凉水井煤矿4~(-2)煤底板扰动深度试验研究

为研究近距离煤层上层煤开采后采空区积水对下层煤安全开采造成的影响,有必要对上层煤开采底板破坏深度及下层煤导裂带高度进行研究。结合凉水井煤矿现场实际情况,运用工作面底板注水试验方法对该矿4-2煤开采底板扰动深度进行研究。结果表明,底板由于煤层采动地板岩层在应力集中下产生首次破坏,破坏深度在15 m左右,之后底板由于顶板周期来压,底板破坏深度加深至16 m左右,为实际工程中极近距煤层的开采和防水方案确立提供依据。     

极近距离煤层群上位煤层开采底板破坏深度研究

以大同矿区云冈矿极近距离煤层群开采条件为背景,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了极近距离煤层联合开采时上位煤层开采后的底板破坏深度。研究结果表明,极近距离煤层群上位煤层开采后的底板破坏深度与煤层采高、煤层强度、上覆岩层容重、应力集中系数、底板岩层强度等因素有关,结合云冈矿的实际工程地质条件得出其底板破坏深度约为4 m。     

煤层赋存特性及其对回采工艺的影响研究

为对开采13#煤层选择合理的回采工艺,根据区域内地质勘探成果分析了井田内13#煤层的煤矸合厚、纯煤厚度、夹矸厚度等煤层赋存特征,并分析分层开采及整层开采的优缺点进行回采工艺选择,得出:井田内13#煤层一盘区北翼工作面采用上分层综采、下分层综放开采,一盘区南翼、二盘区工作面采用整层综放开采。     

“上柱-下垮”复合残采区中部残煤开采可行性评价

针对白家庄煤矿"上柱-下垮"复合残采区中部残煤的安全开采问题,采用实验手段研究了多重采动影响下中部残煤采场岩层的垮落特征、应力分布规律及塑性区分布范围,结合弹塑性力学理论分析了上下煤层开采造成的损伤破坏范围,对中部残煤开采可行性进行了研究。研究表明:(1)上下煤层的采动影响并未破坏中部残煤的宏观连续性,且在中部残煤开采过程中,上覆岩层结构相对稳定;(2)采场岩层的支承压力与塑性区的分布范围基本一致,二者皆可以评价上下煤层开采后层间岩层的损伤破坏范围,其损伤范围包含整个上位层间岩层和下位层间岩层的局部范围;(3)中部残煤主要受上部煤层开采影响,处于上部煤层开采损伤破坏范围之内,因此在中部7号残煤开采过程中,其采场顶板稳定性较差,应采取合理有效的顶板控制措施保证安全生产。     

薄煤层含硬夹矸综采工作面煤壁破坏规律研究

通过对支承压力分布规律的理论研究,结合北宿煤矿薄煤层含硬夹矸的地质条件,运用数值模拟和现场实测的方法,确定出17煤层工作面煤壁破坏区范围不超过0.7m,破坏较严重的区域范围不超过0.4~0.6m,对降低剥离硬夹矸的难度和采煤机截深具有参考作用,同时为类似地质条件下的薄煤层含硬夹矸机械化开采具有一定的指导意义。     

采动影响下底板破坏规律及底板巷道稳定性分析

为进行采动影响下煤层底板变形破坏规律的研究,建立底板破坏深度求解力学模型,依据关键层理论和弹性理论得到沿走向底板内支承压力传播规律,再借助FLAC3D数值模拟软件分析3煤底板破坏特征,将倾斜煤层底板采动最大破坏深度按照相关理论进行核算。研究表明：底板浅位置的岩层,垂直应力等值线变化梯度相对较大,形状为半椭圆形;工作面回采重新达到平衡后,煤层底板的主要破坏形式为剪切破坏,且3煤工作面采动底板破坏最大破坏深度在21 m左右,底板巷道塑性区无明显增加;滑移线理论计算出采空区底板最大屈服破坏深度为10.68 m,而3号煤底板巷道与3号煤层相距约30 m,3号煤层的开采几乎不会对底板巷道造成影响,计算结果与仿真模拟结论相近。     

扎赉诺尔矿区Ⅱ_(3b2)煤层顶煤冒放性评价

结合扎赉诺尔矿区Ⅱ3b2煤层的赋存特征,采用理论分析与现场实测相结合的方法,从煤体物理力学参数、顶煤裂隙分布特征、埋藏深度、煤层夹矸分布、采放高度之比等5个方面进行顶煤冒放性评价。研究表明:Ⅱ3b2煤体单轴抗压强度为14.73 MPa,其垮落角为90°左右,大于合理垮落角;煤层垂直节理发育,煤层呈片状,在矿压作用下极易破坏,有利于顶煤及时垮落;夹矸为泥岩,强度小于煤层,且多数夹矸处于煤层中上部,对顶煤冒放性影响不显著。综合以上分析结果,Ⅱ3b2顶煤冒放性好,适于采用综放开采工艺。     

复合顶板下综机双切眼施工技术的研究应用

平煤六矿是平煤集团的主力生产矿井,也是全国锚杆支护先进单位,其主要的开采手段为综合机械化采煤,由于综机工作面双切眼施工尺寸较大,一般高2.7-3m,宽6.5-7m,如果顶板为正常的单一顶板,采用锚网锚索联合支护在平煤六矿己正常推广应用,但是,随着开采深度的增加及采面走向长度的加长,部分采区原来合层开采的煤层,夹矸逐渐变厚(O.7～1.4m),而夹矸上部的煤层较薄(0.3～0.5m),无分层开采价值,如果仍然按合层开采布置采面,势必会增加开采后煤矸洗选量,提高成本,影响煤质,因此我们必须采取措施托夹矸施工,使夹矸同上部薄煤层形成复合顶板,这在施工综机双切眼时,给顶板支护带来了一定的难度,用常规的锚杆锚索支护,安全把握小,用传统的双切眼都架工钢棚支护,劳动强度大,采面安装回棚量大,速度慢.     

综采技术在厚夹矸薄煤层中的应用

目前,薄煤层资源开采价值在节约资源和作为保护层开采方面日益体现,国内外对薄煤层开采也进行了大量研究,但薄煤层厚夹矸问题的研究极少。对某矿薄煤层厚夹矸（煤层厚1 m,夹矸厚2 m）作为保护层开采、运用综合机械化开采时遇到的关键问题进行了研究,通过比较割煤工序认为,先割中间夹矸再割上下分层煤,可大大减少煤中混矸率;运用UDEC数值模拟软件,模拟了割厚1.6,1.8,2.0 m矸时上分层煤稳定情况。模拟结果表明,先割厚度不大于1.8 m矸时,上分层煤稳定性良好。将研究结果运用到该矿33采区首采面,应用效果与模拟结果一致,实现了该工作面安全高产高效综合机械化开采。     

厚煤层分岔区变厚度夹矸下回采巷道支护技术

厚煤层发生分岔现象较为普遍,上下分层间夹矸层厚度通常变化较大。当夹矸层厚度较小时,受上部煤层采动影响,夹矸层与下部煤层将会发生不同程度破坏,给下部回采巷道支护带来较大困难。以某矿9采区为工程背景,通过现场实测与采用理论分析,建立了巷道薄夹矸顶板刚化理论,分析了夹矸顶板刚化可行性和刚化后岩层的稳定性,形成了采空区薄夹矸下回采巷道的顶板夹矸稳定性分类分案。将巷道顶板分为夹矸层厚大于5m、3~5m和小于3m三类,提出了三类薄夹矸回采巷道的支护方案。     

涟邵煤田北段煤层构造夹矸的成因及特征

涟邵煤田北段测水煤系的主要可采煤层为5煤(或3煤),煤层构造夹矸主要有椭球状、透镜状、不规则状三种.通过对煤层构造夹矸的各种类型特征描述,对煤层构造夹矸的形成机制进行了探讨,认为煤层构造夹矸主要由顺层滑动构造形成,主要成因模式有顶板嵌入型、底板嵌入型和构造分异重组型.构造夹矸一般不具对比意义,对煤质及煤层开采有一定影响.     

深部倾斜煤层采动底板破坏演化特征分析

为研究深部倾斜煤层底板破坏特征及破坏深度,以羊东煤矿8469工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,对煤层采后底板应力分布规律、塑性区发育特征及破坏深度进行了研究。通过数值模拟与理论分析可知:煤层开采后,作用在周围煤岩体上的支承压力产生不同的应力分区。沿煤层走向方向,应力呈对称性变化,形状近似马鞍状,在工作面两端处产生应力集中;沿煤层倾向方向,倾斜剪切力的存在使底板岩体由采动破坏转变成滑移破坏,塑性破坏区和应力变化大致呈勺型分布形态,最大应力集中区出现在工作面下侧。随着工作面向前推进,底板破坏范围相应增大,但推进255m后,破坏深度不再增加。现场实测表明,底板浅部岩层最早受到扰动,且受到的扰动程度最高。扰动范围随最大注水量的减少而增加,在底板下25m范围内的岩层受影响较小。由此可知,该工作面底板破坏深度为25.0～29.2m。     

回采工作面托夹矸采煤实践

孙村煤矿 4 2 18工作面煤层厚度 2 .8～ 3.2m ,该面煤层含夹矸 2～ 3层 ,其中第二层夹矸厚度在 0 .3～ 1.5m。自开采以来 ,一直采取顺顶板留底煤的开采方式 ,工作面回采至距停采位置 15 0多m时 ,上半部分的夹矸变厚 ,平均 1.3m左右 ,下半部分的夹矸平均在 0 .5m左右 ,严重影响了煤质 ,并给开采带来了很大的困难。根据工作面的夹矸状况 ,实施了全工作面托夹矸沿底板的开采方式 ,产生了明显的效益。1　 4 2 18工作面地质条件4 2 18工作面位于 - 80 0水平前组四采区二层煤第一个亚阶段 ,工作面标高 - 6 2 1.76～ - 72 0 .85m。平均走向长度382m…     

林南仓东一采区覆岩变形破坏数值模拟分析

 厚层冲积层下煤层的安全开采是林南仓矿东一采区遇到的最大问题。在分析东一采区开采具体情况和开采方式的基础上,构建了符合实际情况的工程地质模型和力学模型。应用目前最先进的Flac3D软件对东一采区的煤11和煤12的覆岩变形破坏进行了模拟。模拟结果表明,煤11开采引起上覆岩层最大下沉值为2.75m,引起上覆岩层发生塑性屈服破坏的最大高度为31m,上覆岩层处于拉应力状态区域的最大高度为27m。煤12开采引起上覆岩层下沉,最大位移量为5.42m。煤12开采后上覆岩层发生塑性屈服破坏的最大高度为47m,上覆岩层处于拉应力状态区域的最大高度为43.3m。这与经验公式计算结果和实际观测结果较为一致,模拟结果可为生产提供科学依据。     

含夹矸煤层综采工作面高效回采实践

为提高夹矸煤层综采工作面采出率,采用适应夹矸变化的割煤方式,依据不同夹矸层参数选择合理的作业方式,实现了夹矸煤层综采工作面的高效回采。实践表明:利用顶板来压和底鼓作用,滚筒可直接切割煤层顶底夹矸;对于煤层中部夹矸,当普氏系数f≤4.5,厚度小于0.2 m时,可利用滚筒割落;厚度为0.2~0.5 m时,采用单排眼布置放松动炮处理夹矸,厚度为0.5~0.7 m时,采用双排眼布置放松动炮处理夹矸,1次震动炮满足2个割煤循环,实现了夹矸处理与割煤。     

薄煤层含硬夹矸工作面支架阻力与煤壁破坏的关系分析

针对薄煤层含硬夹矸难开采的问题，提出了合理利用工作面支承压力对夹矸进行破坏的思路，分析了支架作用对覆岩运动的影响；得出对于含有硬夹矸煤层并不是支架支撑力越大越好。计算了采场顶板安全控制所需的最低支护强度为0.33 MPa，以此为基础，计算得出每一架支架的最低工作阻力2 200 kN。最后，模拟了支架采用不同的工作阻力时，煤壁前方的支承压力分布参数演化特征，重点分析了支架工作阻力改变对于夹矸破坏的影响。当支架工作阻力采用2 200 kN时垂直应力峰值达到了29.214 MPa，此时夹矸破坏深度达到0.7 m，该值已经大于一个截深，能够有效提高割煤效率。     

近距离三软煤层联合开采技术的研究与应用

针对涡北煤矿主采81、82煤层松软且层间距小,两层煤之间有一层平均厚1.54 m夹矸的特殊开采环境,采用两层煤联合一次性综放开采技术.在此基础上研究该技术开采三软近距离煤层如何有效利用夹矸的硬度对工作面煤壁顶板进行合理控制,并在探讨了放煤机理的基础上得出该技术下合理的放顶煤步距.     

复杂结构薄煤层工作面煤壁破坏规律及应用

含结核及夹矸薄煤层综采设备研制及开采工艺设计需依据矿山压力规律。采用理论分析、数值模拟、井下实测等方法,研究了薄煤层支承压力与煤壁破坏规律、支架阻力与煤壁破坏的关系,提出了利用矿山压力作用的合理截深与支护强度。研究表明：薄煤层工作面煤壁非弹性区宽度小,支承压力峰值位置距煤壁近,煤壁破坏深度仅0.5~0.6 m;深度0.6 m处的煤体抗压入强度是0.2 m处1.5倍;利用矿山压力降低截割难度的小截深为0.4~0.6 m;支架阻力对煤壁破坏深度有明显影响,利用矿山压力破煤的合理工作阻力为2 600 kN。通过应用实现了结核及夹矸的有效截割或剥落。     

富夹矸近距离煤层合并综放开采合理机采高度研究

针对富夹矸近距离煤层合并综放开采含矸率大、割岩比例高等放煤效果差的问题,以大南湖七矿一分区5+6煤合并综放开采为工程背景,基于地质钻孔柱状对应的地层特征,明晰了不同钻孔柱状、机采高度条件下顶煤采出率、含矸率及割岩比例,确定了5+6煤合并综放开采合理机采高度。结果表明：机采高度为2.0 m时放煤口易堵塞,较大的机采高度对应较高的顶煤冒放性、采出率与割岩总比例,均以机采高度为3.0 m为转折点,采出率增幅呈现先增大后减小趋势,采煤机割岩总比例增幅趋势相反;含矸率随机采高度增大表现出先增大后减小再增大趋势,机采高度为3.0 m时为第一个转折点;大南湖七矿一分区5+6煤合并综放合理机采高度为3.0 m。研究结果可为富夹矸近距离煤层合并综放开采的合理机采高度确定提供理论指导。     

综放开采下组煤首采面上覆老空水探查及突水危险性评价

为了探究左权五里堠煤业上组煤老空区富水性及其对下组煤首采工作面突水的危险性,以下组煤首采面为研究背景,系统分析了研究区上下2组煤层顶底板岩性组合及水文地质条件;根据物探探测结果,在下组煤首采面巷道先后施工了20个探放上组煤老空水钻孔,发现上组煤老空水存在局部水量大、水压高、富水性分布不均的特点。在此基础上,建立了上下组煤层开采顶底板的工程地质数值模型,采用数值模拟方法对上组煤和上下组煤开采完毕后的应力场及塑性区场变化特征进行了对比分析,得到上组煤层开采后底板破坏深度为11 m,下组煤开采后导水裂隙带高度为112 m,没有波及上组煤底板破坏深度范围,与首采面实测涌水量反映的规律是一致的。根据首采面及附近2个钻孔的资料,采用2种相关经验公式类比计算了下组煤开采导水裂隙带高度,优选了可靠性较高的经验公式。