钱家营近距离煤层群开采的相似模拟研究

结合钱家营煤矿的生产实际,对其近距离煤层群开采的情况进行了相似模拟研究,分析了工作面回采对自身巷道的影响、对其下方煤层工作面巷道的影响,以及下煤层工作面的回采对其自身巷道的二次影响,为近距离煤层群开采各煤层工作面的合理布置提供了参考。     

浅埋高韧性特厚煤层可放性研究

基于徐矿集团新疆赛尔四矿B9煤层顶底板条件,采用UDEC4.0软件对综采放顶煤开采煤体的活动规律进行数值模拟。分析了工作面推进长度对顶煤冒放性的影响,结果表明:随着工作面的推进,原始应力平衡遭到破坏,顶煤屈服破碎高度增加,破碎和垮落范围不断加大,工作面前后范围内顶部煤层基本上都受到破坏。割煤30刀后,变形破坏影响范围趋于稳定,屈服破碎高度达到峰值7 m。由此,在该矿煤层赋存条件下,煤层的冒放性较好,可以采用综采放顶煤开采方法。     

穿层钻孔结合顶板走向钻孔瓦斯抽放方法的研究

矿井开采由浅层向深层开采,随着煤层开采深度的加深,煤层瓦斯涌出量随之加大,一般机械通风无法解决工作面瓦斯超限问题。通过下层回风巷穿层钻孔结合轨顺钻场顶板走向钻孔抽放瓦斯来解决14-3煤层工作面及回风巷瓦斯超限问题,保证井下工作面人员的安全及回采工作的顺利进行。     

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。     

首采层开采对底板煤层影响规律分析

为了分析首采层开采对底板煤层的影响规律,采用理论分析,分析了首采层开采对煤层破坏范围,研究了首采层开采对煤层工作面掘进和回采的影响,然后钻孔验证了1901运输巷反掘联络巷26.3 m打钻地质成果。研究得出:首采层工作面回采对下部9号煤层工作面产生影响为走向方向上内错19.8 m,倾向方向上内错8.42 m;首采层工作面回采对下部7号煤层影响范围为工作面范围内走向方向上内错9.42 m,倾向方向上内错3.93 m。研究为今后底板煤层的设计工作提出理论基础。     

近距离煤层刀柱采空区下长壁采场顶板结构稳定性研究

近距离煤层的上部煤层采用刀柱采煤法回采后,下部煤层采用长壁采煤法进行回采。对于近距离煤层,随着煤层间距离的减小,上下煤层间开采的相互影响加大。通过对上部煤层残留煤柱破坏特征的数值分析,并对下部煤层工作面顶板稳定性的研究,得出了下部煤层回采工作面顶板结构的稳定性特征。     

孙村煤矿煤层注水钻孔捕尘装置应用效果好

山东新汶矿业集团孙村煤矿研制成功一种新型的煤层注水孔施工捕尘装置，成功解决了综采工作面注水孔施工时煤层受水膨胀发生塌孔埋钻这一难题。 该矿综采工作面在开采过程中，实行煤层预先注水方式加大煤层含水量，以降低开采温度，减少开采时煤尘浓度。由于煤层注水钻孔采用湿式钻进方式，因此煤层受水膨胀，再加上冲洗液对孔壁形成冲击和矿压作用，常常发生塌孔埋钻事故，造成钻孔报废，增加了施工难度，影响了注水质量和效果。     

大倾角综采工作面“三机”防滑技术分析

随着我国煤矿开采强度的不断加大,特别是前些年不加节制的"掠夺式"开采,使赋存条件良好的煤层储量越来越少,赋存条件较为复杂煤层的开采越来越多,大倾角煤层开采的问题日益突出。大倾角煤层倾角大,侧向力大,工作面支架、输送机和采煤机的稳定性差,易于倾倒下滑。为此,提出工作面"三机"防滑措施,经过在盐井一矿首采工作面现场试验,获得了较好的防滑效果,适合推广应用。     

采动区覆岩破坏扰动分析

工作面开采后,上覆岩层的破坏易对邻近煤层产生较大影响。为了研究工作面开采对上覆煤层下沉量及应力分布的具体影响规律。通过数值模拟的手段,以开滦集团钱家营矿1622W工作面开采为工程背景,分析开采前后9~#煤层下沉量以及两侧煤柱区域垂直应力变化的分布规律。结果表明:工作面开采后,采空区中部下沉量最大,随着逐渐向工作面边缘过渡,下沉量逐渐减小;同时工作面两端头处的垂直应力值均呈现先快速升高又逐渐降低的趋势,最终压力值远远大于开采前的煤层压力,分析结果对9~#煤层上行开采巷道的布置起到了重要作用。     

浅析近距离煤层同采合理错距

近距离煤层同采的关键在于合理错距的选择,该文以某矿3上1和3上2煤层为实例,详细分析了下煤层工作面在上煤层工作面开采冒落稳定后开采的错距方案及下煤层工作面位于上煤层工作面开采形成的减压区内的错距方案,认为后者更有利于工作面采场及顺槽的维护,可以进一步减小矿压显现对生产带来的不利影响。     

近距离煤层开采矿山压力规律数值模拟研究

神东矿区榆家梁煤矿4-3煤层和4-2煤层为近距离煤层开采,通过建立FLAC数值模型,研究了4-3煤层工作面受4-2煤层工作面采空区的影响及4-3煤层工作面开采过程中的矿山压力显现规律,分析得出了4-3煤层工作面矿山压力受影响的范围及4-3煤层工作面垂直应力变化规律。     

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。     

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.     

松软煤层片帮漏顶防治技术研究

金黄庄矿业公司是新建矿井,属于煤与瓦斯突出矿井,地质条件极其复杂,首采面B102工作面开采期间断层较多,松软煤层的形态均呈层状,煤层中沿顶位置煤体松软,煤层厚度不稳定变化较大,开采过程中出现了严重的片帮、漏顶等情况。根据工作面煤岩层特点和水分对煤岩改良作用的原理,采用煤壁浅孔注水和超前加固综合治理技术,实现了工作面煤壁的稳定,保证了矿井安全、正常生产。     

极近距煤层矿压显现强度的间距影响规律研究

为分析浅埋近距煤层下工作面在通过上层采空区和遗留煤柱时矿压显现机理,合理确定支架支护阻力,对浅埋深、近距条件下煤层开采矿压显现强度变化规律与工作面支架阻力确定问题进行了探讨。结果表明:随着层间距的增大,支架阻力逐渐减小;当层间距小于15 m时,层间距变化对该工作面矿压显现变化影响较大;当层间距大于15 m时,层间距变化对该工作面的矿压显现变化影响较小。在采空区、煤柱与实体煤层下矿压显现呈现不同规律:采空区下来压步距9.8 m,最大工作阻力10 920 k N,动载系数1.3;煤柱下来压步距10.8 m,最大工作阻力11 065 k N,动载系数1.35;实体煤下来压步距12.2 m,最大工作阻力10 742 k N,动载系数1.39。     

葛泉矿带压开采下组煤底板破坏深度探测研究

针对葛泉矿底板加固条件下带压开采下组煤的情况,依据采场底板不同深度应变监测值随工作面推进发生的变化情况,分析了葛泉矿首采工作面煤层底板岩体受采动破坏的情况,确定底板破坏深度为12.5 m。     

浅埋近距离煤层开采房式煤柱群动态失稳致灾机制

针对我国西部矿区浅埋近距离煤层房采煤柱下开采时易发生工作面压架、地表台阶塌陷以及矿震灾害的现象，采用物理模拟及数值模拟方法对下煤层工作面采动时上覆房采煤柱群的动态失稳过程及工作面压架机理开展研究。实测统计榆阳区部分矿井本煤层房式开采后，只有当房采煤柱的弹性核区比例大于31%时，房采煤柱才能处于长期稳定。下煤层采后的模拟结果表明:上覆房采煤柱的破坏形式及其失稳次序同其与下煤层工作面相对位置密切相关，房采煤柱依次从工作面开切眼位置、工作面位置、采空区中部位置发生破坏及失稳，且工作面开切眼和工作面位置处煤柱多发生顺向采空区的斜切破坏，而采空区中部煤柱则发生垂向压裂破坏。根据石圪台煤矿数值模拟结果显示，上部2-2煤层房采后煤柱支承应力峰值由原岩应力2.8 MPa增大至12 MPa，应力集中系数为4.28;当下部3-1煤层工作面采后，上覆2-2煤层房采煤柱的支承应力峰值增大至30 MPa，应力集中系数达10.71;下煤层工作面开切眼侧与工作面正上方的房采煤柱呈现垂向不均匀承载特征以及受水平拉伸变形影响，是导致边界处房采煤柱易出现对角斜切破坏模式的主因。两侧边界煤柱失稳后，其顶板岩层瞬间发生整体拉剪破断从而引发矿震，顶板多层岩层以“整体运动”的形式急剧快速下沉并撞击底板，将采空区中部上方的房采煤柱压垮压塌，同时巨大的冲击力进而导致上下煤层间的岩层发生全厚切落，造成下煤层工作面发生切顶压架。实验发现从上覆房采煤柱群首个煤柱发生破坏至整体失稳运动并达到稳定，历时仅约为0.45 s，其中，上下煤层之间的岩层发生全厚切落历时仅约为0.05 s。     

多煤层上覆破断顶板群结构演化及其对下煤层开采的影响

采用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,首先建立多煤层破断顶板群结构演化模型,推演不同煤层开采时破断顶板群发育扩展高度,获得了“遗留煤柱-破断顶板群结构”共同作用下工作面支护强度计算公式;其次通过数值模拟揭示了破断顶板群结构发育扩展规律;最后进行现场监测验证。结果表明：侏罗系煤层群间距较小,间隔岩层极易破断,易与上层煤已垮落和破断的顶板结构连接,形成破断顶板群结构;虽然石炭系与侏罗系煤层间距较大,但侏罗系煤层破断顶板群岩层重量通过遗留煤柱向下传递,并与石炭系煤层破断顶板共同作用于工作面支架上,致使石炭系煤层工作面支架压力显著增大。本研究有效解释了多煤层开采时下煤层发生强矿压的原因,为大同矿区及类似矿井多煤层开采围岩控制提供了依据。     

隆德煤矿浅埋上下煤层协调同采技术研究

为了确定隆德煤矿浅埋深1-1煤与2-2煤协调开采合理安全间距，采用CT探测技术及钻孔应力监测系统两种测试方法开展了上下煤层同采应力实测研究。研究得出：CT探测确定了2-2煤层大采高工作面超前采动应力范围最大为59.5m，1-1煤工作面顶板在采空区后方47.5m开始垮落，并影响下方2-2煤工作面应力分布|钻孔应力计实测确定了2-2煤层工作面超前应力影响距离最大50.7m，应力峰值超前于工作面6m，应力集中系数1.23，而2-2煤层工作面不受间隔煤柱宽度20m的相邻工作面以及间隔顶板岩层厚度54m的上覆1-1煤回采影响|采用了3种方法综合确定了隆德煤矿上下煤层协调同采合理滞后距离为138.4m。数值模拟研究表明，安全间距50m以内拉应力贯穿整个层间距，从而验证了隆德煤矿上下煤层协调开采安全间距138.4m的安全性。     

煤矿智能化开采新进展

智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过多年发展,我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作,大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采,综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤,复杂条件智能化+机械化4种智能化开采模式。为了解决工作面综机装备智能决策难题,研发了工作面智能协同控制系统,实现采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞,基于煤流量智能感知的采煤机、液压支架、刮板输送机等综采装备的协同联动,工作面综采装备与端头和超前支架的联动控制。上述研究成果在陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层、金鸡滩煤矿8 m超大采高综采、金鸡滩煤矿9 m以上硬煤特厚煤层综放开采进行应用,效果显著,实现了陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层高效智能化无人开采,8 m超大采高工作面人-机-环智能耦合高效综采,9 m以硬煤上特厚煤层超大采高智能化综放开采。