键层1距离煤层越近,越易形成亚关键层1的"悬臂梁"结构,从而来压持续长度越长。     

浅埋煤层综采工作面矿压显现规律及支架适应性分析

为了掌握神东矿区浅埋煤层5 m采高综采工作面的矿压显现规律,以及支架适应性,基于哈拉沟煤矿22518工作面矿压观测结果,分别统计分析了工作面初采、薄基岩、上覆采空区及过集中煤柱期间的矿压显现数据,总结出该地质条件下的矿压显现规律。通过对支架循环末阻力的统计分析,对支架的适应性进行评价。     

近距离煤层开采斜交过上覆采空区煤柱矿压规律研究

四台矿12^#层402盘区开采过程中需要反复斜交过上覆采空区煤柱，通过多种矿压观测手段分析了首采面8206面开采过程中的采场来压规律及过应力集中煤柱的矿压规律，对该盘区其他相同条件工作面及类似条件下回采采场围岩控制具有参考价值。     

近距离煤层上层采空区及煤柱对下层开采的矿压显现规律

四台矿12号层402盘区开采过程中需反复斜交过上覆采空区间煤柱,通过多种矿压观测手段分析了首采面8206面开采过程中的采场来压规律及过应力集中煤柱的矿压规律,对该盘区其他相同条件工作面及类似条件下回采采场围岩控制具有工程决策意义。     

近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究

 为了研究近距离煤层上覆煤层已采对下覆煤层开采时支承压力的影响,基于潘二煤矿18516工作面矿压实测结果,运用FLAC3D大型非线性三维数值模拟软件,从围岩应力场分布角度对上覆已采煤层对18516工作面作用机理进行了分析。结果表明,煤柱下支架来压时最大循环末阻力大于采空区下支架载荷。煤柱下部周期来压时最大循环末阻力小于初次来压时的载荷;采空区下,周期来压时最大循环末阻力略小于初次来压时的载荷,相差不大。采空区影响区域,6煤采空区上方应力呈“鞍”形等值线分布,煤柱影响区域,6煤采空区上方应力呈“拱”形等值线分布。煤柱下的支承压力应力集中系数达到4.6～4.67,是采空区下方应力集中系数的3.5倍,受煤柱高支承压力的影响,工作面开采此位置时的危险程度较高,更易产生片帮、漏顶现象。     

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.     

走向煤柱对近距离煤层大采高综采面矿压影响

为了掌握走向煤柱对近距离煤层6.3 m采高综采面矿压的影响规律,基于补连塔煤矿32301工作面矿压实测结果,从覆岩结构变化的角度对煤柱作用机理进行了分析.结果表明,走向煤柱区域下初次来压和周期来压步距为39和19 m,均大于上煤层采空区下的初次来压和周期来压步距32和17 m.在上煤层采空区域下,周期来压阶段支架平均载荷比初次来压大4%,动载系数大11.7%,差异明显,而走向煤柱区域下差异均很小.下煤层开采时上覆岩层中是否仍存在完好的承载结构是导致来压步距、支架载荷和动载系数出现差异的主要原因.     

倾向煤柱边界超前失稳对工作面出煤柱动载矿压的影响

针对近距离煤层工作面出上覆倾向煤柱时的动载矿压问题,采用理论分析、数值模拟以及工程验证的方法,从煤柱边界超前工作面失稳的角度阐述了其对动载矿压灾害的抑制机理,并就煤柱埋深、煤层间有无关键层以及煤柱边界有无空巷等因素对煤柱边界超前失稳的影响规律进行了研究。结果表明：工作面临近推出上覆倾向煤柱时,煤柱边界的超前失稳会造成上部关键块体提前发生反向回转,从而能在工作面出煤柱时削弱关键块体结构回转运动对煤层间岩层作用的能量,最终减弱动载矿压灾害发生的几率和强度。上覆倾向煤柱埋深大、煤层间无关键层以及煤柱边界存在空巷均易导致煤柱边界发生超前失稳,从而可对动载矿压灾害的发生发挥明显的抑制作用。对于煤层埋深较浅或煤层间仅存在一层关键层等动载矿压灾害易发生的开采条件,可在处于下煤层工作面出煤柱一侧边界内开掘空巷,或对此区域实施人工预爆破,促使煤柱边界在工作面临近出煤柱时发生超前失稳,从而达到防治动载矿压灾害的目的。研究结果得到了神东矿区活鸡兔井和补连塔煤矿4个工作面出煤柱开采工程实例的验证。     

基于相似材料模拟特厚倾斜煤层煤柱应力演化规律研究

为研究特厚倾斜煤层开采时煤柱应力变化状态,结合抚顺矿区老虎台矿特厚煤层开采现状,针对83003综放面和73005综放面构建力学模型。采用相似材料模拟实验对煤柱应力进行监测,得到了应力演化规律,根据实验结果对现场布置合理的防治冲击地压措施。研究结果表明:煤层赋存越深,煤柱受采动影响的应力值越大,应力集中系数呈增长趋势,变化范围为1.09~3.12;73005综放面和83003综放面之间的煤柱应力明显高于模型边界煤柱应力;工作面之间的煤柱受开采影响次数越多,煤柱应力值越大;工作面推进时,上覆岩层的垮落使岩层中的应力充分释放,随着采空区逐渐压实,应力值有所回升。通过相似材料模拟研究,对工作面的开采进行指导,运用煤层注水、卸压钻孔和加强支护等措施对冲击地压进行防治,达到了理想的效果。     

近距离下煤层岩层破断监测及煤柱确定研究

针对木瓜矿近距离下煤层109工作面巷道支护、区段煤柱的合理宽度确定的技术难题,基于微震监测理论,采用现场监测的方法,对工作面回风巷上覆岩层破断的时空位置、能量和微震事件分布形态特征等随工作面推进的变化进行监测,确定109工作面侧向矿山压力分布规律、上覆岩层的破断规律及破坏程度,为确定区段煤柱的合理宽度提供现场科学数据,实现近距离煤炭资源的安全高效回采,该成果对近距离下煤层安全开采研究具有现场指导意义.     

刀柱采空区下伏煤层顶板破断渗流耦合分析

以唐山沟煤矿开采现状为例,采用UDEC分析在刀柱式采空区下,由自重应力场及渗流场作用下上覆岩体裂隙扩展、闭合的过程,计算结果显示工作面推进时过程中,顶板岩层受采动影响及采空区煤柱的支撑压力,从而形成"V"字形的裂隙带,产生的裂隙将会以倒梯形方式沟通至上层煤的采空区,并且导水裂隙带快速扩展形成导水通道。     

一次采全高工作面矿压观测与显现规律

一次采全高的工作面采高增大,顶板活动空间增大、基本顶悬臂梁结构弯距加大,而使工作面上覆岩层冒落高度、裂隙带高度、工作面超前支承压力、侧向支承压力等都发生变化[1][2].以三元王庄煤业3043工作面一次采全高为例,通过钻孔窥视仪及矿压观测仪对其顶板岩性、矿压数据进行认真分析,得出了准确的岩层分布情况、矿压显现规律、回采巷道表面位移规律工作面的建议措施,能为推进煤矿一次采全高综采技术提供依据.     

复采煤层末采煤柱合理留设宽度研究

为优化煤柱留设宽度,提高采区煤炭采出率,确保工作面的回采推进速度,结合薛虎沟煤矿2-106工作面实际开采条件,运用理论分析与数值模拟相结合的方法对2-106B工作面停采护巷煤柱尺寸进行研究,通过对护巷煤柱进行极限平衡计算,确定留设合理煤柱尺寸应不小于20.32 m;通过FLAC3D数值模拟分析保护煤柱宽度为25,22,20,15,10 m条件下巷道围岩变形情况,得出留设保护煤柱宽度为22 m时,煤柱内集中垂直应力逐渐向稳定非对称拱形分布形态过渡,煤柱两侧产生一定剪破坏和拉破坏,但煤柱中部未破坏区域范围扩大,煤柱稳定性较好;煤柱留设宽度为22 m时,对2-106B工作面液压支架拆除的时间段护巷煤柱应力进行监测,结果表明,巷道围岩得到有效维护,并处于稳定状态。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。