基于防冲特厚煤层分层开采工作面巷道支护研究

华亭煤矿存在冲击地压危险倾向。250103工作面为首分层工作面,该工作面的巷道支护就尤为重要。文章通过在试验点调查,包括围岩强度、围岩结构、地应力及锚固性能测试等,进行地质力学评估和围岩分类,为巷道支护设计提供可靠的参数。巷道支护设计采用数值计算和经验法相结合进行,根据围岩参数和已有实测数据确定出比较合理的设计。     

特厚煤层分层开采底煤整体滑移失稳型冲击地压发生机理研究

以峻德煤矿三水平北17层三四采区一段工作面冲击地压事故为工程背景,采用理论分析、微震监测和现场调研等方法,对特厚煤层分层开采底煤整体滑移失稳型冲击地压发生机理进行研究.得到主要结论为:17层上分层事故工作面采动支承压力与上覆9层煤采空区遗留煤柱形成的集中应力叠加,叠加应力远大于底煤发生冲击和滑移的应力条件,进而导致17...     

老虎台矿冲击地压下特厚煤层煤巷锚杆支护试验研究

抚顺矿区煤层厚度平均为５５ｍ,属特厚煤层,且抚顺矿区属冲击地压多发和强冲击地压显现严重地区,抚顺老虎台矿冲击地压下特厚煤层煤巷锚杆支护通过试验已取得初步成效。     

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。     

特厚煤层综放开采冲击地压防治技术与实践

基于华亭煤矿250102综放工作面冲击地压显现强烈、巷道返修难度大,开展了一系列技术研究和防治实践。分析表明,大采深、煤层具有冲击倾向性、坚硬厚层砂岩顶板、护巷煤柱留宽不合理是导致该工作面发生冲击地压的主要因素,并采用综合指数法判定该综放面冲击危险指数0.89,具有强冲击地压危险性。在早期预测的基础上,采用微震法对冲击危险区域进行监测。对具备冲击危险的区域,综合采用巷帮煤体卸压爆破、顶板深孔爆破、动压注水(8~13 MPa)与静压注水等卸压解危措施,削弱了冲击地压显现强度,有效降低了综放工作面冲击地压的发生。     

特厚煤层分层开采错距布置防治冲击地压技术

Barapukuria煤矿(以下简称"孟巴煤矿")为厚硬顶板、特厚煤层,加之断层、张裂带以及孤岛煤柱等影响,开采过程中曾发生过冲击地压。针对该矿二分层1210工作面开采地质条件,采用错距布置方式将1210工作面轨道巷和胶带巷布置在一分层采空区下的底煤中,能从根本上降低1210工作面的冲击地压危险。采用数值模拟分析下分层巷道外错上分层采空区边缘不同距离的应力分布和位移量,通过开采过程中的微震分布验证错距布置和外错距离的合理性,对孟巴矿及其它厚煤层分层开采矿井巷道布置具有借鉴意义。     

千秋矿特厚煤层冲击地压防治技术研究

特厚煤层综放工作面冲击地压危险监测及控制的技术过程是先分析冲击危险程度，再确定冲击危险指数，后提出早期预报；采用电磁辐射和钻屑法进行及时预报；采用煤层注水、卸压爆破进行处理，并采用电磁辐射和钻屑法检验防治措施的效果。     

特厚煤层综放工作面冲击地压防治实践

以彬长矿区孟村煤矿为背景,针对煤层上覆坚硬难垮顶板瞬间破断诱发冲击灾害的风险,创新应用井上下立体联合卸压技术。通过地面L型水平井分段压裂对高位关键层坚硬顶板实施压裂改性,以及井下顶板定向长钻孔水力压裂及深孔预裂爆破对中、低位关键层坚硬顶板进行等距破断弱化,破坏岩层的整体性并降低破断强度。结合煤层大孔径钻孔卸压,阻断静载荷积聚及动载荷传递通道,从源头上消除(减小)冲击危险,开辟了冲击地压科学防控的新途径。实践表明,实施立体联合卸压方法消除了工作面上覆坚硬顶板岩层难跨悬顶积聚载荷,微震频次显著下降且杜绝了1×10⁴J以上微震事件,为具有坚硬顶板破断诱发冲击地压风险的类似矿井提供了参考。     

复合煤层分层开采自然发火防治技术的探讨与实践

针对复合煤层分层开采自然发火治理困难的问题,提出了骨架充填式防火技术,在红阳二矿进行了现场应用.结果表明,该技术有效地克服了由于再生顶板不完整性造成漏风通路多的难题,减少向上覆采空区漏风和煤炭的氧化,降低了工作面的温度,改善了下分层工作面生产环境,消除了工作面自然发火隐患,实现了下分层工作面的安全开采.     

巨厚砾岩与逆冲断层控制型特厚煤层冲击地压机理分析

以某典型冲击地压事故为背景,通过理论研究和现场勘查,研究了巨厚砾岩与逆冲断层控制下特厚煤层工作面冲击地压致灾机理和防治方法。通过对地层结构与开采形成覆岩空间结构的研究,建立了侧向静态支承压力估算模型,得到了21221工作面上覆岩层空间结构与应力分布规律;估算了巨厚砾岩传递应力、自重应力与F16逆冲断层及相变带构造应力的叠加总应力,该应力超过了该矿的临界冲击应力;特厚煤层在叠加应力作用下发生塑性滑移,逐渐形成滑移线场,并产生塑性膨胀,导致巷道围岩应力增加,在外部扰动应力作用下,煤体发生瞬间大范围滑移是发生冲击地压的主要原因。针对这类冲击地压的致灾机理,通过合理设计巷道平面位置以避开传递应力峰值区域、采用半煤岩巷道以减小滑移线场范围和合理设计煤层大直径卸压孔参数以改变煤体滑移方向等措施,有效治理了该类冲击地压。     

孤岛工作面回采期间冲击地压防治设计

孤岛工作面往往存在冲击地压的可能,而冲击地压的破坏性极大,严重威胁煤矿安全生产。棋盘井煤矿I020908工作面属于孤岛工作面,经冲击危险性评价,判定该工作面具有弱冲击危险性。为保证安全回采,在棋盘井煤矿I020908工作面冲击危险性评价基础上,针对I020908孤岛工作面制定相应的冲击地压防治设计,为工作面回采期间防冲工作的开展提供依据。     

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。     

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...     

孤岛充填工作面初采致冲力学机理探讨

孤岛充填工作面由于要控制采空区顶板下沉而导致工作面煤体支承压力分布变得复杂,造成冲击危险性评估方法不同于常规工作面,为了提供充填回收孤岛煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,以山东某矿孤岛充填工作面为背景,通过对孤岛煤柱覆岩结构及演化特征进行研究,建立了孤岛充填开采条件下“充填体-煤柱-顶板”力学模型,得到了充填工作面超前支承压力估算方法,提出了孤岛充填工作面煤体冲击失稳的判据。研究结果表明:① 采空区充填效果决定了上覆岩层下沉运动的空间以及与两侧采空区覆岩发生水平联动的范围,是影响孤岛煤柱覆岩结构演化特征的关键因素;② 受回采巷道切割及大直径钻孔卸压工程的影响,工作面煤体承载能力呈现明显的区域差异性,弹性承载区煤体是上覆岩层传递载荷的主要承载体,工作面开采边界条件和回采巷道布置方式是影响工作面煤体静态稳定性的主要控制因素;③ 充填材料受到采空区顶板下沉运动中压应力作用下发生压缩变形,当顶板和充填材料达到力学平衡时顶板下沉运动终止,充填材料固结体压缩变形量和弹性模量是影响工作面煤体动态稳定性的主要控制因素;④ 决定孤岛充填工作面冲击危险性的关键因素是工作面弹性承载区煤体静态支承压力和采空区顶板下沉量。针对这类冲击地压的致灾机理,通过煤层注水、高压水压裂及优化工作面布置以降低工作面弹性承载区煤体静态支承压力和提高采空区充填率、优化充填材料固结体压缩性能以减小采空区顶板下沉量等措施,可有效降低孤岛充填工作面的冲击危险性。该研究成果可为类似开采条件下冲击地压的防治提供参考。     

近直立煤层群水平分段开采应力分布与演化特征

为揭示近直立煤层群水平分段综放开采条件下围岩应力分布与动态演化特征,以乌东煤矿南采区B1+2和B3+6工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,对同水平两工作面交替开采的应力分布与动态演化特征开展了研究。结果表明:随开采深度增加,整体上两工作面煤体支承压力峰值不断增大,峰值点不断下移;煤体应力集中峰值呈锯齿状波动增长,应力峰值点下移距离呈阶梯状增长,B3+6工作面优先开采对B1+2煤体起到卸压作用,降低了其应力集中峰值,B3+6煤体应力峰值始终大于B1+2煤体,应力峰值位置始终低于B1+2煤体应力峰值位置;函数拟合得出了应力集中峰值与应力峰值位置与2个工作面开采深度的线性相关关系式;提出了随开采深度增加冲击地压防治方案优化思路。     

保护层开采过程中煤岩损伤与瓦斯渗透性的变化研究

针对煤岩体损伤破坏特征,定义了煤岩体结构损伤变量,建立了相应的弹塑性损伤本构方程,并完成了有限元源程序的二次开发,利用此程序对乌兰煤矿双保护层开采实例进行了计算分析,给出了被保护层损伤程度和渗透性系数的变化规律,计算结果表明：7、8号煤层开采后,被保护2、3号煤层出现张拉损伤,煤层应力显著释放,煤岩体的渗透性急剧提高,有利于瓦斯运移和煤层瓦斯抽采,这与工程实际相吻合。     

特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层及地表移动机理

以窑街矿区三矿地质条件为原型,采用相似材料模型试验方法,研究了特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层移动机理和地表移动规律。结果表明,特厚急倾斜煤层水平分层开采时,浅部开采阶段岩层以应力拱结构控制岩层移动,深部开采阶段岩层以铰接岩梁结构控制岩层移动;根据覆岩破坏形式,将采动岩层移动分为松散岩块区和层状岩层区。揭示了特厚急倾斜煤层水平分层开采具有显著的重复开采和变方向传播的特征;随着工作面自上向下逐层布置回采,地表移动盆地具有向顶板侧扩展和下沉值不断累计的特点,最终形成一个整体的移动盆地。研究结果可为地表及岩层移动预测模型的建立提供依据,从而指导类似条件下煤炭资源的合理开发。