断层保护煤柱留设方法研究

本文通过分析肥城矿区开采实践中出现的断层影响事例,研究断层对开采沉陷规律的影响,给出了遇到有断层情况下的保护煤柱留设方法,即选用具体地质条件下开采引起的地表移动变形边界角作为留设保护煤柱的主要参数,当条件允许时,也可选用边界角与移动角的平均值来设计保护煤柱。     

基于固体充填开采的井筒保护煤柱留设方法研究

为解决固体充填开采工业广场煤柱时井筒保护煤柱的合理留设问题,根据井筒破坏特性,对充实率、井筒保护煤柱尺寸等充填开采条件下影响井筒失效主控因素进行分析,提出了基于充实率控制的井筒保护煤柱留设原理;以此为基础,分析了垂直剖面法、科瓦尔契克概率积分法及ABAQUS数值模拟法等井筒保护煤柱留设方法,并提出了剖面法设置煤柱边界,理论计算与数值模拟相结合逐渐缩小边界的充填开采井筒保护煤柱综合留设方法及设计流程,并将此方法应用于百善煤矿充填开采回收工业广场煤柱,得到不同充实率条件下井筒保护煤柱范围划分.结果表明,固体充填开采充实率控制在80％以上,以留设半径154 m井筒煤柱计算,至少可安全解放出煤炭174.5万t.     

长壁留煤柱支撑法开采煤柱设计流程

根据长壁留煤柱支撑法开采技术特征,以及不同类型煤柱留设目的差异性,提出了煤柱设计的8个步骤,并对影响煤柱宽度的各个因素进行了分析,为改造旧的房柱式开采、大面积推广和应用该采煤方法奠定了基础。     

8107工作面开采对煤仓坡体稳定性影响分析

8107工作面上方地表为黄土丘陵区,地形较为复杂,工作面南侧为矿井工业广场,8107工作面开采后将影响工广边缘的煤仓坡体的稳定。分析了影响坡体稳定的主要因素为张性地裂缝,并对坡体的移动变形进行了预计,采后坡体移动变形较大。结合西山矿区开采实践,采后坡体将出现裂缝、台阶,在地表水作用下可能产生滑坡灾害,影响坡体稳定和煤仓安全使用。为确保煤仓的安全正常使用,对8107工作面进行了开采优化,即采取于煤仓北部坡体的下部留设小煤柱开采的措施。     

条带开采煤柱留设对地表建筑物的影响分析

利用数值模拟模型对薄基岩条带开采时所留设的煤柱进行研究,深入分析了不同煤柱尺寸对地表移动变形及地表建筑物的影响,揭示了地表各变形参数与留设煤柱宽度的关系,以及影响地表移动变形的主要因素和对地表建筑物造成的影响,为工程实践提供了理论依据。     

相邻采空区煤柱宽度优化研究

针对兴隆庄煤矿七采区冲击地压防治的实际需要,采用理论分析和数值模拟研究了相邻采空区煤柱的采动应力变化规律和煤柱宽度优化。研究表明,开采过程中所留设的煤柱受两侧采空区的影响而产生压力叠加。通过研究不同煤柱尺寸条件下的煤柱应力分布规律,并结合理论研究和现场实际情况,得出了合理的煤柱尺寸,为兴隆庄七采区留设合理的采区隔离煤柱提供了科学依据。根据研究成果,在保证安全、减少煤炭损失的前提下,工作面留设了45m的采区隔离煤柱。     

正断层存在的地表沉陷特殊性规律研究

工作面周边存在较大断层时，一般采用留设断层保护煤柱法，使覆岩移动不直接影响到断层。为分析受正断层影响的地表移动变形规律，通过工作面开采前后地表裂缝与房屋墙体裂缝损坏的现场调查，发现位于常规沉陷影响边界之外至断层露头范围内仍有平行于断层走向的地表裂缝及墙体裂缝性损害；应用FLAC3D模拟研究了正断层影响下的上盘煤层开采时地表沉陷特征及断层带应力变化特征。结果表明：受开采扰动影响的断层带附近原始构造应力得到释放并产生一定变形，反映至地表为非对称性的偏态下沉；建筑物下伏岩层有较大断层时，应在边界角法或沉陷预计法留设地面建筑保护煤柱的基础上，考虑留设合理宽度的断层安全煤柱；同时提出断层带周边的应力变化可作为断层受开采沉陷影响与否的判定依据。     

短壁开采合理煤柱宽度的确定

为了确保“三下”开采的安全性，本文建立相应力学模型对在短壁开采中留设煤柱的合理宽度进行理论计算；再运用RFPA2D对在短壁式开采中留设不同宽度煤柱的开采过程进行数值模拟，分析比较了留设不同宽度的煤柱对底板和上覆岩层的影响，再现了采动岩体的破坏机理和移动规律。通过理论和数值模拟的综合比较，得出合理的煤柱宽度。为实现井巷保护、资源合理利用和经济的可持续发展提供基础性的依据。     

受小倾角断层影响的地表移动特征研究

为了研究受小倾角断层影响条件下铁路保护煤柱的留设方案,利用UDEC软件模拟了采煤工作面处于出露地表的小倾角断层下方不同位置时对地表移动特征的影响。结果表明:断层露头处地表会发生不连续变形,且当断层露头处于按正常地质条件下移动角划定的开采范围外时,工作面与断层露头的水平距离越近,该变形越明显,断层越易活化;工作面与断层露头的水平距离大于某一临界值时,断层露头处的移动变形小于建筑物Ⅰ级破坏的临界变形值。在榆树坡煤矿1504工作面,该临界值可取446.6m,据此提出了铁路保护煤柱的留设方案。     

急倾斜煤层区段煤柱变形规律及应力变化特征

研究了急倾斜煤层开采上覆围岩变形规律及破坏特征,分析区段煤柱的失稳形式,通过FLAC3D数值模拟的方法,对区段煤柱在不同宽度情况下,煤柱的压应力和剪切应力的变化情况进行对比,分析区段煤柱留设对围岩稳定性的影响,得出合理的煤柱留设宽度。     

双煤层不规则煤柱应力—能量演化规律及防冲技术研究

煤矿开采遗留煤柱区域往往是高应力和能量聚集区,多煤层开采条件下,当上部遗留煤柱与工作面煤柱重叠时,多重应力作用下煤柱区应力分布及能量演化更为复杂,工作面回采过程中易发生动力现象。以某矿双煤层开采遗留不规则煤柱区开采为背景,采用数值模拟和工程实践等方法,研究了工作面开采过程中煤柱区的应力分布、能量演化规律,建立了不规则煤柱区冲击危险监测体系,并制定了针对性防冲方案。结果表明:不规则煤柱区应力集中程度受采动影响较高,煤柱内高静载是影响工作面冲击危险性的主要因素;工作面回采临近煤柱时,“双层”煤柱中应变能积聚程度显著高于采空区下单层煤柱;现场微震分析可知,高能事件多分布于煤层中,煤柱为能量积聚释放的主体;钻屑法与应力在线监测结果表明煤柱区域为高应力集中区。根据数值模拟及现场监测结果,提出了煤体大直径卸压方案,并进行了效果验证。     

露天矿端帮采煤机开采参数设计方法

为了提高端帮压煤回采率，保证端帮采煤机作业安全，分析了平朔东露天煤矿端帮压煤开采可行性，提出了端帮压煤开采参数设计方法，包括端帮采煤机工作区域参数设计方法以及煤柱参数计算方法，并验证了煤层上覆岩体安全厚度，采用Midas GTS NX有限元软件模拟了端帮压煤开采后的边坡稳定性情况。研究结果显示，东露天矿端帮压煤采用端帮采煤机开采方案可行，设计端帮采煤机工作区域长度80m，宽度40m，端帮采煤机水平最大开采深度300m。单排采巷条件下设计4煤支撑煤柱宽度50m，隔离煤柱宽度20m，9煤支撑煤柱宽度60m，隔离煤柱宽度24m。上覆岩体厚度满足安全要求，端帮压煤开采后端帮边坡较为稳定。     

井工煤矿开采对坡面形态及侵蚀的影响研究

井工煤矿开采会引起围岩移动、地表形态改变，间接造成坡面侵蚀。基于大佛寺煤矿采采矿条件和土壤侵蚀特点，研究了黄土层厚度对采煤沉陷区不同坡形坡面形态及侵蚀的影响。利用FLAC3D 数值模拟软件对采煤引起的地表变形进行仿真模拟计算，结果表明井下采煤必然会引起坡面坡度增加、坡长减小，坡面侵蚀模数及径流模数增大，大于100m的黄土层厚度能有效控制坡面坡度增加、坡长的减小、坡面侵蚀模数和径流模数的增大。增大黄土层厚度，坡面侵蚀增大量由大到小对应的自然坡型排序为：直线坡、凸坡、凹坡、混合坡，且增大黄土层厚度，对于控制直线坡坡面形态和坡面侵蚀的影响更为有效。     

露天矿端帮煤柱回收井工开采工作面推进方向的优化

为科学优化井工开采工作面的推进方向,保证边坡稳定的同时进一步提高煤炭采出率,以平朔矿区平面露井协采工程实践为背景,采用相似材料模拟实验的方法,研究了露天矿端帮煤柱回收过程中顺坡开采和逆坡开采对边坡变形破坏影响的差异性,构建力学模型分析了引起工作面煤壁侧垮落角小于开切眼侧垮落角的根本原因。研究结果表明,平朔矿区类似地质与采矿条件下,上覆岩层破断机制的不同,导致开切眼侧垮落角与煤壁侧的垮落角相差约7°,且顺坡开采有利于边坡稳定。基于以上结论,若采用顺坡开采方式,不但可以减小井工开采对边坡稳定的影响,还可以进一步缩小露井协采边界参数,采出更多的端帮压煤。     

采区煤仓穿越交叉巷道延伸改造设计及工程实践

为解决采区煤仓容量小、运煤路线复杂等问题，提出了穿越煤仓上口交叉巷道向上延伸煤仓的方法，并通过理论分析和计算，确定了在不破坏原有煤仓的基础上利用“锚杆+锚索+喷射混凝土”和混凝土支护相结合的方式对煤仓进行永久支护的设计方案，并利用反井钻机快速施工缩小工期。城峰公司二采区采区煤仓使用该方法进行改造，结果表明此方法能在短时间内通过改造增加煤仓的容量，缩小运煤路线|SCCT软件的配筋计算能够获得钢筋混凝土穿过交叉巷道影响区域的合理参数|可为类似条件的井下煤仓改造施工提供借鉴。     

蒲白矿区王家尧头村庄下煤层控制开采技术

蒲白矿务局白水矿王家尧头村庄下煤层开采属于厚黄土覆盖层下厚煤层开采类型。针对其地质、开采条件,应用关键层及煤柱强度理论,结合相似材料模拟试验,数值计算分析、影响函数预计进行分析,确定了控制开采损害的开采法及相关参数。结果表明,运用倾斜条带开采方案可以保证关键层不受破坏,能够有效地控制地表移动和变形,从而控制地表坡体滑坡的发生,保证了地表建筑物的正常使用及矿区的安全生产,取得了显著的技术经济效果。     

利用反井钻机施工煤仓的应用研究

车集煤矿2906运输巷煤仓位于2906运输巷车场与29胶带上山的空间立体交叉位置,结合2906运输巷车场煤仓上口为锚网索喷支护完好的巷道、下口为锚网索喷支护的采区主运输胶带巷的施工条件,选择采用反井钻机法开凿导孔施工。首先利用反井钻机施工一直径1.2 m的钻孔;然后安装反井钻孔下口溜煤系统;最后自上而下进行煤仓扩刷施工,利用下口溜煤系统出矸。采用自上而下钻爆施工,然后配合风镐扩刷至煤仓设计断面,煤仓断面采用锚网喷支护。应用表明,该方法提高了机械化程度,加快了煤仓运矸系统的形成,有效降低了工人劳动强度,提高了施工安全系数,掘进工效提高2倍,缩短了煤仓施工周期,加快了采区煤仓施工速度。     

大同矿区的煤柱现状及开采对策

依据详实的资料分析了大同矿区煤柱的现状,并对煤柱进行了分类,在分析现有煤柱条件及可利用的技术措施后,提出了针对大同矿区煤柱开采的初步对策,为大同矿区煤柱的开发利用提供可借鉴的技术依据。     

顾北煤矿南翼采区缓冲煤仓的施工

淮南矿业集团顾北煤矿南翼采区缓冲煤仓为顾北煤矿南翼采区服务,本文对顾北煤矿南翼采区缓冲煤仓的施工组织、施工方法和支护形式做出详细介绍,为类似井下煤仓施工积累了丰富经验。     

彬长矿区“对滑型”黄土滑坡及其形成机制

近年来由于煤炭资源的高强度开采,黄土沟壑区因采煤沉陷引发的沟谷"对滑型"滑坡发育,且滑坡规模大,稳定性差。以李前—白厢滑坡为例,在现场调查的基础上,采用数值模拟分析的方法,探讨了"对滑型"黄土滑坡的形成机制,总结了"对滑型"滑坡的形成条件。研究结果表明:在工作面跨沟回采过程中,上方黄土层指向采空区中心的位移向量与采煤扰动作用下沿坡体倾斜的位移向量产生动态叠加,导致"对滑型"滑坡的发生,且回采后到达一侧的坡体往往早于先到达一侧坡体滑坡;坡向与回采方向相同的一侧,滑坡类型为推移式,坡向与回采方向相反的一侧,滑坡类型为牵引式,且推移式滑坡规模往往大于牵引式滑坡。"对滑型"滑坡的形成需要具备4个主要条件:黄土坡体、沟谷地貌、采矿扰动、降雨催化。