高应力强膨胀泥岩底板煤层少留底煤综放开采技术研究

为解决亭南矿井留2m左右的厚底煤开采导致的矿井丢煤严重的问题,分析了304综采工作面煤层底板岩层特征及底板膨胀性能分级。并从回采巷道布置方式、回采巷道支护方式、回采工艺等方面研究了少留底煤综放开采的关键技术,最终确定亭南矿304工作面回采巷道采用留设2.0m底煤的布置方式,在开采期间分两次落底1.5m,工作面留设0.5m底煤推进。结果表明,采用此方法,在304综放工作面多回收煤炭62万t,占留设2.0m底煤资源量的25.7%,大幅提高了工作面的经济效益。     

大倾角特厚煤层工作面圆弧段割煤工艺仿真研究

为解决大倾角特厚煤层综放面支架的整体稳定性和下端头支护技术难题,近年来出现了"倾斜直线—圆弧—水平"的创新型大倾角特厚煤层综放工作面布置方式。在生产实践中发现采煤机在圆弧段割煤存在自行留顶切底现象,随着留顶切底量的积累,圆弧段上端点逐渐上移且圆弧段曲率增大,加剧支架倾倒,影响正常割煤。针对这一突出问题,采用软件集成的方法,动态仿真了圆弧段采煤机自行留顶切底割煤的复杂过程,直观显示每割一刀煤自行留顶切底的微量和多刀割煤自行留顶切底的累积量及留顶切底过程,并对仿真结果进行了综合分析。结果表明:每刀割煤严格按照仿真所得首刀割煤的留顶切底量值作为割顶留底量值,即可补偿采煤机留顶切底量以保持正常的圆弧段曲率。仿真结果为大倾角特厚煤层综放圆弧段工作面及其类似条件工作面作业规程编制和采煤机司机割煤操作培训提供了指导。     

松软煤层留底煤巷道沿空留巷底板加固技术研究

针对松软煤层沿顶掘进留底煤巷道条件下的沿空留巷巷道底鼓,提出了一种钢筋混凝土灌注桩加固底板方案。在超前回采工作面巷旁支护体下方钻孔,钻孔穿过底煤至基岩以下约500 mm,钻孔内放入钢筋笼并且浇筑混凝土形成钢筋混凝土灌注桩,待工作面回采后使得巷旁支护体处于灌注桩上方。文章主要依托霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷进行工业性实践,通过对沿空巷道围岩的收敛变形量进行观测,没采用底板加固段巷道底鼓量约稳定在350 mm,采用钢筋混凝土灌注桩加固底板后巷道底鼓量约稳定在100 mm。结果表明:钢筋混凝土灌注桩加固底板方案能够有效控制沿顶巷道条件下沿空留巷的底鼓。     

特厚综放工作面沿空窄煤柱尺寸研究

塔山煤矿原区段煤柱尺寸过大,资源损失严重,制约着矿井安全高效的发展,与塔山循环经济工业园理念背道而驰。针对塔山煤矿特厚3-5#煤8101综放工作面沿采空区合理窄煤柱留设,运用理论分析和数值模拟方法,确定了8101综放工作面沿空窄煤柱留设的最佳宽度为8m。根据工程实践表明在8m护巷窄煤柱支承下,8101综放工作面实现了安全高效生产,提高了不可再生资源的利用率和矿井经济效益。     

厚煤层高瓦斯综放工作面柔模支护沿空留巷试验

随着开采深度增加,瓦斯赋存含量增大,矿井巷道掘进难度较大,为治理瓦斯,巷道布置方式发生改变,巷道万吨掘进率和吨煤成本增加,采掘衔接紧张,资源回收率降低。为解决这一难题,高河矿在E1302工作面进行厚煤层高瓦斯综放工作面沿底掘进巷道柔模支护沿空留巷技术试验。通过试验,留设巷道顶底板及巷帮移近量在200~600 mm之间,留设巷道满足使用条件;留巷后通风方式由原来的双U型改为Y型通风,不但有效解决了瓦斯问题,而且减少了巷道掘进量,实现矿井的节能降耗、集约高效和绿色开采。     

孤岛综放工作面沿空掘巷窄煤柱留设宽度优化设计

为了解决孤岛综放工作面沿空掘巷矿压显现剧烈、巷道围岩控制困难的难题,运用理论计算、数值模拟及现场实测的方法,研究了孤岛综放工作面回采巷道在不同宽度窄煤柱条件下的围岩稳定状况。基于采空区侧煤体支承压力分布特征以及沿空掘巷的力学模型,分别从内应力场和极限平衡理论角度计算分析,确定了护巷窄煤柱留设宽度的合理尺寸范围为4.46~7.3m。采用数值模拟方法对窄煤柱留设尺寸进行了对比分析,得到3204孤岛综放工作面护巷窄煤柱的最优尺寸为5 m。现场监测数据表明:3204工作面回风巷道两帮的最大变形量为147 mm,顶底板最大变形量为95 mm,能够满足安全生产要求。     

松软厚煤层大跨度阶梯式切眼应用技术

针对桑树坪煤矿松软厚煤层综放工作面大跨度切眼顶煤留设难题,利用FLAC3D模拟不同跨度下切眼围岩塑性区的发育范围,并提出阶梯式切眼施工技术。结果表明:相比沿底留顶煤切眼,阶梯式切眼围岩塑性区范围无明显变化,顶底板拉伸屈服区域基本不变,顶板主要屈服区为扩巷部分顶煤,一次巷副帮围岩拉伸屈服范围有明显扩大;阶梯式切眼可有效降低大跨度松软煤层留顶煤难度,避免底板三角煤问题,有效提高煤炭采出率和工作面推进速度。     

阳泉矿区综放面不同护巷煤柱下应力分布规律实测研究

针对阳泉矿区高应力综放面沿空掘巷煤柱宽度留设不合理的问题,采用现场实测研究的方法对阳泉二矿80801及80509综放工作面不同宽度护巷煤柱及其所对应工作面实体煤内应力分布规律进行分析。实测结果表明,留设5.5 m煤柱时上覆岩层大部分载荷转移至工作面实体煤中,沿空掘巷巷道避开了侧向支承压力高峰区,维护了巷道稳定性,保证矿井高效安全生产。     

厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理论分析了巷道围岩变形大的原因,采用数值模拟的方法研究了采空区侧向的应力分布特征、位移变形规律、破坏特征。现场监测数据表明,工作面超前90 m范围外围岩变形缓慢,巷道顶底板及两帮最大变形量均小于50 mm,超前工作面90 m的影响范围内,巷道受到超前集中应力影响而变形剧烈;巷道顶、底板移近量最大为848 mm,两帮移近量最大为583 mm,区段煤柱优化后,巷道变形较优化前有了显著的降低,巷道顶、底板移近量降低了43.76%,两帮移近量降低了35.93%,综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定厚煤层综放工作面区段煤柱宽度为32 m。     

浅埋煤层综放工作面沿空窄煤柱护巷试验研究

以井东煤业有限公司44304综放工作面为工程背景,研究了沿空留巷掘进中留设煤柱宽度的问题,建立了工作面沿空护巷煤柱静载作用下力学模型,理论计算出临界煤柱宽度9.6 m,同时采用数值模拟的方法,模拟不同煤柱宽度下巷道顶底板移近量、两帮移近量及最大主应力分布的变化规律,取各参量的最大值为分析判断合理煤柱宽度留设的参考标准,综合优选出工作面沿空护巷的窄煤柱宽度为10 m。     

水体下综放开采的安全煤岩柱留设方法研究

为了合理留设水体下特厚煤层综放开采的安全煤岩柱,根据实测资料回归得出了适用于综放开采工作面中硬、软弱覆岩条件下的＂两带＂高度的计算公式,提出了水体下综放开采安全煤岩柱保护层的＂有效隔水厚度法＂和＂最小安全厚度法＂的留设方法,分别提出防砂安全煤岩柱、中等富水性水体和强富水性水体防水安全煤岩柱保护层的留设值。在此基础上,完成了水体下综放开采条件下中硬、软弱覆岩的安全煤岩柱的留设方法。     

综放工作面软底沿空留巷围岩控制技术研究

针对综放工作面软底沿空留巷变形严重的难题，以古城煤矿S1303辅助进风巷为研究对象，采用现场调研、数值模拟和现场试验等方法，分析了综放工作面软底沿空留巷变形异常特征，模拟研究长综放工作面软底沿空留巷应力变化规律。模拟结果发现：距实体煤约7.5m处存在应力峰值，以此确定分段扩孔技术有关参数|根据巷道围岩整体变形呈现明显非对称性特点，并提出“控顶-限帮-让底”为核心思路的围岩分区协同控制技术|通过工业性试验结果，认为该技术的支护效果较好，提高了沿空留巷的整体稳定性，可实现对软弱煤层底板的高效处理，对类似条件软底沿空留巷具有一定借鉴意义。     

马军峪煤矿90109综放工作面区段煤柱宽度优化研究

以马军峪煤矿90109综放工作面合理的区段煤柱宽度留设为背景,通过理论计算和Flac~(3D)软件建立模型研究马军峪煤矿90109综放工作面回采时不同区段煤柱宽度下煤柱的应力分布,确定马军峪煤矿90109综放工作面的区段煤柱宽度为20 m。对留设的煤柱进行钻孔应力监测,通过对现场监测数据分析可知,在留设20 m宽煤柱的情况下,90109综放工作面回采过程中巷道变形在可允许范围内,能够保证该综放面的安全回采。     

深井综放工作面小煤柱合理宽度留设及工程应用

为确定综放沿空掘巷小煤柱的合理留设宽度,以郭屯煤矿2303综放工作面为例,基于极限平衡理论,结合2303综放工作面工程与地质条件,计算得到了小煤柱的理论宽度为4.74～5.56 m;采用FLAC^3D模拟揭示了4.0、5.0、6.0、7.0 m煤柱下2303运输顺槽应力分布特征及变形规律,确定了深井综放工作面小煤柱留设宽度最优值约为5.0 m。工业性实践表明,留设5.0 m小煤柱有利于沿空掘巷的围岩稳定控制和节约支护成本。     

浅谈厚煤层综放工作面窄煤柱合理留设

厚煤层综放工作面窄煤柱的合理留设对矿井安全生产具有重要意义。以王庄煤矿52M2综放工作面为工程背景,基于综放开采煤柱留设基本原则确定了工作面窄煤柱留设的合理宽度范围。基于关键块理论,分析了回采期间巷道和煤柱受到的影响和危害,研究结果为厚煤层综放工作面窄煤柱合理留设和安全控制提供了参考。     

综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究

护巷窄煤柱的合理留设是综放沿空掘巷技术成功实施的关键问题。基于采空侧煤体倾向支承压力分布特征以及护巷煤柱体的极限平衡理论,确定了护巷窄煤柱合理留设宽度的上、下限值解析表达式,结合山东某矿3309综放工作面的采矿地质条件,认为护巷窄煤柱合理留设宽度范围为4.1~7.2 m。为了进一步优化设计护巷窄煤柱的留设宽度,采用数值模拟方法对合理取值范围内的护巷窄煤柱留设宽度进行对比分析,认为3309综放工作面护巷窄煤柱的最优留设宽度为5m。将上述研究成果成功运用于工程实践,现场实测数据表明,结合理论分析和数值计算综合确定的护巷窄煤柱最优留设宽度可以有效控制沿空巷道围岩变形量,有利于维护综放沿空巷道的整体稳定性。     

厚煤层综放工作面区段煤柱合理尺寸研究

基于弹塑性理论、数值模拟及工程类比,确定山西某矿厚煤层区段煤柱留设尺寸应在20-30m。采用现场应力和巷道围岩变形监测,数据表明当煤柱留设30m,在工作面推进过程中,煤体内应力分布存在一定的弹性核宽度,围岩变形也被控制在一定变形范围内,说明研究结果是合理的,也为相似厚煤层综放工作面区段煤柱留设问题提供了宝贵的经验。     

金达煤业10402工作面回风顺槽区段煤柱留设研究

本文以金达煤业10102综放工作面合理的区段煤柱宽度留设为背景,通过理论计算和Fl AC3D软件建立模型,研究在10402工作面回风顺槽留设不同区段煤柱宽度下煤柱的应力分布及塑形区情况,综合理论技术和数值模拟结果,最终确定综放工作面的区段煤柱宽度为6.5 m。现场10402工作面的顺槽内布置的多点位移计数据显示,在留设6.5 m宽煤柱的情况下,10402综放工作面回采过程中巷道变形在可允许范围内,能够保证该综放面的安全回采。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定

针对皖北煤电集团祁东煤矿71煤层,应用FLAC2D软件模拟综放沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移和应力的大小,确定了71煤层相邻工作面区段沿空掘巷留设煤柱的合理宽度,对类似综放沿空掘巷合理位置的确定具有参考价值。     

成庄矿4311综放工作面沿空留巷技术

为研究综放工作面沿空留巷充填工艺及留巷变形规律,通过理论计算确定了充填体参数,研发双液充填材料实现了远距离输送工艺,并进行了留巷变形观测。结果表明:充填体宽度2 m、材料水灰比1.5∶1,满足工程需求;该材料单液性能稳定,有利于远距离输送,充填体增阻快速,3 d达到设计强度;留巷以底鼓和充填体变形为主,均占60%以上,工作面后方0~80 m为留巷变形剧烈区,顶板和煤帮在210 m以后变形速度小于0.5 mm/d,底板由于缺少支护长期蠕变。