张家峁煤矿水库周边开采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4-2煤层大规模开采现状,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现场实测和理论计算,得出张家峁煤矿常家沟水库周边4-2煤层开采保护煤柱合理宽度为25 m。     

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。     

神府矿区大型水库周边浅埋煤层开采水害防治技术

以神府矿区大型水库常家沟水库为例,运用水文地质勘探、钻孔实测、理论计算、数值模拟等手段,查明了常家沟水库周边水文地质条件,拟合得出导水裂隙带高度计算公式,开展了大型水库周边浅埋煤层开采水害问题防治技术研究。研究结果表明:研究区水库周边煤层开采导水裂隙带预计发育高度约为72.8 m,常家沟水库周边煤层开采存在的水害主要包括烧变岩涌(突)水问题、萨拉乌苏组突水溃沙问题、常家沟水库倒灌水害等问题,针对常家沟水库浅埋煤层开采不同水害问题,提出了留设保护煤柱、帷幕注浆与井下探放水疏放、井下探放水与地面抽排联合疏放、上覆煤层采空区积水探查与疏放、沟道裂缝填埋等水害防治技术。水库周边15207工作面回采时,在留设保护煤柱的基础上,采取帷幕注浆625 m,施工疏放4-2煤烧变岩积水钻孔28个,累计放水量33 523 m3,保障了工作面安全回采。     

张家峁煤矿15204工作面导水裂隙带高度探测

张家峁井田含煤5层,研究采煤工作面导水裂隙带发育高度,不仅涉及矿井充水含水层分析和涌水量预测,而且对于含水层结构和常家沟水库水源地保护都具有重要价值。通过对开采5-2煤层的15204长壁综采工作面的探测,确定了导水裂隙带高度为65.10~69.17 m。其4-2煤层开采导水裂隙带局部地段已延伸至地表。5-2煤层开采导水裂隙带已延伸至4-2煤层底板以上,在接近沟谷上覆基岩厚度较薄地段已延伸至土层,局部地段延伸至地表。虽然各煤层间含水层含水性极弱,层层累加的采空区积水可能会对矿井造成较大危害。     

布尔台矿近距离煤层开采护巷煤柱留设技术研究

针对神华神东布尔台煤矿中深部2-2煤层与4-2煤层近距离开采时护巷煤柱合理尺寸的留设问题,通过对该矿护巷煤柱载荷和宽度的理论分析、护巷煤柱留设尺寸的数值模拟和现场的实测研究,提出布尔台煤矿近距离开采时煤柱的留设尺寸,保证煤层开采时巷道矿压显现正常,维护量较少,为矿井中深部近距离煤层安全高效开采提供可靠的技术保障。     

赵各庄矿极复杂区域保护煤柱留设数值模拟研究

针对赵各庄急倾斜、大断层和采空区下极复杂区域煤层开采中煤柱留设宽度问题,理论分析了极复杂区域煤柱留设条件:一是作为断层保护煤柱,二是作为9煤老空区保护煤柱。将断层煤柱划分为采空区一侧煤体塑性区、有效隔水煤柱的弹性区和断层处煤体裂隙带三个区域,分别计算煤柱宽度。在理论分析和数值模拟基础上,建立了极复杂区域老空区下急倾斜煤层开采保护煤柱数值模型,模拟分析了工作面无煤柱、煤柱距离32m和64m三种不同情况开采时工作面围岩应力变化、围岩位移变化和塑性破坏区等情况,直观分析解释煤柱留设的依据。结合现场地质条件,计算赵各庄3839区域煤层开采煤柱留设宽度为66.2m。     

矿井越界开采混凝土防水隔离柱留设研究

为确定杨村煤矿与田庄煤矿井田边界安全隔水煤柱宽度,提出了以混凝土防水隔离柱取代部分煤柱,构成小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构,采用FLAC~(3D)软件对比分析了其与全小煤柱隔水结构在矿压与水压作用下的力学状态,对有效隔水的煤柱宽度临界尺寸进行了优化研究。研究结果表明:小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构小煤柱宽度为2.5 m,隔离柱宽度为2.5 m;而整体为煤柱隔水结构中,其最大垂直应力在采空区侧煤柱深部1.5 m处,大小为原岩应力的2.3倍,有效隔水的弹性区宽度约为1.0 m,与理论计算结果基本一致,小煤柱与混凝土防水隔离柱组合隔水结构中,最大垂直应力在隔离柱深部0.5 m处,为原岩应力的3.2倍,有效隔水的弹性区宽度约为3 m,隔水安全性更高。     

张家峁煤矿5-2煤顶板结构分析

根据关键层理论对张家峁煤矿15201试采工作面上覆岩层进行判断,得出张家峁煤矿5-2煤为单一关键层;并通过裂隙带计算与关键层层位关系的判断,实测地表沉陷和工作面推进关系与理论计算分析相符.最后得出张家峁煤矿5-2煤开采后破坏直接波及至地表.     

房柱式开采遗留煤柱骨牌式失稳数值模拟

唐公沟煤矿技术改进前3-2煤层采用的是房柱式开采方式,在进行下位4-2上煤层开采时,顶板的相应区域将受到3-2煤层采空区遗留煤柱的影响而产生应力集中,易造成4-2上煤层开采时两巷片帮、冒顶,工作面煤壁片帮。通过建立UDEC数值模型,研究了4-2上煤层工作面推进过程中3-2采空区遗留煤柱的骨牌失稳现象,分析得出了4-2上煤层工作面位移变化规律及不同煤柱宽度对骨牌失稳效应的影响。     

积水区下导水裂隙发育特征实验研究

针对陕北焦家沟煤矿积水区下裂隙发育特征研究表明:竖向裂隙与上部积水区的沟通存在3种情况:1开切眼处沿垮落角方向与5#煤层房柱式采空区沟通,裂隙导水性强,但远离工作面;2推过隔水煤柱前周期来压过程中有竖向裂隙与5#煤层房柱式采空区沟通,采空区积水量大,但裂隙导水性弱;3推过隔水煤柱后周期来压过程中有竖向裂隙与5#煤层长壁采空区沟通,裂隙导水性强,但采空区积水量小。     

近距离下煤层过遗留煤柱应力集中区研究

在我国,近距离煤层赋存和开采所占比重很大,吕梁矿区木瓜煤矿层间距小于10 m的可采储量占总储量的80%,上煤层已采完,回采工作面间遗留20 m区段煤柱,对下部煤层回采造成一定影响,所以,研究近距离下煤层过遗留煤柱应力集中区具有重要的现实意义。针对木瓜煤矿近距离上煤层采空区、遗留煤柱下巷道维护和矿压显现严重的技术难题,基于近距离煤层上部煤层开采遗留煤柱应力集中会在底板中传递的规律,对下煤层应力影响范围进行了理论计算;并结合10-103工作面的生产技术条件,采用现场矿压监测方法,对工作面上部、中部、下部位置的液压支架监测数据进行分析,采取工作面调斜和加强超前支护措施,对近距离下部煤层过遗留煤柱应力集中区具有一定的指导意义。     

近距离煤层采动上部旺采区煤柱稳定性实测研究

通过补连塔煤矿32301工作面的地表沉陷与矿压显现实测,就2-2煤层开采后上部1-2煤旺采区遗留煤柱的稳定性进行了研究.结果表明:上部1-2煤层旺采区煤柱对应的地面下沉远小于老采空区域,工作面矿压显现正常,说明下部2-2煤层采后上部1-2煤旺采区遗留煤柱没有失稳.研究成果为神东矿区类似条件下的安全开采提供了参考.     

松软煤层抗张强度及防隔水煤柱宽度的研究

在矿井生产过程中,为防止发生突水事故,常在井下设置防隔水煤柱。通过留设矿井防隔水煤柱,对矿井延长服务年限和煤矿水害防治具有十分重要的意义,而研究合理的防隔水煤柱宽度,能够更加安全、合理、高效地开采煤炭资源。通过点荷载试验测定了祁南煤矿34下6工作面采取的松软结构煤体的点荷载强度指数。考虑到尺寸效应,对不规则试件的结果进行修正后,利用点荷载强度间接获取松软煤层抗张强度。在矿井特定位置留设防水煤柱时,煤层的厚度和水头压力是固定的,煤柱的留设宽度仅为煤层的抗张强度的函数。因此,根据经验公式可计算出防隔水煤柱的合理留设宽度。     

特厚煤层区段合理煤柱宽度留设研究

肖家洼煤矿211304工作面材料顺槽受邻近综放工作面高强度采动影响,巷道矿压显现剧烈,20 m区段煤柱宽度下动压巷道围岩控制困难,严重制约安全高效开采。利用FLAC3D数值模拟软件分析211304工作面采动周边支承压力分布及5种不同区段保护煤柱的围岩应力和位移演变规律,得出合理煤柱宽度为30 m,并在211305工作面进行工业实践。现场矿压观测211305材料顺槽底鼓量最大为165 mm,顶板下沉量最大为55 mm,两帮移近量最大为110 mm,经受过211304工作面回采影响后,巷道变形量较小,有效地控制了巷道围岩变形。     

张家峁煤矿15201试采工作面矿压规律研究

对张家峁煤矿15201试采工作面矿压进行现场实测,揭示了近浅埋煤层大采高(6.3 m)在工作面推进过程中上覆岩层的移动规律,分析了由于上覆松散层厚度变化时周期来压期间的破坏和动载机理,得出了近浅埋煤层一般采高上覆岩层破坏规律,为陕北类似张家峁煤矿顶板结构分析及支架选型提供了理论基础.     

浅埋薄基岩煤层护巷煤柱优化机理研究及方案确定

针对浅埋深薄基岩中厚煤层护巷煤柱合理宽度的问题,结合李家壕煤矿2-2中煤层的实际情况,对其煤柱的可优化性、不同煤柱宽度的应力分布特征及塑性区分布范围进行研究,结果表明:浅埋深薄基岩中厚煤层中煤柱矿压较小,矿压显现不明显,煤柱宽度大于16m时,煤柱整体应力较低,塑性区范围较小,中间弹性核宽度过大;煤柱宽度小于8m时,两侧支承压力叠加,煤柱整体应力较大,塑性区几乎贯通整个煤柱,不能满足煤柱稳定的需求;12m煤柱为合理煤柱,整体应力相对不大且中间弹性核合适,一个工作面可多回收煤炭6.21万t。     

神府矿区浅埋煤层工作面煤柱稳定性评价

煤柱的稳定性是决定老(采)空区安全的重要因素之一。为了评价浅埋煤层工作面区段防水煤柱的稳定性,以郭家湾煤矿51103首采工作面为例,采用室内试验、现场实测、理论分析、数学建模等方法对其煤柱特征、留设尺寸进行综合分析研究。结果表明:煤柱屈服区宽度为4.3m,水压破坏区宽度为6.8m,有效隔水区宽度为8.4m。工作面煤柱高度按照5.0m考虑,根据Bieniawski煤柱强度理论及相关判别指标,所留设的煤柱处于绝对安全稳定状态,由此证明,在51104相邻工作面开采期间51103工作面留设的区段防水煤柱可以保持稳定。     

龙洞湾煤矿水库坝体下采煤工艺安全性研究

为充分利用受龙洞湾煤矿太平寺水库坝体压覆资源,根据煤层赋存、地层含隔水性及地表水体特征,采用Matlab预测开采地表变形值;并采用矸石条带和错柱充填法控制顶板位移,保证了水库坝体安全,有效利用坝体压覆资源,改变了传统的、资源回收率较低的房柱式采煤法,实现了无煤柱开采,水体下采煤实际回采率达到了90.5%,为矿井安全生产、资源有效利用和环境保护提供了可靠保障。     

浅埋深厚煤层护巷煤柱合理尺寸研究

为减小护巷煤柱宽度,提高盘区采出率,在分析受采动影响的203工作面回采巷道矿压显现特征的基础上,针对浅埋深巷道矿压显现不明显的实际情况,通过理论计算,得出隆德矿2~#煤层合理的护巷煤柱宽度为8.3~12.2 m;采用FLAC3D数值模拟分析了护巷煤柱宽度为8 m、10 m、12 m、16 m时的巷道围岩变形和塑性区分布规律。分析结果表明,随着煤柱宽度的增加,巷道围岩变形量减小,煤柱更加稳定,但当煤柱宽度超过12 m时,加大煤柱宽度对维护巷道的稳定作用并不明显,最终确定护巷煤柱宽度为12 m。现场实践表明,煤柱留设宽度减至8 m后,仍可满足下一工作面安全开采要求。     

张家峁煤矿4~（-2）煤顶板结构分析

根据关键层理论对张家峁煤矿14202综采面及14203切眼上覆岩层进行判断,得出张家峁煤矿4-2煤为单一关键层;并通过裂隙带计算与关键层层位关系的判断,实测地表沉陷和工作面推进关系与理论计算分析相符。最后得出张家峁煤矿4-2煤开采后破坏直接波及至地表。