浅埋近距煤层煤柱集中应力传递规律分析

为探究浅埋近距煤层开采上煤层区段煤柱底板集中应力传递规律,以及下煤层煤柱集中应力控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层与2-2煤层开采为背景,结合理论分析、数值模拟及工程实践,建立上煤柱底板集中应力计算模型,揭示上煤层煤柱底板集中应力分布规律,提出基于下煤柱集中应力控制的煤柱错距确定方法.研究表明,随着上煤柱底板深度增加,煤柱正下方的垂直应力呈降速减小,水平应力分布曲线由1个峰值演化为2个峰值,且峰值应力位置向煤柱两端扩散.建立下煤柱集中应力控制的煤柱错距模型,提出煤柱错距确定方法,为控制重复采动下煤柱的集中应力,下煤层巷道应布置在上煤柱向下传递的高应力区范围之外.合理的煤柱错距主要与基岩、土层性质及层间距等因素有关,其随基岩和土层厚度的变化呈正相关,基岩(土层)厚度每增加10 m,煤柱错距应增大1.123 m(0.987 m);煤柱错距随层间距的变化曲线呈"抛物线",层间距小于35 m时,煤柱错距随层间距增大呈降速增加趋势,层间距越小,其变化对合理错距的影响越显著,层间距35～45 m时,煤柱错距随层间距增大而减小.通过开采实例对煤柱错距模型进行验证,结合理论模型计算和数值模拟,柠条塔煤矿两煤层合理煤柱错距应大于20 m.研究结果可为浅埋近距煤层开采的煤柱减压提供新思路.     

浅埋极近距采空区下相向开采房柱采空区煤柱稳定性分析

以海湾煤矿长壁采空区下2206长壁工作面与王才伙盘煤矿房柱采空区下2201长壁工作面相向安全开采为工程背景,采用FLAC3D数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,针对7 m极近距离煤层开采上部房柱采空区煤柱稳定性进行研究.结果 表明:2201工作面开采前,上部房柱区遗留煤柱平均载荷为7.6 MPa,安全系数为3.4...     

近距煤层上行开采底板稳定性分析

通过现场掘探巷实例，取样测定底板岩层物理力学参数，并在相似模拟和数值计算基础上，分析了条带来采区上近距离煤层上升开采工作面底板稳定性，探讨了底板关键层的失稳机理，提出了确定可开采方法的原则。     

浅埋煤层保水开采简述

浅埋煤层多见于我国西部,并且西部是缺水地区,脆弱的生态系统势必会给采矿事业带来新的挑战,为了迎接这一挑战,浅埋煤层保水开采应运而生。浅埋煤层保水开采主要针对浅埋煤层中保水关键层的控制,达到保持水体水位的目的。     

浅埋煤层长壁开采顶板结构稳定性分析

针对浅埋煤层单一关键层长壁开采时顶板岩体结构的破断特征，建立了顶板岩体关键层塑性状态下的结构模型。利用机动法确定了老顶岩板初次来压时载荷的上限值和塑铰线的位置，得到了顶板岩体关键层的最小破断跨距。根据浅埋煤层初次来压期间顶板控制的关键区域在采区工作面中部的特点，探讨了空间顶板结构动态平衡下的特性，提出了老顶破断后塑性铰接体系非稳定的必充条件，给出了几何非线性结构在不同回转运动状态下的稳定性准则。     

浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究

为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1~(-2)与2~(-2)煤层开采为背景,采用FLAC~(3D),UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律,掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法。研究表明,近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降,上部单一煤层开采后,在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂直应力叠加,下煤层巷道应布置在低应力区范围内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系,通过合理的煤柱错距布置,可以减缓地表下沉的"波状"幅度,减轻地表拉应力和水平变形。随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐渐分散,对应地裂缝逐渐减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用。建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型,提出了煤柱错距的计算方法,可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制。本研究得到实测验证,并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用。     

极浅埋煤层条带开采煤柱合理宽度研究

为了解决极浅埋煤层条带开采过程中留设煤柱合理宽度不明确的问题,以某矿为例,采用理论分析与数值模拟的研究方法,根据岩体极限平衡理论计算得到支撑煤柱宽度为1.56~1.83 m;支撑煤柱的宽度增加引起面积增加,总的承载能力增大;支撑煤柱为1.25 m,采深大于150 m后,全部进入塑性区,可能发生失稳;宽度为1.5、1.75、2.0 m时,随着采深的增加,最大垂直应力基本呈线性增加。     

含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术

以石场湾煤矿4205工作面为例,分析了含水沙层下浅埋煤层溃水溃沙发生机理,工作面顶板破断原理与特点,建立了顶板周期破断力学模型,提出超前控水、支护控制、开采控制等技术措施,实现了4205工作面的安全开采。     

浅埋煤层长壁开采顶板结构稳定性分析

针对浅埋煤层单一关键层长壁开采时顶板岩体结构的破断特征,建立了顶板岩体关键层塑性状态下的结构模型。利用机动法确定了老顶岩板初次来压时载荷的上限值和塑铰线的位置,得到了顶板岩体关键层的最小破断跨距。根据浅埋煤层初次来压期间顶板控制的关键区域在采区工作面中部的特点,探讨了空间顶板结构动态平衡下的特性,提出了老顶破断后塑性铰接体系非稳定的必充条件,给出了几何非线性结构在不同回转运动状态下的稳定性准则。     

浅埋煤层开采水库周边保护煤柱合理留设研究

针对神南矿区张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层大规模开采现状,在考虑保护煤柱稳定性影响因素的基础上,将保护煤柱从防隔水功能上沿宽度方向划分为矿压影响区和有效隔水区,分别对矿压影响区宽度和有效隔水区宽度进行了理论分析,推导出相应的计算公式。计算得出张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层开采保护煤柱合理宽度为77m。     

浅埋煤层开采界定指标取值特征分析

浅埋煤层上覆岩层是由诸多岩层分层构成的一定厚度的基岩层和其上方由风积砂、粘土层、风化层等构成的载荷层组成,单一关键层、宏观一带是浅埋煤层工作面矿压显现的主要特征,亦是与常埋深煤层工作面矿压显现规律间的根本区别。以煤层上覆岩层组成、长壁回采工作面覆岩活动规律、煤层埋藏深度作为浅埋煤层开采界定指标,论证了指标合理取值。     

浅埋煤层群水库周边开采保护煤柱留设研究

针对神南矿区张家峁煤矿常家沟水库周边浅埋煤层群开采现状,将保护煤柱沿宽度方向划分为矿压影响区和有效隔水区,并提出对煤层群中的上煤层开采,矿压影响区采动对煤柱破坏和影响而形成的屈服区宽度,对于煤层群中的下煤层开采,煤柱留设的原则是保证上煤层的保护煤柱不受采动影响。     

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。     

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.     

近距煤层开采工作面布置及巷道支护探析

从近距煤层开采不同工作面布置方式和巷道支护形式所导致不同结果的客观实践出发，理论上分析了同等条件下不同结果出现的原因所在，为相似条件下的开采提供一条科学合理的思路。     

浅埋煤层保水开采的研究进展

分析了陕北榆神府矿区浅埋煤层保水开采的水文及工程地质条件,对砂基型保水开采地质条件进行了分类,推导出浅埋煤层导水裂隙发展计算公式;通过一系列不同地质条件下的"固—液"耦合相似材料模拟实验,得出了不同砂基型条件下及河流下的间歇式保水开采参数;建立了保水煤柱稳定性分析的三维数值模拟模型,计算了煤柱和基岩保护层的稳定性。通过地质分析、实验研究、数值模拟,对榆神府矿区实行保水开采的可行性进行了综合分析。     

浅埋煤层孤岛工作面区段煤柱宽度优化

为了掌握浅埋煤层矿压变化规律,同时解决因煤柱留设不合理而造成的煤炭资源浪费问题,以榆林双山煤矿308工作面与306工作面为工程背景,通过理论计算、数值模拟及工业性试验等方法,对306工作面区段煤柱合理留设尺寸展开研究。研究结果表明：极限平衡理论分析得出,煤柱内部弹性核区的宽度为3.8 m,区段煤柱极限宽度为11.4 m;数值模拟结果与现场实测数据相吻合。结合工作面实际生产地质条件,确定306工作面合理煤柱留设尺寸为11.5 m,并提出相应的巷道围岩支护方案。研究成果为浅埋煤层区段煤柱的尺寸留设提供了理论支持和技术指导,有助于有效提高煤炭回采率。

     

浅埋煤层开采过程中地下水流场变化规律

神府矿区煤层埋藏浅，煤炭开采对浅部具有供水意义的萨拉鸟苏组地下水有较大影响，本文以某矿20601综采工作面为例，探讨了煤层开采过程中，萨拉乌苏组地下水流场的变化规律。     

浅埋煤层群无煤柱回采巷道分区域高效支护技术

为提高资源回收率及控制巷道围岩变形,9203工作面回风巷采用无煤柱沿空留巷技术。通过对9203工作面地质情况分析,回风巷分为垮落段Ⅰ、留巷段Ⅱ和煤柱段Ⅲ三段。留巷段采用高水充填沿空留巷和巷道分区域加密支护措施,高水充填水灰比0.8:1,充填体宽1.0 m。与通常巷道掘进技术相比,9203工作面回风巷节省支护材料费用282.89万元,缩短掘进工期4.5个月,有效解决了矿井采掘接续紧张问题。