采空区下极近距离煤层回采巷道合理位置的研究

采用数值模拟和场论分析的方法研究了嘉乐泉8#煤采空区下极近距离9#煤层回采巷道合理位置的选择问题,结果表明:8#煤残留煤柱支承压力使底板岩层中应力非均匀分布,其垂直应力σz的非均匀分布是巷道围岩的稳定性的主要影响因素;回采巷道应布置在采空区下垂直应力σz的应力降低区,以及巷道受力均衡区;嘉乐泉9#煤回采巷道布置在距8#煤残留煤柱边缘水平距离15 m的采空区下,经嘉乐泉煤矿9101工作面的回采实践证明了巷道布置的合理性。     

近距离采空区下特厚煤层采准巷道合理布置

为了解决煤柱下煤层开采所遇到的回采巷道合理布置问题,以山西某矿为工程背景,采用力学分析与数值计算的手段对上煤层开采后底板破坏深度、煤柱下方集中应力分布及巷道塑性破坏特征进行研究。结果表明:3#煤层开采底板最大破坏深度为6.2 m,对5#煤层开采影响较小;遗留煤柱造成的垂直与水平应力强度及分布范围随底板深度的增加而衰减,剪应力则反之,且深度超过12 m后应力变化趋于稳定,根据摩尔-库伦理论巷道重叠布置时垂直与水平应力差值较小,受不均衡力影响小;以模拟结果论证理论,巷道外错布置时塑性区最大,重叠次之,内错最小,并考虑资源浪费与经济等因素,选择重叠布置方式。     

采空区及煤柱下回采巷道合理布置位置研究

针对多煤层开采上覆煤层后采空区及遗留煤柱引起底板应力变化,对寺河二号井94313综采工作面回采巷道位置进行相似模拟研究,分析上覆岩层变形破坏对下部煤层应力的影响,为下煤层回采巷道布置位置提供理论依据。结果表明:残留煤柱下9号煤层垂直应力呈单峰值分布,距离煤柱边缘30 m以外垂直应力趋于稳定。     

采空区及煤柱下不同位置巷道稳定性分析

以嘉乐泉煤矿9号煤二采区及上覆8号煤采空区为背景,研究了下层煤巷道所受到近距离上覆煤层采空区及煤柱的影响。运用FLAC3D有限元软件分析了下层煤回采巷道与上覆煤层采空区及煤柱的水平、垂直相对位置不同时巷道周围的应力分布特征、屈服破坏范围及稳定性。研究表明:位于采空区下的区域为应力降低区,随着与采空区垂直距离增加应力逐渐增大,位于煤柱下的区域为应力升高区,在一定范围内随着距离增加应力逐渐减小。巷道应尽量布置在采空区下应力降低区,同时应内错采空区7 m以上,如遇特殊地段则要加强支护。     

极近距离下煤层巷道布置位置的理论计算

我国煤炭开采逐渐由浅部转向深部,而在深部开采近距离煤层时,受上层采空区影响,需要对下层煤工作面的巷道布置位置进行综合确定。以某矿9#煤层和10#煤层为例进行研究,首先,用"砌体梁"结构模型分析9#煤层老顶断裂的受力,结合采空区及两煤层间夹层的自重应力,计算出10#煤层上的应力分布情况;其次,将9#煤层老顶断裂后的关键岩块受力结构近似为简支梁模型,用Bossinessq竖向附加应力计算方法计算出10#煤层上的总应力,将其同10#煤层的许用应力进行比较,从而计算出10#煤层开采工作面的巷道位置;最后,结合现场施工条件综合确定巷道的具体位置,并在10号煤首采面回采平巷进行实践,结果表明,该力学模型计算结果满足现场生产的需要,取得了良好的效果。     

保护煤柱下近距离煤层巷道稳定性分析

为研究保护煤柱下近距离煤层巷道的稳定性,控制巷道围岩变形,结合沙坪煤矿1808工作面辅运顺槽实际情况,应用理论分析、数值模拟和现场勘查相结合的方法,分析了巷道应力分布特征、上位煤层开采后回采空间的应力分布特点及采空区积水对巷道的影响。结果表明:1808工作面辅运顺槽靠近煤柱中心一侧顶板垂直应力是采空区侧的1.67倍;上位煤层开采后煤柱上的集中应力是采空区的1.23倍;采空区内淋涌水降低了泥岩顶板强度、岩体的整体强度及支护系统锚固力,对安全生产构成了威胁。     

近距离煤层下煤层回采巷道合理布置的研究

以山西灵石华苑煤业有限公司层间距平均为5.32 m的9#、10#近距离煤层为研究对象,通过数值模拟,对上煤层回采后采空区下方下煤层应力分布及下煤层回采巷道内错布置不同错距时,围岩屈服破坏程度进行了分析,确定了下煤层回采巷道内错布置的合理位置,可为类似条件煤层开采提供借鉴。     

刀柱式采空区下方近距离煤层综采工作面围岩应力分布规律

刀柱式采空区下方近距离煤层采用综采工艺回采时,刀柱会受到上方岩层垂直应力和下方工作面超前支撑应力的双重影响。同时煤柱将应力传递给下层煤岩体,在下方综采工作面形成应力集中区,对下方工作面顶板的稳定性、支撑压力的分布产生影响。针对唐山沟煤矿刀柱式采空区下方12#煤层的回采实际,研究刀柱下方综采工作面顶板应力分布规律,为回采巷道支护设计以及支架选型提供理论依据。     

采空区及煤柱下回采巷道围岩控制技术

为有效控制采空区及煤柱下方的回采巷道失稳破坏,采用现场监测和数值模拟的方法,对采空区底板岩层应力分布规律及巷道失稳破坏原因进行分析,同时根据分区支护的思想对不同区域巷道断面支护参数进行优化。研究表明:煤柱在底板岩层中传递的垂直集中应力是下部煤层回采巷道发生失稳破坏的主导因素。受遗留煤柱传递荷载影响,下部9#煤层应力呈现单峰值的"钟形"分布,根据其应力分布规律,对交叉区域巷道进行分区优化支护,提出不同区域的支护方案。工程实践表明,支护参数优化后,巷道得到了有效地控制。     

红阳矿区地应力测量及其数值分析研究

红阳矿区主采8#,12#煤,最大开采深度已超过1 000 m,回采巷道掘进及工作面回采期间均发生过冲击动力灾害。为了研究灾害形成的原因及其控制技术,现场采用空芯包体应力解除法对矿区不同埋深的6个测点完成了地应力原位测量。结果表明:各测点均有2个主应力方向接近水平方向,另一主应力方向接近于垂直方向,最大水平主应力是垂向应力的平均1.395倍,地应力场以水平构造应力场为主;各测点垂向应力均略大于上覆岩层重量;分析了最大主应力、最小主应力、垂直主应力随深度的变化规律;实测最大主应力方向为NW-SE向,平均方位角NW47.9°,结合数值模拟结果,北三采区西侧工作面组为最大水平主应力峰值位置(岩爆发生区),而其他采区随着开采位置远离峰值区域应力水平相对降低,靠近断层或者断层交叉区则应力水平降低。     

近距离煤层蹬空开采围岩应力及裂隙演化规律

针对蹬空状态下煤层底板岩层完整性与承载力影响制约工作面安全高效开采的问题。以草垛沟矿8201综采工作面为研究背景,通过对8^-2煤层下伏11煤巷柱式采空区顶板岩层结构与受载进行分析,建立基于弹性地基假定的顶板-煤柱系统力学模型,推导并解析了顶板岩梁弯曲下沉挠度函数;将工作面底板视为半无限平面体,建立工作面走向不同区段静载荷对底板采动附加应力模型,得到底板不同深度处应力分布规律及其岩层损伤破坏深度解析解;运用数值模拟软件对8^-2与11煤层回采过程采场围岩应力、覆岩裂隙分布特征及其时空演化规律进行模拟研究,确定8^-2与11煤层层间稳定岩层最小厚度;通过制定现场专项钻孔探测方案对下伏11煤巷柱式采空区覆岩裂隙带发育形态展开探测研究。研究结果表明：（1）顶板岩梁在相邻介质交界面的弯曲下沉挠度具有连续性且在巷柱式采空区交汇处弯曲下沉最大为2 cm;（2） 8201综采工作面回采期间受采动应力影响下巷柱式采空区顶板-煤柱系统形成的稳定平衡结构仍具有稳定性,综合理论计算、数值模拟结果可确定8^-2与11煤层层间存在稳...     

红菱煤矿上保护层最小开采厚度的数值模拟

针对沈阳红菱煤矿地层条件建立采动煤岩体计算模型，在分析底板煤岩受力及裂隙分布情况的基础上，通过数值模拟方法研究了开采不同厚度的11煤及顶板泥岩时，采空区下方的12煤膨胀变形量近似呈现“M”型变化规律；随开采厚度不断增大，根据应力变化规律12煤层将分别处于原始状态带、底臌变形带和底臌裂隙带；根据膨胀变形量变化规律12煤层将分别处于未卸压区、待验证区、完全卸压区；12煤膨胀变形量与开采厚度呈现先增加后趋于平缓的关系，最后得出12煤层极限（最大）膨胀变形量接近1.2%，并确定红菱煤矿地质条件下理论最小的开采厚度为0.67 m。     

近距离煤层瓦斯涌出量影响因素之研究

为提高近距离煤层采煤面瓦斯涌出量受邻近层影响程度的预测准确性,以西山矿区西铭矿48402工作面为例,通过对地应力、瓦斯分布、瓦斯含量、瓦斯抽采等方面的分析研究,根据该面相关实测参数,得出了影响瓦斯涌出量的因素主要是三个方面,即:项底板应力变化引起的煤层瓦斯涌出量的变化、采空区内平均瓦斯含量随着距工作面距离增大而减小、采空区内瓦斯分布的状况对工作面瓦斯涌出量具有直接的影响.确定了今后开采8#煤层时,除对本煤层进行抽采外,还要对上邻近层施工高位孔,对下邻近层9#煤层施工底抽钻场的办法,为今后瓦斯综合治理提供了科学依据.     

近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究

 为了研究近距离煤层上覆煤层已采对下覆煤层开采时支承压力的影响，基于潘二煤矿18516工作面矿压实测结果，运用FLAC3D大型非线性三维数值模拟软件，从围岩应力场分布角度对上覆已采煤层对18516工作面作用机理进行了分析。结果表明，煤柱下支架来压时最大循环末阻力大于采空区下支架载荷。煤柱下部周期来压时最大循环末阻力小于初次来压时的载荷；采空区下，周期来压时最大循环末阻力略小于初次来压时的载荷，相差不大。采空区影响区域，6煤采空区上方应力呈“鞍”形等值线分布，煤柱影响区域，6煤采空区上方应力呈“拱”形等值线分布。煤柱下的支承压力应力集中系数达到4.6～4.67，是采空区下方应力集中系数的3.5倍，受煤柱高支承压力的影响，工作面开采此位置时的危险程度较高，更易产生片帮、漏顶现象。     

近距离煤层群采空区下回采巷道合理布置研究

近距离煤层群下行开采中,上位煤层开后造成下位煤层采场围岩力学环境发生改变,回采巷道的合理布置是下位煤层安全高效开采的关键。因此,本文以甘沟煤矿为工程背景,采用理论分析、数值计算、现场实测等手段,对上位煤层开采后,残留煤柱对底板影响进行分析。研究结果表明:利用滑移线理论确定B4-2号煤层开采后对底板影响的最大深度为18.7 m,选取内错式布置,内错距不小于6.03 m;采用UDEC数值模拟软件对B4-2煤层的残留煤柱下方底板应力分布规律分析,得到煤柱影响下的底板应力演化特征,煤层开采后残留煤柱造成底板破坏深度达20 m左右,理论部分计算符合;通过对不同内错距下塑性区域分布进行分析,得到内错距为15 m时,对下位煤层的影响最小。     

上行开采工作面顺槽支护方案及实践

象山矿南二上山采区采用上行开采,3#煤层与下部5#煤层间距17~26 m,21305工作面位于5#煤层采空区顶板强裂隙带内,煤层及顶底板破碎,开掘巷道具有一定的风险。为了确定21305工作面顺槽的合理位置和支护方案,在明确工作面工程背景后,预判了裂隙带内3#煤层及顶底板完整性及开采可行性;分析确定了顺槽的合理位置,最终确定了顺槽合理支护方案,并对巷道掘进期间的问题及维护进行了介绍。分析认为,下部煤层开采后对上煤层破坏影响程度较小,上部3#煤层可进行正常掘进;设计21305工作面顺槽内错10 m,位于悬伸段内10~14.4 m处,此处3#煤层及顶底板比较完整,巷道稳定性较好,适合布置顺槽;顺槽采用该支护方式后,巷道掘进期间顶板无安全事故,但在后期掘进期间需加强顶板矿压观测,当围岩条件发生变化时,需及时调整支护参数以确保工作面顶板支护的安全可靠。     

近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究

围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3+4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20~30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3+4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。     

房采采空区上方近距煤层反程序开采数值仿真

基于神东矿区寸草塔矿的近距煤层赋存条件,应用ANSYS仿真方法研究以往房采采空区上方的近距煤层反程序开采的可行性.其主要结论是:(1)下部2-2上煤房柱开采后,留设6m煤柱稳定,其顶板稳定未垮落;(2)2-1中煤层可用反程序长壁开采;(3)2-1中煤层长壁开采时,底板保持稳定;(4)2-1煤层开采时,地表最大下沉613...     

高突煤层保护层瓦斯综合治理技术

高突煤层作为保护层开采时,其邻近层的瓦斯涌出量很大,上下邻近煤层的卸压瓦斯将大量涌入开采煤层及采空区,严重威胁保护层工作面的安全与生产。文章详细介绍了综合治理C15,B9b邻近煤层的卸压瓦斯技术。     

桑树坪煤矿3号煤层煤与瓦斯动力灾害治理实践

桑树坪煤矿面临2号煤层局部薄化不可采、11号煤层含硫高且底板奥灰水害威胁情况,严重突出厚煤层3号煤层无保护层开采。针对矿井煤层赋存及瓦斯灾害特点,在进行矿井概况分析和煤层开采程序论证后,提出采用底板岩巷穿层钻孔水力扩孔强化卸压预抽煤巷条带煤层瓦斯,结合密集顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯进行区域防突;针对应力主导型动力灾害,在工作面回采前采用顶板预裂爆破卸压降冲等技术防治。实践表明,结合上述措施,同时采用顶板控制预裂爆破弱化降冲工艺技术,是治理桑树坪煤矿3号煤层地应力主导灾害的可行方法。通过矿井南一采区、北一采区和北二采区采掘部署调整和优化,为矿井区域防突措施执行及瓦斯抽采提供了时间和空间。