浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究

为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1~(-2)与2~(-2)煤层开采为背景,采用FLAC~(3D),UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律,掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法。研究表明,近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降,上部单一煤层开采后,在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂直应力叠加,下煤层巷道应布置在低应力区范围内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系,通过合理的煤柱错距布置,可以减缓地表下沉的"波状"幅度,减轻地表拉应力和水平变形。随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐渐分散,对应地裂缝逐渐减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用。建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型,提出了煤柱错距的计算方法,可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制。本研究得到实测验证,并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用。     

浅埋煤层群不同煤柱错距覆岩结构演化规律及煤柱稳定性分析

针对浅埋煤层群下部煤层开采时区段煤柱稳定性差和覆岩不均匀沉降等问题,絠合采用物理模拟、UDEC数值计算和理论分析相结合的方法,研究了不同区段煤柱错距的覆岩垮落特征、煤柱应力分布特征和地表损害规律,揭示了上部"采空区-遗留煤柱-采空区"的结构演化特征,分析了不同错距时下部煤层区段煤柱的稳定性,絀出下部煤层区段煤柱留设位綪...     

浅埋煤层大采高工作面支架合理初撑力确定

针对浅埋大采高工作面煤壁片帮控制问题,以陕北某矿大采高工作面为背景,采用理论分析、数值计算和物理模拟相结合的方法,研究了支架初撑力对煤壁稳定性的影响规律。基于"支架-煤壁-顶板"采场结构力学模型,发现支架初撑力的提高,能快速提升支架工作阻力,有效减小煤壁受力,减轻煤壁片帮程度及发生的概率。数值模拟表明:随着初撑力的增加,煤壁塑性区范围减小,煤壁水平位移和顶板下沉量减小,煤壁片帮减轻。考虑大采高工作面等效直接顶静载作用和高位台阶岩梁结构的稳定性,按照控制等效直接顶和保持与额定工作阻力的合理比例关系,给出了基于片帮控制的合理支架初撑力确定方法。     

基于教学科研一体化的采矿工程专业实践教学体系探究

培养采矿工程专业一流人才,教学和科研一体化是关键。针对采矿工程专业目前实践教学环节的特点和现状,分析了教学科研一体化在培养人才方面的重要性。重点从创新性实践教师团队建设、教学科研基础条件和教学科研一体化实践教学模式3方面探究西部采矿工程专业实践教学体系。结合采矿工程专业现有资源条件,构建教学科研一体化实践教学模式框架,提出相应的措施。充分发挥教学科研相得益彰的源流关系,以期实现西部采矿工程专业"一高一强"培养目标。     

浅埋极近距采空区下相向开采房柱采空区煤柱稳定性分析

以海湾煤矿长壁采空区下2206长壁工作面与王才伙盘煤矿房柱采空区下2201长壁工作面相向安全开采为工程背景,采用FLAC3D数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,针对7 m极近距离煤层开采上部房柱采空区煤柱稳定性进行研究.结果 表明:2201工作面开采前,上部房柱区遗留煤柱平均载荷为7.6 MPa,安全系数为3.4...     

浅埋煤层群开采的区段煤柱应力与地表裂缝耦合控制研究

为了探索浅埋煤层群开采减缓煤柱集中压力并实现地表均匀沉降和地表裂缝耦合控制,通过物理模拟和数值计算揭示了煤层群开采中不同区段煤柱错距的间隔岩层破断规律、煤柱集中应力分布规律、覆岩和地表裂缝发育规律及地表沉降规律,掌握了不同区段煤柱错距与煤柱应力集中及覆岩裂隙演化的关系。研究得出,根据煤层间岩层的破断规律,确定合理的上下煤层区段煤柱错距,可避免上下煤层区段煤柱间的集中应力叠加和煤柱支承影响区的岩层非均匀沉降,实现煤层群开采的应力和裂缝耦合控制。建立了浅埋煤层群开采的煤柱群集中应力和地裂缝控制模型,得出了避开煤柱集中应力和实现地表均匀沉降的耦合判据,揭示了减缓煤柱群集中应力和实现地表均匀沉降的机理。     

浅埋煤层群覆岩与地表裂隙发育规律和形成机理研究

浅埋煤层群高强度开采对地表的损害严重。为了研究煤层群开采裂隙(缝)发育规律和形成机理,以陕北典型浅埋煤层群开采为工程背景,采用物理模拟、数值计算和现场实测相结合的方法,得出覆岩裂隙主要为采空区边缘向上发育的上行裂隙和垮落区内的离层裂隙。地表裂隙(缝)主要为开切眼和停采线永久边界裂隙、随工作面推进周期性出现的平行裂缝、沿工作面间的煤柱边界裂隙。沿工作面间的煤柱边界裂隙的分布长度最大,是地表裂隙控制的主要对象。煤层群下煤层工作面来压步增大18%～30%,下煤层开采地表下沉系数有所减小。煤层群重复采动后边界裂隙最发育,且受上下煤柱位置的显著影响。通过合理布置煤柱,可以降低煤柱导致的应力集中,减轻不均匀沉降和地表裂缝发育。     

煤巷围岩失稳机理研究

科学合理地分析不同工程环境下的煤巷围岩稳定性,研究煤巷围岩失稳机理,提出科学的支护技术,实现安全高效生产,是煤炭企业一直关心的重要问题。以韩城矿区象山煤矿为研究对象,在原有支护的基础上,采用数值模拟研究复杂条件下的煤巷围岩失稳机理,为类似条件煤巷支护提供理论和技术参考。     

定向长钻孔分段水力压裂技术在布尔台煤矿的应用北大核心

为解决坚硬顶板和遗留煤柱影响下综放工作面强矿压显现问题,分析了定向长钻孔分段水力压裂原理,提出了考虑工作面“见方”影响的压裂设计方案,并在神东布尔台煤矿42202综放工作面实施应用。结果表明:在工作面“见方”范围内实施定向长钻孔分段水力压裂技术后,42202工作面压裂区域来压步距和强度降幅明显,来压步距减小了4.3%,来压时支架平均阻力降低了6.9%,动载系数较小了4.2%;工作面煤壁基本无明显片帮现象,机尾采空区垮落充分;42202工作面辅运煤巷两帮移近量减小了30.0%,顶底板移近量减小了24.2%,副帮应力最大值减小了32.1%,辅运煤巷围岩稳定性整体得到提升;压裂区域的巷道锚索受力出现了大幅度的降低,锚杆受力出现明显波动现象,证明定向长钻孔分段压裂技术可有效解决工作面远场覆岩结构,使上覆基本顶有序垮落并形成稳定的“砌体梁结构”,保证了“采空区垮落矸石-液压支架-工作面煤壁”支撑体系的整体稳定性。