深井特厚煤层综放开采适应性研究

巨野龙固煤矿1401工作面为深井大采高综放工作面,开采深度为800 m左右。为分析大采高条件下综放开采煤壁裂隙发育及煤矸放落的流动场特征,通过理论分析对3煤层综放工作面顶煤冒放性进行分析,理论证实龙固煤矿3煤层适宜采用综放工艺。应用FLAC3D数值模拟软件研究深井复杂条件下采场应力随工作面推进分布特征、顶煤塑性破坏规律的影响,为深井厚煤层确定放煤工艺参数、实现工作面安全高效生产提供理论依据。     

千米深井大倾角特厚煤层综放开采技术实践

为实现千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采,应用相似材料模拟、数值模拟和现场试验等手段,研究了影响千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采的工艺参数、顶板顶煤运移规律、矿山压力规律.通过试验得出二采一放、多轮间隔、由下而上的最佳放煤方式,同时掌握了大倾角特厚煤层放顶煤开采的工艺参数和矿压显现规律,实现了安全开采.     

特厚煤层综放工作面安全高效开采配套技术

本文结合兴隆庄煤矿综采放顶煤开采技术的发展创新实践,介绍了综放设备配套技术和综放工艺技术的发展,以及与之相适应的综放工作面端头及顺槽超前支护技术、大块煤矸破碎技术、集约型供液供电技术、刮板输送机变频驱动技术、长距离胶带输送机中间驱动技术、沿空大断面综放回采巷道支护技术的研究应用,从实践和理论方面丰富了采矿技术,促进了综放开采技术的发展。     

特厚煤层大采高综放开采工作面的安全保障技术

通过对特厚煤层大采高综放面瓦斯分布、涌出规律及"三带"的研究,提出大采高综放面瓦斯等灾害治理新技术,为大采高综放面开采提供安全保障,改善作业环境,为实现大采高综放面安全、高产、高效提供技术支撑。     

易自燃特厚煤层综放工作面安全开采案例分析

易自燃特厚煤层的综放安全开采技术以煤层自然发火和工作面安全开采为技术难题,结合防灭火技术理论,参照相关学者现场运用实例,对朱仙庄、小康煤矿在特厚煤层自然发火与综放安全开采技术的研究进行了分析总结。合理采用多种煤层防灭火措施,对综放回采期间煤层的自然发火防治以及安全开采起到了决定性的作用,并且对当下有类似地质条件的煤层安全开采问题总结出了解决方法,具有可行性高、安全性能强、效益显著等特点。     

倾斜特厚煤层开采设计实践

对新疆生产建设兵团大黄山煤矿倾斜特厚煤层设计了开采方案,包括采煤方法、采煤工艺及工作面装备、采区巷道布置,并总结了从该设计实践中得到的启示。     

特厚煤层动压巷道动态注浆加固技术

针对麻家梁煤矿首采工作面回采巷道受采动影响出现顶板周期性台阶下沉、巷道变形严重的问题,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,提出了动态注浆加固技术,有效改善了巷道围岩状况。研究表明:工作面超前支承应力具有周期性动态演化规律,巷道围岩呈周期性破坏;超聚混凝土固化速度快、早期强度高,可以作为动态注浆加固材料;确定合理的注浆参数并及时跟踪加固有冒顶征兆的煤岩体能够保证巷道围岩稳定。     

薄基岩特厚煤层工作面提高开采上限综合研究

在详细分析第四系松散层上、中、下各组含水层间水位变化及底部黏土特征基础上,以杨村煤矿317工作面为地质背景,建立了3~#煤开采的工程地质模型,利用FLAC~(3D)软件模拟并求出了垮落带高度为33 m,再结合三下开采规程和相邻矿井的经验公式计算了留设防砂煤柱的具体高度,最终确定了该工作面的开采上限高度。     

特厚煤层分层开采技术研究

综合运用理论计算及计算机数值模拟的方法,从上、下分层煤柱宽度确定,分层巷道布置方案,设备撤出巷布置方案和下分层开采方法等方面对特厚煤层分层开采技术进行了研究。该研究成果对类似条件下特厚煤层的开采有着借鉴意义。     

特厚煤层坚硬顶板孤岛工作面综放开采技术研究

为解决特厚煤层坚硬顶板大采高综放孤岛工作面回采过程中遇到的强矿压问题,以同忻矿8102工作面为背景,模拟分析了孤岛工作面开采过程中的应力分布状况,依此为基础提出了以"小煤柱沿空掘巷+高工作阻力液压支架+坚硬岩层地面水力致裂+巷道卸压"为核心的孤岛工作面安全生产技术保障体系,并通过现场实测验证了保障体系的合理性。现场应用表明:21000kN高工作面阻力液压支架支护能力富余量大,适应效果良好;巷道采用6m小煤柱沿空掘巷,回采期间顶底板最大移近量为700mm,两帮最大移近量为1020mm,巷道围岩变形可控,满足工作面实际生产需求。     

特厚煤层大采高综放开采关键技术

大采高综放是特厚煤层的主要开采方法,但随着割煤和放煤高度的增加,将带来矿压显现剧烈、工作面煤壁片帮严重、顶煤采出率低、瓦斯涌出量大等突出问题。笔者在分析我国煤炭综放开采技术发展历程的基础上,以塔山煤矿8105工作面为工程背景,研究了14~20 m特厚煤层大采高综放工作面顶煤顶板运移规律,成功研发了大采高综放工作面片帮综合防治技术、高效高采出率放煤技术和“低瓦斯赋存,高瓦斯涌出”条件下安全保障等关键技术。井下试验表明：塔山煤矿8105工作面采出率达88.9%,较8104工作面提高5.9%;工作面设备平均开机率达92.1%,2011年累计生产原煤1 084.9万t,首次实现了大采高综放开采全国产技术工作面年产1 000万t的目标。     

深部特厚顶板富水煤层综放采高分析与安全开采技术

针对陕西永陇矿区崔木煤矿21301首采工作面开采期间发生的12次涌水、多次大面积来压、瓦斯积聚等事故灾害,在研究工作面顶板结构、水文地质条件、工作面和顶板来压及涌水量的基础上,计算了一次采全高、分层综放割煤高度、放煤高度及导水裂隙带高度,分析了含(隔)水层与导水裂隙带的关系,得到了综放开采的安全开采上限,提出了崔木煤矿综放工作面初采、末采及顶板富水等危险区域条件下安全开采技术措施,对于预防工作面重大灾害起重要的指导作用。     

特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术研究与应用

针对特厚煤层采出率低、"三下"及其他特殊地质条件下特厚煤层采场围岩移动破坏与地表沉陷控制困难的问题,提出了特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术。在研究特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术原理的基础上,系统阐述了该技术的开采系统布置、主要设备与巷式充填开采工艺;并对胶结充填材料的组成及其承载特性进行了研究,确定了适用于工程现场的充填材料干料配比为粉煤灰35%、白灰渣10%、水泥2%、矸石53%,料浆质量分数为79%,该配比充填材料单轴抗压强度可达1.8 MPa。现场工程应用表明:该技术充实率可达96.1%,开采21 m厚的煤层地表下沉最大值为265 mm,地表下沉系数仅为0.012 6,应用效果良好。     

深埋煤层开采顶板基岩含水层渗流规律及保水技术

我国西部黄陇煤田降雨量少、蒸发强烈,属于干旱半干旱地区,做好煤炭开采过程中对含水层的保护工作极为重要。为研究适用于黄陇煤田深埋煤层开采顶板洛河组砂岩含水层的保水技术,以彬长矿区为研究区,采用砂岩孔隙度测试,结合非线性回归分析方法,研究洛河组地层不同深度砂岩渗透性变化;开展水化学测试,分析非均质洛河组含水层垂向水化学场特征;结合地面和井下水文地质探查,进一步定量化研究洛河组含水介质的非均质性。在查明洛河组含水地层非均质性的基础上,建立含水层下段受裂隙带波及条件下地下水渗流数值模型,研究基岩含水层局部受裂隙带影响条件下的渗流规律。根据渗流规律研究深埋煤层开采顶板基岩含水层保水开采技术,结合彬长矿区工作面开采实际揭露水位变化情况对其进行验证。研究表明,洛河组含水层渗透性随地层深度的增加而呈负指数降低,随着埋深增大含水层水化学类型由HCO_3-Ca型转化为SO_4-Na型,同时上段的单位涌水量约为下段的7倍,可知洛河组含水层上、下段地下水渗流条件不同,垂向非均质性较强。工作面开采裂隙带仅波及含水层下部时,含水层仅受波及层和相邻层的水位下降明显,上部未受到波及段水位降深有限,整个含水层不会出现水位统一下降的现象,而是呈现出不同层位水位降深差不同的差异性渗流规律。鉴于此,提出利用含水层非均质性特征,以控制含水层上段水位降深为核心,允许导高适当波及含水层下段的"控水开采"技术,有助于缓解深埋煤层采煤与保水的矛盾。通过彬长矿区胡家河煤矿现场应用表明,洛河组含水层实际渗流特征符合本次研究成果,控水开采技术可实现洛河组砂岩含水层保水开采的目的。     

特厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度的微地震监测

采用高精度微地震监测系统对塔山煤矿采高15 m以上特厚煤层综放工作面岩层运动进行了监测,将监测结果与岩石力学计算和岩层运动分析相结合进行分析,得到了区段煤柱支承压力高峰区距离巷帮的距离.将微地震监测与数值计算的结果进行对比,二者基本一致,证明了微地震监测结果的正确性和可靠性.综合考虑多种因素,确定区段煤柱的合理宽度为20～25 m.     

深部残采区域下冲击危险易突出煤层开采的相似模拟试验

针对深部残采区域下伏煤层工作面的安全开采问题,采用相似模拟试验的方法,通过监测残采区域形成过程中及稳定后下伏煤层应力变化情况,分析应力变化规律,根据应力卸压准则确定了残采区域的走向和倾向的卸压角及保护范围。试验结果表明,残采区域下伏煤层工作面开采过程中上覆岩层运动经历了“正常-剧烈-缓和-剧烈-正常”5个阶段和2次瞬时大面积整体失稳,工作面进风巷位于高应力集中区域内;在工作面走向方向上存在2处危险区域,结合应力观测数据划定了2处危险区域的范围。该研究工作为制定残采区域下伏煤层工作面防冲、防突安全措施提供了可靠的基础数据。     

特厚急倾斜煤层瓦斯抽采关键技术与实践

为了减少瓦斯对乌东煤矿特厚急倾斜煤层安全生产的影响,对水平分层综采放顶煤技术在特厚急倾斜煤层高瓦斯矿井中的应用进行了研究,分析了布孔间距、钻孔直径、钻孔有效长度,以及抽采负压等钻孔参数和瓦斯抽采工艺对瓦斯抽采效果的影响,并以顺层长钻孔瓦斯预抽、顶板走向高位钻孔抽采、采空区埋管抽采和卸压瓦斯抽采等技术手段为基础,建立了开采分层瓦斯抽采、开采分层下部煤体瓦斯抽采相结合的立体化瓦斯抽采成套技术体系,为建立特厚急倾斜煤层煤与瓦斯共采体系提供了理论依据和指导。     

大同矿区双系煤层开采煤柱影响下的强矿压显现机理

针对大同矿区石炭系煤层8105工作面过上覆侏罗系煤层采空区留设煤柱时的强矿压显现特征,采用理论与现场实测分析相结合的方法,对侏罗系煤层采空区煤柱的应力影响规律与石炭系煤层顶板的垮裂带范围进行了分析,得到了双系煤层开采煤柱影响条件下工作面强矿压显现的“煤柱-覆岩运动”联合作用机理。研究表明：侏罗系煤层采空区留设煤柱的水平与垂直应力较高,达10.5～13.5 MPa,应力集中区深度为40～70 m,剪应力波及范围达180 m;8105工作面顶板的垮裂带高度为150～170 m;工作面过煤柱时的强矿压显现是由采空区煤柱与煤层顶板垮裂运动联合作用的结果。     

急倾斜特厚煤层水平分段开采煤岩应力演化规律数值模拟研究

急倾斜特厚煤层赋存条件非常特殊,为揭示急倾斜特厚煤层开采过程中灾害的致灾机理,基于COMSOL Multiphysics数值模拟软件对乌东煤矿45~#急倾斜特厚煤层水平分段开采条件下,岩体及煤体的应力演化规律进行数值模拟研究,研究结果表明:煤层顶板附近的岩层应力较大,靠近煤层底板处的岩层应力变化不大;覆岩局部区域内产生了应力集中现象;工作面煤体的应力集中多分布在靠近顶板处的煤体,而靠近底板处的煤体其应力集中程度较顶板小;工作面煤体的轴向应力的分布分为塑性区、弹性区和原岩应力区三个区,工作面煤体沿走向方向上的侧向应力随距离工作面的距离增加而减小。     

特厚煤层矸石充填控制岩层变形特性研究

为研究特厚煤层在矸石充填下岩层变形特性,以某矿矸石为充填材料,采用侧限压缩试验研究其在压应力下的变形特征,并采用FLAC^3D建立数值模型,将侧限压缩试验中压实8 MPa的矸石的弹性模量应用至数值模型中,对比分析充填和未充填两种开采模式下的岩层的受力及变形。研究结果表明,矸石充填体变形特征表现为随着载荷的持续增加应变量逐渐增加,且两者呈现对数函数关系,应变量前期变化明显,后期逐渐减小;矸石充填开采后,对比未充填时岩层的位移量明显减小,且应力在岩层中分布更加均匀。试验和模拟结果均表明,矸石的压密致使充填体的变形趋于稳定,从而可以承担上部压力。