软岩矿区近距离厚煤层群上行开采可行性研究

以灵东煤矿Ⅱ_(2-1)煤层、Ⅱ_(2-2)煤层和Ⅱ_3煤层为研究对象,采用FLAC~(3D)有限元软件进行模拟,研究在开采Ⅱ_(2-1)煤层完毕,Ⅱ_(2-1)煤层顶板全部破坏稳定后,Ⅱ_3煤层开挖对Ⅱ_(2-2)煤层底板的影响及Ⅱ_(2-1)煤层受扰动后对Ⅱ_(2-2)煤层顶板的二次影响。模拟结果表明:Ⅱ_3煤层开采对Ⅱ_(2-2)煤层无直接破坏影响,但Ⅱ_(2-1)煤层与Ⅱ_3煤层工作面两侧,煤柱产生的应力集中区对Ⅱ_(2-2)煤层的安全生产有一定程度的影响。最后采用比值判别法和"三带"判别法对Ⅱ_(2-2)煤层上行开采的可行性进行判定,结果显示:Ⅱ_3煤层开采后,Ⅱ_3煤层与Ⅱ_(2-2)煤层的层间距能满足Ⅱ_(2-2)煤层上行开采的要求,其对保障Ⅱ_(2-2)煤层工作面安全高效开采具有重要意义,同时对该矿今后采面的上行开采工作具有有效的指导意义。     

柱式采空区上行开采数值模拟研究

针对神广煤矿5-2煤房式开采后4-2上、4-3煤上行开采安全生产问题,首先通过理论分析对4-2上、4-3煤上行开采可行性进行了初步论证|然后采用3DEC离散元软件建立了三维数值模型,分析了5-2煤房式开采对上部4-2上、4-3煤整体性和连续性的影响|研究了4-2上、4-3煤开采对层间岩层及5-2煤采空区留设煤柱稳定性的影响规律。结果表明：4-2上、4-3煤的比值K分别为33.07、23.46,均大于临界值7.5,5-2煤采空区煤柱的极限承载强度为7.84MPa|5-2煤开采后,4-2上和4-3煤整体性和连续性保持完好|4-2上、4-3煤层上行开采使得层间岩层应力降低,位移减小,且未对层间岩层及5-2煤采空区留设煤柱造成破坏性影响,层间岩层矿压显现不明显。理论分析与数值模拟结果表明神广煤矿4-2上、4-3煤满足上行开采条件。     

林南仓矿煤层群上行开采技术的实践

开滦林南仓矿地质条件复杂,尤其煤11煤层为“三软”煤层,按照正常的顺序开采时矿山压力难以抗拒,而上行开采成功解决了难题,保证了煤11的工作面稳产、高产,为矿井生产能力的不断提高打下了坚实的基础。     

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。     

房柱式开采遗留煤柱骨牌式失稳数值模拟

唐公沟煤矿技术改进前3-2煤层采用的是房柱式开采方式,在进行下位4-2上煤层开采时,顶板的相应区域将受到3-2煤层采空区遗留煤柱的影响而产生应力集中,易造成4-2上煤层开采时两巷片帮、冒顶,工作面煤壁片帮。通过建立UDEC数值模型,研究了4-2上煤层工作面推进过程中3-2采空区遗留煤柱的骨牌失稳现象,分析得出了4-2上煤层工作面位移变化规律及不同煤柱宽度对骨牌失稳效应的影响。     

近距离煤层群开采条件下的冲击危险性数值分析

以某冲击地压煤矿的近距离煤层群开采为研究对象,利用FLAC3D数值分析软件,对该矿布置在M4-5煤层和M9-10煤层中回采工作面进行了数值模拟。在此基础上,分析了工作面围岩应力状态及塑性区分布,认为M4-5煤层和M9-10煤层的开采破坏了上覆岩层的完整性,对顶底板岩层造成了大范围破坏,减弱了岩层强度,降低了下部煤层开采时岩层积聚能量的能力。因此,M4-5煤层和M9-10煤层的开采起到一定的保护层开采作用。但是值得注意的是,在边界煤柱、停采线煤柱及未布置在上层采空区下方的工作面回采煤柱等区域,受高强度开采的叠加影响,使得这些区域易产生较高的集中应力,存在一定的冲击危险性。     

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。     

布尔台矿3-~1煤回采巷道底鼓机理分析与防治对策

基于布尔台矿3-1煤层地质赋存条件、开采巷道布置、工作面开采接续顺序以及巷道矿压显现实测规律,采用矿山压力与岩层控制的基础理论,探讨了回采巷道底鼓严重的力学机理,详细分析了巷道底鼓的影响因素,比较了各种影响因素的相对重要性,认为3-1煤层的顶底板岩层性质、开采深度、巷道布置以及工作面的开采接续顺序是造成巷道底鼓严重的最重要影响因素。在此基础上,提出合理选择3-1煤层相邻工作面的开采滞后错距参数,以及调整工作面接替顺序将是避免和防治回采巷道底鼓的重要途径。     

双煤层协同开采矿井防冲优化设计

针对双煤层协同开采矿井区域防冲优化设计问题，以纳林河矿区陶忽图煤矿为工程背景，分析得出矿井当前开采设计方案存在的主要问题，包括保护层选择不合理、开切眼或终采线外错、部分区域位于保护范围外、丢失三角煤、对矿井后期大巷保护煤柱的回收不利和矿井前期采掘过于集中等。针对这些问题，从冲击地压防治角度出发提出优先开采2-2煤层作为3-1煤保护层，对大巷布置、工作面布置等进行调整并给出了单翼和双翼双煤层协同开采优化设计方案。并基于矿井地质及开采技术条件，结合相关标准和规范，计算得出矿井双煤层协同开采合理错距和滞后距离：合理倾向错距为30 m,走向错距为47 m, 3-1煤层工作面回采应滞后2-2煤层工作面1200 m。     

夹河煤矿解放层开采瓦斯涌出规律研究

解放层的开采可有效降低被解放层的瓦斯压力和含量,对解放层开采瓦斯涌出规律进行研究,可摸清矿井开采煤层瓦斯赋存情况及涌出特点,为工作面瓦斯抽采系统设计及瓦斯治理措施提供依据.夹河煤矿-1010m采区7煤层作为上解放层开采对9煤层的解放效果进行了研究和分析,确定了7煤层的开采可有效卸压9煤层瓦斯压力、降低9煤层瓦斯含量.     

大倾角采场合理采长的数值模拟研究

以平煤集团香山矿戊9-0-22090工作面的地质条件为依据,应用RFPA2D及FLAC3D数值模拟软件,对大倾角采场应力场分布随采长变化的规律进行了数值模拟分析,为大倾角煤层合理增加采长提供了一定理论依据.     

保德矿区煤岩煤质特征及成煤环境研究

保德矿区位于鄂尔多斯盆地东北缘,属于河东煤田,为晋北大型煤炭基地。为了揭示保德矿区不同煤岩煤质的形成环境,利用煤岩煤质等技术参数,分析了煤层镜/惰比、灰分、煤灰组分、硫分等参数指标的变化规律,并结合地层沉积相特征,探讨了保德矿区主采煤层的煤岩煤质特征及成煤环境演变规律。研究结果表明: 矿区内主采煤层物理性质相似,以半亮型煤及半暗型煤为主,显微组分以有机组分为主,无机组分以粘土矿物为主;镜质组反射率相近,煤化程度整体较低。各主采煤层水分含量较低,差别较小;灰分以中～低灰为主,煤灰组分以SiO2、Al2O3为主;挥发分含量较高,以中高～高挥发分为主;硫分含量差别较大,8#煤为低硫煤,10#煤和11#煤属于低中硫煤,13#煤为中高硫煤。保德矿区太原期至山西期成煤环境整体为半咸水海陆过度环境,氧化性逐渐增强,盐度减少,受海水的影响程度逐渐减弱;太原期至山西期主要成煤期经历了一次周期性海侵海退大旋回,侧面揭示了保德矿区海侵成煤（10#煤和11#煤）和海退成煤（8#煤和13#煤）两种成煤模式。     

综放开采煤层支承压力分布规律现场实测分析

依据谢桥矿1151（3）综放面开采地质及技术条件，采用钻孔应力计对工作面回采过程中煤柱和工作面煤层及巷帮侧向实体煤的应力进行观测。研究分析表明，在非对称开采条件，回采期间工作面及巷道周围煤层应力分布规律明显不同，煤柱和工作面煤层沿走向在工作面前方存在支承压力峰值，但巷帮侧向实体煤沿走向在工作面前方并不存在应力峰值，其峰值在采空区后方，而煤柱和巷帮侧向实体煤沿倾向均存在应力峰值，邻近工作面煤柱及工作面煤层应力均处于降低区。     

无线电波探测瓦斯富集区理论与方法

为了准确预测煤层回采工作面瓦斯富集区情况,基于矿井无线电波透视理论,对瓦斯压力与无线电波透视曲线变化关系进行了物理试验,并根据井下回采工作面实际情况进行了煤层瓦斯富集区的无线电波曲线变化特征的正演模拟,探讨了无线电波透视探测瓦斯富集区的曲线特征,并在煤矿井下进行试验。研究得出,煤层瓦斯压力与无线电波透视衰减曲线呈现一致性变化,煤层瓦斯富集区的存在会造成无线电波坑透的异常区域,相对于正常煤层接收机接收值来说,煤层瓦斯富集区的异常曲线整体呈现接收值偏小,而且中间区域衰减的更大些,两边相对衰减的小些,形成一个“蝙蝠”形状。经过在煤矿井下的实验验证,无线电波透视成果结合地质资料分析,可以用来较为准确地划分煤与瓦斯突出危险区。     

浅埋深工作面区段煤柱合理留设的探讨

为了提高矿井煤炭资源采出率,根据三不拉矿井的浅埋深、厚风积沙层、薄基岩煤层开采条件的特点,通过采用FLAC3D数值模拟计算,全面分析三不拉2-2煤层不同煤柱尺寸的受力和稳定状态,从而给出开采2-2煤层留设的合理煤柱尺寸,实现了矿井的最大煤炭采出率.     

屯兰矿孤岛综采面矿压观测及显现特征研究

 为了研究孤岛工作面的矿压显现特征,以解决屯兰矿边角煤、煤柱等的回采问题,提高矿区的资源回收率,在本矿的12305孤岛工作面进行现场观测研究,结合计算机数值模拟分析,得出孤岛工作面的压力增加、周期来压步距增大、工作面分段来压、超前支承压力峰值增加,峰值点前移,影响范围增加、侧向支承压力应力集中系数增大,影响范围增大等结论。在巷道支护中采取相应措施,顺利完成回采,并取得良好的效果,为今后该矿以及其它矿井的孤岛工作面的回采提供可靠的依据。     

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。     

特厚煤层智能化综放开采理论与关键技术架构

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上覆岩层的相互作用,以掌握特厚顶煤冒放理论,实现综放工作面放煤智能化,降低含矸率、提高顶煤采出率为主导,提出要解决的关键科学问题和技术构想。针对综放开采存在的煤矸智能识别、智能放煤控制、“采-支-放-运”系统智能协调等主要难题,凝练出特厚煤层智能综放开采大尺度顶煤体破碎与冒放机理,特厚煤层智能化采放协调控制机理与方法,特厚煤层智能综放开采群组放煤过程控制原理三大科学问题。攻克特厚煤层群组协同智能放煤工艺决策技术,特厚煤层顶煤厚度与放煤量实时监测技术,冲击振动和高光谱融合的煤矸识别技术,多模式融合的智能化放煤装备及控制技术,综放工作面“采-支-放-运”系统智能协调控制技术五项关键技术。突破特厚煤层智能化综放开采技术与装备瓶颈,研发煤矸识别装置、开发智能放煤控制系统及软件,解决采放协调、煤矸识别、群组放煤等难题,创建年产1 500万t智能化综放开采示范工程。最终实现特厚煤层智能化综放开采,为我国特厚煤层的安全、高效开发提供可靠的技术支撑。     

急倾斜俯伪斜长壁综采机械化研究

急倾斜煤层开采条件恶劣,国内外没有长壁综采成功的先例,通过采用俯伪斜综合机械化开采工艺,减小了工作面实际倾角,克服了传统采煤方式落煤飞矸窜入液压支架伤人的现象,采煤机、刮板输送机、液压支架配套中,建立稳定一致的梁端距以及通畅的行人通道是基本的要求,为此创新研发了菱形液压支架,导向输送机为采煤机提供割煤过程依托,论述了菱形液压支架及其与特型采煤机、输送机的配套关键问题,液压支架的调整能力是保证采煤推进过程中设备不下滑的基础。通过工程实际应用,急倾斜俯伪斜长壁综合机械化开采效果显著,是急倾斜煤层开采方式的重大突破,设备之间协调运转,顶底板维护良好,对复杂难采煤层综采技术具有重大的推动意义。     

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...