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。     

李家壕近距离煤层群开采对下煤层矿压影响研究

为了研究李家壕近距离煤层群同采时上煤层开采对下煤层开采矿压显现规律的影响,通过理论计算和地质雷达实测得出上煤层开采对底板的破坏深度约为20m,利用UDEC离散元数值模拟软件对煤层间距变化时下煤层矿压影响做出了分析,并现场对下煤层12108工作面的矿压进行了监测,结果表明:煤层间距在25~30m时,上煤层开采会对下煤层的矿压产生影响,造成下煤层顶板下沉量变大,来压步距减小等。     

浅埋近距离煤层间距对工作面来压特征的影响研究

采用理论分析、物理模拟和现场实测方法,研究了石圪台煤矿不同间距的近距离煤层综采面的矿压显现规律。结果表明浅埋特近距离煤层工作面的周期来压持续长度较小,动载系数小,安全阀开启率低,矿压显现不强烈。另外,8m层间距区域层间有关键层,工作面矿压显现受层间关键层控制;2 m层间距区域层间不存在关键层,由于上煤层基本顶层位低,经重复采动难以形成结构,工作面矿压显现规律受基本顶之上一层关键层控制,且层间无关键层区域工作面矿压显现比有关键层时弱。     

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。     

极近距离煤层安全开采研究

云冈矿311盘区的11-1#层与11-2#层为极近距离煤层(层间距0~8m),通过对已开采的81119工作面矿压分析以及围岩应力检测,确定采空区内顺槽内错7m为应力减小区域,切巷外错20m为应力减小区域。通过合理工作面巷道布置、优化采掘接续、合理设备选型、减小临近采掘动压影响等综合措施,实现了近距离煤层安全开采。     

极近距离煤层联合开采工作面矿压显现规律实测研究

为了掌握极近距离联合开采工作面矿压显现规律,实测了灵石煤矿极近距离9#煤与10#煤联合开采工作面的支架工作阻力,分析了进行联合开采回采工作面顶板的矿压显现规律。研究表明:进行联合开采的090105和100105回采工作面都具有明显的周期来压现象,工作面周期来压步距分别为13.4 m和10.6 m;下煤层工作面比上煤层工作面动压影响大,矿压显现更明显,下煤层工作面来压时间持续更短。为极近距离煤层联合开采矿压控制提供了重要依据。     

木瓜矿近距离煤层采煤工作面矿压显现研究

为了保证木瓜矿采空区下近距离煤层工作面的顺利开采,必须对近距离煤层下采场矿压规律进行研究。以木瓜矿10-103工作面为例,通过FLAC3D数值模拟技术,对近距离采煤工作面进行几何建模及数值模拟,结合对采煤工作面现场液压支架的应力分布测试分析,得出近距离煤层下10-103工作面的矿压规律。结果表明,通过FLAC3D数值模拟软件能有效的模拟采场矿压的真实情况,为工作面安全开采提供理论依据。     

不同错距下极近距离煤层联合开采矿压规律研究

为得出不同错距下极近距离煤层联合开采矿压规律,通过对山西灵石某矿9#和10#极近距离煤层联合开采工作面应用常规错距理论和现场矿压观测分析,论证得出在坚硬顶板条件下,下煤层工作面只能布置在上煤层采空区的稳压区,联合开采的最小合理错距为26 m。矿压观测分析表明:在稳压区布置下煤层工作面,上下煤层两工作面压力均有明显减小;若将上下两工作面距离再次拉大,矿压显现改善不是很明显。     

7.0m支架综采面矿压显现规律研究

基于神东矿区补连塔煤矿22303工作面矿压实测结果,对世界首个7.0 m支架综采面不同开采阶段的矿压显现规律进行了总结,并结合神东矿区各类大采高综采面的矿压显现,对比分析了不同采高综采面矿压显现规律的差异。结果表明:上覆遗留煤柱区下开采时7.0 m支架工作面矿压显现正常,但在临近推出煤柱区时,工作面内煤壁片帮现象严重,直接导致刮板板输送机被压死。而长壁采空区下开采时,7.0 m支架工作面在煤层间单一关键层结构和2层关键层结构区域呈现出不同的矿压显现。煤层间单一关键层结构区域,关键层距离煤层越近,矿压显现各项参数(除来压步距外)越大;而在煤层间2层关键层结构区域,工作面来压步距及动载系数呈现出大小交替的周期性变化规律,且大来压步距对应小动载系数。通过对比7.0 m支架综采面与神东矿区其它几个大采高综采面的矿压显现规律发现,随着采高的增加,支架支护强度缓慢增加,而动载系数随之减小,且采高越大、亚关键层1距离煤层越近,越易形成亚关键层1的"悬臂梁"结构,从而来压持续长度越长。     

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。     

极近距离煤层不同采煤工艺联合开采合理错距的确定

山西灵石某矿9#和10#煤层间距只有2.3 m,故采取9#煤高档普采、10#煤综采的联合开采方式。开始回采时根据其他矿的经验错距控制在15 m左右,但是2个工作面的压力始终很大,9#煤工作面单体支柱出现几次压爆现象,10#煤工作面煤壁整体片帮严重。为了减小工作面的压力,通过对其进行理论分析和现场矿压观测,确定出极近距离煤层不同采煤工艺联合开采时的合理错距,从而实现了安全高效的联合回采。     

极近距离煤层不同采煤工艺联合开采合理错距的确定

山西灵石某矿9#和10#煤层间距只有2.3 m,故采取9#煤高档普采、10#煤综采的联合开采方式。开始回采时根据其他矿的经验错距控制在15 m左右,但是2个工作面的压力始终很大,9#煤工作面单体支柱出现几次压爆现象,10#煤工作面煤壁整体片帮严重。为了减小工作面的压力,通过对其进行理论分析和现场矿压观测,确定出极近距离煤层不同采煤工艺联合开采时的合理错距,从而实现了安全高效的联合回采。     

近距离煤层联合开采的矿压观测

煤层间距离的不同,开采时相互的影响也随之有很大不同。尤其是当煤层间距很小时,上部煤层的开采会破坏下部煤层顶板的整体性;顶板上方又为上部煤层的采空区,充满了垮落的矸石以及上部煤层开采时遗留下的留设煤柱。所以下部煤层开采时的顶板结构和应力环境均发生了变化。本文就通过对某矿的近距离煤层联合开采时的矿压进行观测研究,进而得出该矿近距离煤层联合开采时的矿压规律。     

浅埋深近距离坚硬顶板煤层上行开采实践

基于中盛煤业有限公司近距离煤层埋藏浅、厚度小、顶板坚硬、层间距较近的开采条件,利用比值分析法、"三带"判别法、数理统计分析法、围岩平衡法对7号煤层上行开采的可行性进行了分析,判定7号煤层位于9号煤层覆岩裂缝带之中的上位,9号、10号煤层的开采对7号煤层影响很小。通过对7号煤层703首采工作面现场实测,得出了该工作面沿走向和倾向的矿压显现规律以及支架工作阻力分布特征。研究表明:7号煤层可进行上行开采,703工作面直接顶初次垮落步距29.3m,基本顶初次来压步距33.7m,周期来压步距平均19.6m,整面来压基本同步,来压动载系数1.66,较为明显;工作面支架初撑力偏低,导致部分顶板异常破碎,严重影响工作面安全,因此,应加强支架升架管理,防止出现冒顶事故。研究结果为类似条件下上行开采现场实践提供一定的参考和指导。     

回坡底矿近距离煤层采空区下工作面矿压显现规律研究

近距离煤层在我国分布非常广泛,为研究近距离煤层下位煤层开采时顶板的运移规律和采煤工作面的矿压显现规律,以回坡底矿10-101工作面为例,根据工作面详细的地质条件,采用UDEC数值模拟软件模拟研究顶板的垮落特征,通过现场矿压监测分析工作面来压规律,结果表明:由于上位煤层对于下部煤层顶板的破坏,下位煤层开采时,顶板和上覆岩层随采随跨,工作面无明显的周期来压现象,11-101工作面所用液压支架工作阻力富余偏多。     

近距离煤层上行开采与矿压显现规律分析

丁家梁煤矿Ⅲ-2与Ⅳ-2两层煤之间平均距离35 m,建井初期为满足经济效益优先开采了下方Ⅳ-2煤层,随着Ⅳ-2煤层开采接近尾声,需对采空区上方Ⅲ-2煤层进行蹭空开采。本文使用理论分析Ⅲ-2煤层上行开采可行性和工作面矿压规律,数值模拟分析Ⅳ-2煤层与Ⅲ-2煤层开采时围岩破坏状态,现场观测Ⅲ-2煤层开采时矿压显现规律。结果表明,Ⅳ-2煤层回采后工作面垮落带高7.20～11.60 m,裂隙带高度为31.05～42.05 m；Ⅲ-2煤层开采后,下部采空区留设煤柱缓慢发生破坏,Ⅲ-2煤层与Ⅳ-2煤层间岩层裂隙带贯通,但是层间围岩整体稳定,缓慢下层,无大面积垮落现象,验证Ⅲ-2煤层在一定的安全措施下上行开采可行；在封闭下部采空区,缩短工作面长度至100 m,加快回采速度等措施下,Ⅲ-2煤层实际开采过程中,初次来压步距49 m,周期来压步距19.9 m,动载系数约为1.3,矿压显现规律明显。     

近距离采空区下工作面矿压显现分区特征研究

针对神东矿区近距离采空区下工作面初采期间多次强烈矿压显现现象,采用现场实测、理论分析对初采期间不同区域矿压显现特征及其机理进行了分析。研究表明,相对于上位煤层常规工作面,下位煤层工作面矿压呈现明显的非周期性和分区演化特征,且采空下工作面初采期间来压位置与上覆单侧采空煤柱和关键层初次断裂位置相吻合,据此对初采期间矿压显现进行了分区。建立了工作面初采期间矿压显现各分区覆岩运动结构及其力学模型,分析了不同区域内矿压显现机理;工作面出上覆单侧采空煤柱阶段矿压显现受关键层破断与煤层间岩层的耦合作用,受层间距影响,工作面出现"偏态"矿压现象;工作面在采空区下回采时,由于煤层间岩层已破坏,其对来压期间矿压显现影响较小,对非来压期间矿压显现影响较大。提出了近距离采空区下工作面矿压防治措施,即在单侧采空煤柱下合理选择开切眼位置和合理提高工作面推进速度。     

近距离煤层群下煤层开采矿压显现规律研究

本文通过实测山西省某矿区某煤矿的近距离煤层群采空区下煤层开采的矿压显现规律,理论研究了了上煤层采空区与遗留煤柱对下煤层回采工作面矿压显现的影响,并对下煤层回采工作面初次来压、周期来压步距及工作面液压支架随工作面推进过程的变化进行了实测分析。结果表明,通过滑移场理论和极限平衡理论推导得到的采动底板破坏公式,能够较好的结合具体的煤层及底板岩层条件进行底板破坏深度及范围的计算,另外相比较覆岩中无采空区下测区,采空区下测区周期来压较混乱,强度不同的周期来压交替出现,强度较大的周期来压时压力增加过程短,来压较突然,且强度较大的周期来压对应的来压步距较短。该研究有利于为了进一步认识近距离煤层群采空区下回采工作面的矿压显现规律。     

上覆煤层开采后下伏煤层卸压机理分析

以开滦唐山矿Y485工作面受上覆5#煤层采空影响为背景,基于关键层理论,采用数值模拟和现场实测研究了上覆煤层开采后下伏煤层的卸压机理。结果表明:覆岩中往往存在多层关键层,会对工作面支承压力产生影响。卸压开采后上覆关键层发生破断,下伏煤层工作面回采时仅在层间关键层的影响下支承压力的影响范围和峰值显著降低。唐山矿上覆5#煤层工作面回采后,仅在层间关键层的影响下,下伏9#煤层Y485工作面超前支承压力影响范围由73 m减小至38 m,超前支承压力峰值与工作面煤壁的距离由29 m减小至20.5 m。当两煤层间存在厚硬关键层时,开采上覆煤层对下伏煤层进行卸压时,下煤层工作面支承压力峰值的最大值是无关键层时的2.34倍,下煤层回采时仍产生了显著的应力集中。     

近距离煤层采空区下工作面矿压显现规律研究

针对近距离煤层采空区下开采采场矿压控制问题,根据某煤矿地质条件及工作面布置方式,采用物理相似模拟与现场实测相结合的研究方法,总结了近距离煤层上煤层开采完毕后,采空区下工作面回采过程中矿压显现规律,进一步分析了采空区下采场覆岩运动规律;由于上煤层开采造成上覆岩层垮落,老顶岩层完整性受到破坏,采空区下煤层开采时,工作面采场覆岩构成"块体-散体-块体"的复合老顶结构,从而使工作面开采过程中形成"小-大初次来压及周期来压"的矿压显现规律.