极近距离煤层下位厚煤层综放煤矸放落流动规律及放煤工艺参数确定

在上薄下厚极近距离煤层联合开采条件下,上位薄煤层开采对两煤层间岩层造成不同程度的破坏,同时其直接顶和老顶垮冒后成为破碎介质和块裂介质,因而下位厚煤层综放开采顶煤顶板为破坏程度不同、破断块度大小不一的不同介质属性岩层,将对顶煤的放落回收产生很大影响.因此,采用二维离散元PFC数值模拟软件对极近距离煤层联合开采在不同破断块度条件下的顶煤放出过程及煤矸流动规律进行了模拟分析.研究表明,下位煤层的顶板块度与顶煤块度差异较大时,放煤过程中易出现窜矸等现象,导致顶煤回收率较低;优化确定了放煤工艺为一刀一放上行顺序放煤.研究成果在现场进行了应用,实测分析了放煤工艺及回收率,取得了良好的技术效果.     

极近距煤层(群)共采类型划分及夹层稳定性分析

本文以官地矿极近距离8#和9#煤层为研究对象,针对矿井单一分层开采难以达到矿井生产能力、前期8#煤开采未铺网引起9#煤生产出现的顶板破碎以及矿井生产效率低等问题,提出一种采煤方法"近距煤层一次全厚开采巷道布置系统"(错层位巷道布置系统)进行工作面回采.工作面两端巷道,一个沿顶板布置,一个沿底板布置,利用沿顶巷道对夹矸厚度进行探测判断是否能够煤层群联合开采.对8#煤(顶煤)冒放性进行模糊性评价的结论表明顶煤能较好地放出.建立夹层力学模型分析,得到夹层厚度不大于2.5 m时利于顶煤冒放.对常规综放开采和错层位开采进行数值分析对比,认为错层位巷道布置在起坡段对夹层和顶煤造成更大破坏,并且在现场支架升降架的过程中对顶板夹层和顶煤会有更大的扰动作用,加速顶煤的冒放.综上所述,认为错层位开采从根本上改变两层煤之间的夹层的受力情况,更加利于极近距离煤层顶煤的冒放.     

采煤方法选择及采区布置探讨

通过对玉井煤矿采煤方法选择及采区布置探讨,得出:9号煤层采用倾斜长壁综合机械化放顶煤采煤方法,全部垮落法管理顶板;本井田9号煤层顶煤冒放性较好,适合采用放顶煤开采;井下9号煤层布置一个综采放顶煤工作面。     

极近距离煤层错层位巷道布置方式及围岩控制技术研究

为解决极近距离煤层群分层开采支护难度大、危险性高等问题,探索错层位巷道布置采煤法及区段间相邻巷道联合支护技术在极近距离煤层群开采中的应用前景,以官地矿8、9号煤地质条件为研究背景,经论证8、9号煤之间的夹矸层厚度较小,满足放顶煤要求,不会影响顶煤冒放性,以此确定采用错层位巷道布置采煤法进行极近距离煤层联合开采的回采方案。通过极限平衡理论、数值模拟确定了下区段沿底巷道位置,沿底巷道顶煤破碎区宽度为1.93 m,极限平衡区宽度为6.65 m。采用FLAC3D数值模拟软件对下区段沿底巷道位置进行选择,计算结果为侧向支承压力峰值与巷道侧距离为6.85 m,与前述理论计算得到的极限平衡区宽度基本相同。结合理论分析及数值模拟计算结果确定该地质条件下错层位外错式巷道布置方案水平错距为2 m。对区段间相邻巷道联合支护技术机理进行论证研究,并结合矿方原始支护方案最终确定区段间相邻巷道联合支护方案。对下区段沿底巷道顶底板移近量和两帮移近量进行现场实测,结果表明:下区段沿底巷道围岩变形整体处于可控范围内,错层位巷道布置方式支护方案设计较为合理,可以满足工作面安全生产需要,可为类似条件下工作面布置及围岩控制提供参考。     

高韧性煤层难冒放机理及弱化效果研究

为改善高韧性煤层综放开采顶煤冒放性,以煤样物理力学参数试验为基础,从理论方面对高韧性特厚煤层综放开采顶煤难冒放机理进行了分析;通过相似材料模拟试验从弱化前、后2个阶段对顶煤的垮落情况进行了模拟,对顶煤里的支承压力分布进行了监测。结果表明:高韧性煤层弹性模量较小(小于顶板岩层),在矿山压力作用下,煤层的变形挠度大于顶板,导致顶板不能将矿山压力较好的传递给顶煤,综放时顶煤难破碎垮落,易形成悬顶,冒放性较差;对顶煤采取弱化措施后回采时的垮落情况明显改善,直接顶随采随冒,较好的充填了采空区;煤壁前方顶煤里的应力峰值位置明显向深部转移,支架上方和后方顶煤卸压较好,利于顶煤的放出。     

金山煤矿综放开采技术应用可行性分析

金山煤业有限公司12号煤层服务年限不足1年,为保证生产的正常接续,着手准备开采13号煤层;本文对影响放顶煤开采的水害、瓦斯、煤层赋存条件、顶板性质以及自燃性等影响因素进行了综合分析,运用采场顶煤冒放性评价方法对工作面顶煤冒放性进行计算,其13101综放工作面顶煤冒放性评价结果为"好";对13号煤层进行了放顶煤开采可行性初步论证,认定13号煤层可以采用放顶煤开采技术。     

韩城松软厚煤层放顶煤开采的条件分析

通过象山矿５＃煤层采用滑移支架放顶煤开采的实践，了解了松软厚煤层顶板及顶煤的活动规律，结合韩城局厚煤层的地质条件，分析采用综采放顶煤开采的可行性及控制顶板和顶煤的对策。     

3上241工作面顶煤的可放性分析

本文针对三河口矿业有限责任公司矿井3上241工作面,从煤层强度、煤层赋存深度、顶煤节理裂隙、煤层夹石、顶板条件、采放高度比等几方面对顶煤的可放性进行了分析,并通过对3上煤层顶煤冒放性的模糊聚类分析和3上煤层顶煤冒放性数值模拟分析结果得到如下结论,3上241工作面使用放顶煤开采能够取得较好的技术经济效果。     

含厚夹矸煤层顶煤冒放性研究

对于放顶煤工作面,合理预测顶煤冒放性是工作面高效生产的基础。本文利用某矿极近距离煤层合层综放开采为工程背景,对含有厚夹矸煤层的顶煤冒放性进行综合预测,并依据研究结果,提出了改善顶煤冒放性的措施,有效保障了工作面的正常生产。     

3上241工作面顶煤的可放性分析

本文针对三河口矿业有限责任公司矿井3上241工作面,从煤层强度、煤层赋存深度、顶煤节理裂隙、煤层夹石、顶板条件、采放高度比等几方面对顶煤的可放性进行了分析,并通过对3上煤层顶煤冒放性的模糊聚类分析和3上煤层顶煤冒放性数值模拟分析结果得到如下结论,3上241工作面使用放顶煤开采能够取得较好的技术经济效果.     

基于黏结颗粒模型的特厚坚硬煤层综放开采数值模拟研究

基于榆神矿区特厚坚硬煤层超大采高综放开采技术条件,针对散体颗粒模型在埋深较浅的坚硬煤层综放开采模拟中顶煤冒放情况与实际不相符的问题,对比黏结颗粒模型与无黏结散体颗粒模型力学性质,讨论两种模型适用条件,得出黏结颗粒模型更适合坚硬煤层综放开采模拟。阐述了黏结颗粒模型的建模和模拟过程:岩层内部采用平行黏结颗粒模型以模拟层内整体块体力学特性,层间采用光滑节理模型以模拟结构面力学性质;通过Fish语言和伺服控制原理实现液压支架初撑阶段、增阻阶段和恒阻阶段不同工况的模拟;根据支架顶梁位态采用逆向运动学方法更新支架整体位姿;通过Fish语言实现尾梁的不同幅度摆动。数值模拟结果表明:覆岩可形成下位基本顶不稳定砌体梁结构和上位基本顶稳定砌体梁结构,顶板来压步距介于10~20 m;顶煤破碎度和冒放性具有双周期性(走向周期与周期来压步距一致,表现为来压期间顶煤破碎较充分、冒放性好,优于非来压期间;垂向周期与顶煤层位相关,表现为下位顶煤破碎充分、冒放性好,优于上位顶煤);工作面煤壁整体稳定性较好,来压期间会出现煤壁破坏现象;液压支架总体处于较高的工作阻力状态;不同块度的顶煤冒放过程中可能形成小块度瞬时动态松散拱结构、中等块度不稳定拱结构和大块度稳定拱结构,尾梁成拱可采用“小拱小摆、大拱大摆”对策高效破拱,掩护梁成拱则需移架才可破拱。超大采高综放开采实践表明数值模拟结果与现场情况一致,黏结颗粒模型能较好地模拟埋深较浅的坚硬煤层综放开采顶煤冒放特征和矿压显现规律。本研究可为坚硬煤层顶煤冒放性和顶板覆岩结构数值模拟研究提供力学模型选择依据,为模拟过程实现方法提供借鉴。     

全息采空区与顶煤运移的时空演化规律研究

放顶煤开采是为解决特厚煤层高产与高效开采的新型方法,是我国特厚煤层开采的发展方向,但特厚 煤层综放开采顶煤堵塞放煤通道的技术难题影响了煤炭的回收率。 本项目结合塔山煤矿 3-5#煤层的实际赋存条件, 采用三维洞穴激光扫描仪和运用现场实测以及数值模拟等科学方法对其顶煤运移规律及采空区顶垮落形态等进行 了系统的研究。 研究结果表明:工作面在推进过程中,顶煤位移量发生变化,且工作面到达一定位置后,位移量变化明 显;当处于顶煤体破坏的过程中,采空区方向的水平位移量与速度增长速率增加;顶煤和顶板运移量呈现 2 种截然不 同的运移特征,前者壁前高于壁后,而后者为壁后高于壁前。     

大同矿区坚硬顶板与坚硬煤层条件下综放开采

大同矿区坚硬顶板、坚硬煤层(以下称“两硬”)的条件严重制约厚煤层的高产高效开采技术的应用，尤其是采出率难以提高。经过10多年的科技攻关，对顶煤弱化、顶板控制及装备等技术的试验，得出了一种在两硬条件下矿井高产高效及高采出率的综放开采技术，取得较好的经济效益。     

Study on the economic mining method for the close quarter coal seams with thin rock sheet

The paper presents the mining method for the close quarter coal seams with thin rock sheet, that is mining the low coal seam, recovering the top coal seam after putting down the roof rock of the low coal seam. Practice has proved that in recovering the top coal outside the face width after the rock between seams falls naturally or is demolished, the technology is simple, easy to operate and does not make a great demand for technical equipment. In the process of recovering the top coal, the low seam support could not be affected seriously, and two seams mining could be coordinated. Compared with the individual mining method, this mining method can produce a better economic benefit.     

采空区下近距离煤层巷道围岩稳定性分析及控制

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLAC 3D软件建模分析及现场应用实践等方法,对近距离特厚煤层开采条件下工作面采空区覆岩运动及顶板应力变化规律进行了研究分析。结果表明,上部2号已开采煤层覆岩关键层岩体发生断裂对下部3-5号煤层工作面来压强度影响巨大,容易引发工作面采空区顶板大面积来压。据此提出优化30501工作面巷道布置,将原回风巷向内侧偏移25.4 m,工作面倾斜长由原来的180 m缩短为154.6 m,从而减小上部煤层工作面留设的区段煤柱应力影响范围,同时通过优化工作面开采工艺、合理确定工作面三机设备选型和端头及超前支护方案。现场应用结果表明,工作面在掘进和回采过程中矿压显现程度及次数明显降低和减少,未发生过顶板、瓦斯等大型事故,实现了安全高效回采。     

急倾斜顶底板处顶煤放出规律研究

论文对急倾斜水平分段放顶煤顶底板处的顶煤放出进行了试验研究,分析了三角煤损失及煤岩分界线的状态,以底板三角煤采出率的大小为依据,对合理顶煤分段高度的取值及合理放煤支架位置的布置进行了研究;以顶板处放煤后煤岩分界线的状态为依据,对顶板影响区的顶煤放出提出了放煤时间控制放煤口何时关闭,而非见矸关门。     

综放面过上分层终采线冲击地压危险性分析

综放工作面过上分层终采线时容易发生冲击地压现象，综放面接近上分层终采线时，前方煤体可看成是煤柱，可作为煤柱型，中击地压来分析，煤柱型冲击的主要影响因素有煤层的刚度和顶板岩层的刚度，具体反映在煤层的强度和冲击倾向性、顶板的来压和加速运动等。采用改变煤体物理力学性质的办法，可以防治煤柱型冲击地压的发生。东滩煤矿两个综放面过上分层终采线工作面的监测结果、治理效果说明了此冲击地压现象。     

急倾斜厚煤层水平分段放顶煤开采顶板和顶煤运移规律研究

在急倾斜煤层放顶煤开采过程中,顶煤和顶板的活动规律是非常复杂的。通过对顶煤和顶板的破坏和运移规律的研究,可有助于确定顶煤的可放性,控制工作面端面冒顶和煤壁片帮,确定合理的放煤参数;有利于进行急倾斜厚煤层顶板的合理维护以及掌握矿压规律,指导生产。就开滦集团赵各庄矿在急倾斜厚煤层采用水平分段开采过程中的现场观测,探讨顶煤和顶底板运移。     

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。     

浅埋坚硬厚煤层预采顶分层综放技术研究

为有效解决神东矿区浅埋特厚坚硬煤层开采技术难题,以神东活鸡兔矿井1-2煤层为研究对象,针对浅埋坚硬特厚煤层试验采用上层综采下层综放开采技术,通过数值模拟、相似材料模拟以及理论分析等综合研究方法系统分析了上分层综采对下分层顶煤冒放性影响规律,提出了下分层综放工作面"上压下顶"有利于顶煤回收的"采大放小、高阻支架上下扰动"措施。通过试验应用与现场观测,结果表明:顶煤冒放性得到有效改善,支架后方顶煤充分破碎,工作面资源采出率达到87%,且下分层综放工作面压力显现缓和。