特厚煤层采空区下综放开采顶板岩层破断规律

为了研究平朔矿区9号煤层受4号煤层采动影响后顶板岩层破断规律及其特征,通过对9号煤层工作面支架工作阻力和受采动影响后的4号煤层底板裂隙发育情况进行观测分析,研究了采空区下特厚煤层综放工作面的矿压规律,分析了9号煤层顶板破坏程度及其对矿压的影响.结果表明:工作面顶板中存在中粗砂岩及砂质泥岩2层主要岩层,砂质泥岩层来压步距为9.8～24.0 m,平均为17.7m,中粗砂岩层来压步距为12.0～34.4 m,平均为22.6 m,动载系数1.43～ 1.62,平均1.56,中粗砂岩层运动规律为来压步距较大、来压步距受裂隙发育影响较大,采空区下方特厚煤层顶板破坏以纵向裂隙发育为主.     

工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位,是困扰煤矿安全生产的主要难题。笔者开展了顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析,结果表明:我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因:片帮冒顶多发生于松软煤岩体,采煤方法不合理及管理不当的工作面;顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致;大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治,建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构,即采用微震监测系统监测远场顶板活动,采用矿压监测系统监测近场顶板运动,采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化,通过监测数据系统分析,动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况,实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系,在工作面开采前确定合理采煤方法,合理工作面布置方式,科学开采参数及优化设备选型配套,这是防治顶板灾害的核心技术;在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术,进而实现工作面顶板灾害防治。     

准东煤田巨厚煤层开采技术研究

针对准东煤田巨厚煤层开采面临的技术问题,研究认为B1煤层适宜采用分层综放开采,具有分层数目少、掘进率低的优点;B1煤层顶煤垮落角约为80°,最大可放煤高度17.01m;考虑顶煤可充分垮落条件,计算不同割煤高度条件下的容许采放比均超过了1∶3,可按1∶3的采放比进行放煤设计;为避免下分层工作面处于上分层工作面的开采扰动区,分层厚度应大于13.84m;应适当加大首分层的厚度,分层数目不宜大于3层。     

特厚煤层综放工作面侧向煤体应力时空演化特征

厘清工作面侧向煤体应力时空演化特征是确定特厚煤层综放工作面区段煤柱合理留设宽度的基础。论文结合工作面侧向煤体应力形成过程的时间序列,理论分析了工作面侧向煤体应力演化过程。建立了特厚煤层综放工作面沿空侧覆岩结构-侧向煤体应力时空传递模型,提出了侧向煤体应力的定量化计算公式,得到:低位悬臂块体是侧向浅部煤体高应力的主因;高位悬臂块体是侧向深部煤体高应力的主因;悬臂块体发育高度越大,附加应力在侧向煤体中传播距离越远。进行影响3107工作面侧向煤体应力的主控影响因素分析,各因素影响程度依次为:岩层破断角悬臂块体厚度基岩移动角。     

双主动超前爆破预制顶板裂隙断顶卸压护巷技术

针对软岩巷道受采动应力长时间高压影响易发生围岩大变形的问题,以风水沟煤矿典型软岩矿井胶带巷为工程背景,采用现场调研、围岩应力及变形监测、数值模拟等手段,分析了软岩动压巷道围岩变形机制.从巷道顶板深部阻断应力传递路径、浅部高强支护角度出发,提出了软岩高应力巷道双主动超前断顶卸压+U型钢支架配合锚索高强支护协同控制技术.在...     

工作面超前支护段强动压巷道围岩应力优化技术研究

以芦子沟矿3107特厚煤层综放工作面为工程背景,应用数值模拟分析了3107工作面采动阶段煤柱侧帮围岩应力动态变化特征,巷道煤柱侧帮围岩受采动影响强烈。理论分析了回采巷道强动压显现机理,基于此,提出强动压巷道顶板大深度预切缝卸压技术,并阐述了其技术原理。预切缝后,沿空巷道超前支护段围岩应力降低,侧向支承压力峰值位置向工作面中部移动,沿空巷道超前支承压力峰值位置向工作面推进方向前移,能够有效改善超前支护段巷道围岩应力状态。数值模拟及现场实测结果表明预切缝后超前支护段巷道围岩稳定,巷道变形量减小,矿山压力显现缓和。     

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。     

浅埋大采高综放开采煤柱矿压显现规律研究

浅埋深大采高综放开采,因基岩厚度薄,工作面动载明显,区段煤柱宽度通常难以合理确定.通过在工作面区段煤柱内沿走向方向布置应力传感器,研究了煤柱受采动影响全过程的矿压显现规律.煤柱受工作面采动影响作用后,应力呈不对称的马鞍形分布,并且应力变化滞后于工作面的推进,靠近工作面采空区侧的应力集中系数要大于实体煤侧,2个马鞍形峰值问还存有8 m左右宽度的低应力区,与离散元数值模拟结果相吻合,结果表明:煤柱内存在低应力弹性核区,经方案进行对比,确定合理煤柱宽度为20 m.     

高应力硐室底鼓控制的应力转移技术

煤矿硐室受煤层跨采影响产生的采动应力通常在其原岩应力的3倍以上，这是造成硐室严重底鼓的主要原因．从围岩应力控制的角度出发，提出了控制硐室底鼓的应力转移新技术，即通过在硐室底板掘巷，并结合在底板开掘巷道问、或底角进行松动爆破，形成一定范围的围岩弱化区的方法．这一方法可将硐室围岩附近因开采形成的高采动应力转移到围岩较深部，同时降低采动应力向硐室底板传递的强度，以此使被保护硐室处于应力相对较低的区域中，达到有效控制硐室底鼓的目的．进而利用数值模拟研究的方法对该应力转移技术的主要参数进行了分析和确定了施工方案．工程应用结果表明，应用该技术可以显著地降低硐室围岩附近的高应力，从而有效地控制硐室底鼓，为矿井的安全生产创造条件．