综采工作面回采过上覆集中煤柱及采空区技术

为解决综采工作面在回采过程中过上覆煤层集中煤柱及采空区易出现大面积冒顶事故的问题,以石圪台煤矿31201综采工作面为研究对象,对工作面过上覆煤层集中煤柱及采空区过程中出现的冒顶事故原因进行了分析。结果表明:根据工作面矿压观测情况可知,工作面3次周期来压异常区域均处于上覆22煤层房采区集中煤柱及采空区区域,22煤层房采集中煤柱及采空区导致31201综采工作面出现次生顶板结构,受采动影响22煤层集中煤柱及采空区破坏失稳,形成动载矿压最终产生大面积冒顶事故。针对冒顶事故,通过采取矿压观测、微震监测、岩层内部位移监测、地表观测和上覆集中煤柱爆破等技术手段,对工作面的继续回采提供了安全技术保障。     

浅埋薄间距煤层矿压规律监测分析

以石圪台煤矿12105工作面为开采背景,通过对开采期间支架压力的实时记录,分别对该工作面过上覆综采采空区、集中煤柱、房柱式采空区以及开采末期时的矿压显现作了详细的监测分析,掌握了不同情况下矿压的分布规律。     

近距离煤层综采工作面过上覆采空区煤柱技术研究

针对西山煤电西曲矿14307综采工作面近距离下伏煤层过上覆采空区遗留煤柱时发生动载矿压的安全问题,通过应用水力压裂技术,在高应力区巷道围岩中打设一定数量的钻孔,在水力压裂作用下提前破坏遗留煤柱,减弱煤柱边界承压能力,并在现场采用顶板在线监测、巷道围岩观测、锚杆（索）测力计观测等多种手段进行指导和验证,有效解决近距离煤层综采工作面过上覆采空区煤柱容易发生动压事故的问题。     

房柱式采空区下综采工作面顶板控制技术

以唐渠沟煤矿房柱式采空区下综采工作面顶板管理为背景,利用泄压爆破技术处理房采区集中煤柱,针对爆破对象不同设计了不同的爆破方案并现场进行了实施,结果表明,爆破后地表产生大量超前裂隙,位于煤柱及顶板岩层中的测点发生了不同程度的移动,现场矿压显现不明显,证明22煤煤柱在爆破后已经失稳,从而有效地避免了过煤柱期间冲击矿压灾害的发生,爆破效果显著。     

浅埋深煤层房采区下综采工作面动压控制技术

为解决浅埋深煤层房采区下综采工作面受动载矿压影响的问题,以石圪台煤矿31201工作面为研究对象,在现场观测、微震监测及预测预报、矿压预测预报的基础上分析动载矿压事故发生的机理。结果表明:采场上覆采空区及集中煤柱受采动影响导致应力集中是动载矿压事故发生的基本原因,在矿压观测及微震监测的基础上采用钻探的方法探测集中煤柱分布范围,通过采取集中爆破的措施,从而达到上覆岩层阶段释放能量、动压分次化解的目的,该措施的实施确保工作面顺利通过上覆集中煤柱区域,避免综采工作面发生动载矿压事故。     

房柱式采空区对下分层复采矿压显现的影响规律研究

为了掌握房柱式采空区内非规则煤柱对下分层复采矿压显现的影响规律,采用数值模拟方法对采空区内煤柱的完整度与矿压显现的关系进行研究,采用物理相似模拟的方法对比分析了煤柱在不同完整度条件下复采工作面上覆岩层的运移、破断规律,据此采用理论分析揭示了煤柱完整度和高低位砌体梁结构稳定性对复采矿压的影响机制,并通过现场观测进行了验证。结果表明:房柱式采空区内非规则煤柱对下分层复采矿压显现的影响因素主要有2个:①房柱式采空区内煤柱完整度,其完整度越高,复采时矿压显现越为强烈;②高、低位砌体梁结构的稳定性,当房柱式采空区内为完整煤柱时,在高、低位砌体梁结构的共同作用下,矿压显现极为强烈;但下分层复采过程中低位砌体梁结构容易受到采动影响导致结构滑落失稳,从而使矿压显现的强度大幅降低。现场矿压显现差异化明显,上覆煤柱完整时来压强度超过35 MPa,复采工作面大多可观测到完整顶板;顶板的完整性可作为矿压显现的前兆,一旦发现顶板完整区域,应及时对工作面支架补强并进行超前钻探,利用技术手段弱化完整煤柱,控制矿压显现的强度,防止出现矿井安全事故。研究成果可为类似条件下的矿压防治提供参考。     

综采工作面设计与顶板安全

由于综采工作面布置设计不合理,将会给工作面后期回采造成顶板安全管控困难。以石圪台煤矿3^-1煤层综采工作面布置设计为例,探讨综采工作面宽度与矿压显现关系,对比分析综采工作面过上覆集中煤柱、地表沟谷及空巷等特殊条件下工作面矿压显现规律,结合综采工作面的布置实例,在设计上合理选择工作面宽度,优化工作面布置方式,以减小工作面上覆集中煤柱、地表沟谷和工作面空巷等特殊地质条件对开采的影响。     

同忻矿综放工作面矿压显现分析及控制技术

同忻矿石炭系煤层具有煤层厚、埋藏深、煤层及顶板较坚硬且开采强度大等特点,在开采过程中工作面与端头部位压力大,特别是当石下部炭系工作面过上覆侏罗系遗留煤柱时出现强矿压显现。根据现场矿井实际地质与开采条件,对工作面在煤柱下、采空区下的应力和液压支架的压力进行监测,考察侏罗系煤层采空区及遗留煤柱下支架压力动载冲击演化规律,获得下部煤层开采动载压力增加原理,提出采用注水软化和定向爆破相结合弱化侏罗系残存煤柱技术,有效降低石炭系煤层工作面动载冲击特征。     

31203工作面动载矿压削弱机理研究

综采工作面房采区存在集中煤柱,在房采区下工作面进行开采,通过上覆煤柱时,下工作面会产生动载矿压。以石圪台矿31203工作面为基础,采用理论分析、数值模拟手段对削弱此种动载矿压机理进行了研究,得到上覆集中煤柱超前失稳使得传递至下煤层老顶岩梁的载荷大幅减小,削弱了动载压力的影响。     

浅埋集中煤柱诱发动载矿压机理及防治技术研究

为了防治浅埋煤层综采工作面过上覆集中煤柱期间诱发动载矿压灾害,降低工作面压架风险。以石圪台31203工作面过集中煤柱为研究对象,对动载矿压诱发机理、工作面过煤柱期间的受力特征等进行了分析。结果表明：31煤开采过程中,上覆集中煤柱发生屈服破坏,靠其支撑的顶板岩层随煤柱破坏而发生垮落,当顶板与31煤层顶板同时折断时,极易诱发动载矿压灾害。受到采动应力的影响,工作面过煤柱期间集中煤柱逐渐破坏,应力逐渐释放并向31煤转移,尤其在工作面出煤柱时,煤柱发生瞬间破坏,诱发动载矿压。通过采取预裂爆破、合理控制循环进度等综合防治措施,保证了工作面安全通过集中煤柱,防治效果显著。     

基于ZigBee的综采工作面顶板压力无线监测系统

基于ZigBee协议栈,设计了一种矿井综采工作面矿压无线监测系统。系统通过压力传感器检测工作面顶板压力,经ZigBee无线系统传输至地面上位机并通过LabVIEW自动绘制成压力曲线图,实现综采工作面顶压力的实时采集、测量、无线传输通信功能。     

浅埋近距离煤层开采房式煤柱群动态失稳致灾机制

针对我国西部矿区浅埋近距离煤层房采煤柱下开采时易发生工作面压架、地表台阶塌陷以及矿震灾害的现象，采用物理模拟及数值模拟方法对下煤层工作面采动时上覆房采煤柱群的动态失稳过程及工作面压架机理开展研究。实测统计榆阳区部分矿井本煤层房式开采后，只有当房采煤柱的弹性核区比例大于31%时，房采煤柱才能处于长期稳定。下煤层采后的模拟结果表明:上覆房采煤柱的破坏形式及其失稳次序同其与下煤层工作面相对位置密切相关，房采煤柱依次从工作面开切眼位置、工作面位置、采空区中部位置发生破坏及失稳，且工作面开切眼和工作面位置处煤柱多发生顺向采空区的斜切破坏，而采空区中部煤柱则发生垂向压裂破坏。根据石圪台煤矿数值模拟结果显示，上部2-2煤层房采后煤柱支承应力峰值由原岩应力2.8 MPa增大至12 MPa，应力集中系数为4.28;当下部3-1煤层工作面采后，上覆2-2煤层房采煤柱的支承应力峰值增大至30 MPa，应力集中系数达10.71;下煤层工作面开切眼侧与工作面正上方的房采煤柱呈现垂向不均匀承载特征以及受水平拉伸变形影响，是导致边界处房采煤柱易出现对角斜切破坏模式的主因。两侧边界煤柱失稳后，其顶板岩层瞬间发生整体拉剪破断从而引发矿震，顶板多层岩层以“整体运动”的形式急剧快速下沉并撞击底板，将采空区中部上方的房采煤柱压垮压塌，同时巨大的冲击力进而导致上下煤层间的岩层发生全厚切落，造成下煤层工作面发生切顶压架。实验发现从上覆房采煤柱群首个煤柱发生破坏至整体失稳运动并达到稳定，历时仅约为0.45 s，其中，上下煤层之间的岩层发生全厚切落历时仅约为0.05 s。     

房柱式采空区下长壁工作面覆岩宏观变形特征研究

基于鄂尔多斯矿区房柱式采空区下长壁工作面回采实际情况,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,对该条件下工作面覆岩宏观变形特征进行了研究。结果表明,房柱式采空区下长壁工作面顶板结构呈现上部大结构和下部小结构的特征,大结构和小结构交互影响,导致支架循环末阻力和来压判据较实体煤下和长壁采空区下都大,遗留煤柱下方工作面煤壁处存在应力集中异常区,工作面片帮和切顶危险增加,更易导致采场支架失稳。     

“三软”煤层综放工作面矿压显现特征分析

通过对工作面围岩活动规律、支架与围岩力学关系的理论分析,以及工作面矿压观测,分析了"三软"煤层综放工作面矿压显现规律与特征,指导解决了"三软"煤层综采放顶煤生产中存在的实际问题。     

冲沟地貌近距下位煤层综放面进出煤柱期间顶板结构稳定性研究

针对冲沟地貌条件下近距离煤层群下位煤层综放面进出煤柱期间矿压显现剧烈问题,以上榆泉煤矿9#、10#煤层为工程背景,采用数值模拟方法分析了上位9#煤层遗留煤柱集中应力的分布规律,探究了下位10#煤层综放工作面进出煤柱期间采动应力与煤柱集中应力的叠加效应,结合工作面进出煤柱顶板结构模型,明确了顶板结构失稳方式为回转失稳与滑落失稳,回转角度与岩层断裂度为失稳的关键影响因素,针对顶板块体破坏方式提出煤柱下掘进工艺巷和减小采厚两种的进出煤柱期间压架灾害防治措施。可为冲沟地貌近距离煤层开采顶板控制与灾害防治提供借鉴。     

大采高工作面顶板矿压规律研究

大采高工作面顶板压力大,煤壁前方支承压力集中程度高,容易导致工作面出现煤壁片帮和冒顶现象,工作面矿压显现明显.同时由于加大采高、机械设备重型化,出现了支架-围岩系统控制和支架选型等问题.因此加强顶板矿压观测,分析大采高工作面矿压规律具有十分重要的意义.现以辛置煤矿2-102大采高工作面为研究对象,分析工作面回采期间矿山...     

刀柱式采空区下方近距离煤层综采工作面围岩应力分布规律

刀柱式采空区下方近距离煤层采用综采工艺回采时,刀柱会受到上方岩层垂直应力和下方工作面超前支撑应力的双重影响。同时煤柱将应力传递给下层煤岩体,在下方综采工作面形成应力集中区,对下方工作面顶板的稳定性、支撑压力的分布产生影响。针对唐山沟煤矿刀柱式采空区下方12#煤层的回采实际,研究刀柱下方综采工作面顶板应力分布规律,为回采巷道支护设计以及支架选型提供理论依据。     

残留煤柱综合机械化固体充填复采采场稳定性分析

利用传统房柱式或短壁方法开采的矿区,采空区遗留大量呆滞煤炭资源,同时煤炭开采还向地面排放大量固体废弃物,造成环境污染和占用土地等危害,开发老采空区残留煤柱综合机械化固体充填复采技术是解决上述问题的主要途径之一.以房柱式充填采矿方法为背景,建立了表征采空区内矿柱和充填物支撑顶板的弹性板柱力学模型,研究顶板不同阶段下沉的力学过程.通过数值计算从能量观点对充填采场的矿压显现规律、煤柱受力及其破坏特点进行了探讨.研究表明:当煤柱的有效承载面积逐渐减小时,单一煤柱的失效将使载荷转移到邻近煤柱上并引起相邻煤柱过载,房柱式充填开采不存在直接顶及基本顶周期来压现象,煤柱内部应力受回收顺序影响较小.采场最大下沉值减少了30%～60%,充填后最大能量密度值是未充填情况下的0.86倍.     

房采采空区上方近距煤层反程序开采数值仿真

基于神东矿区寸草塔矿的近距煤层赋存条件,应用ANSYS仿真方法研究以往房采采空区上方的近距煤层反程序开采的可行性.其主要结论是:(1)下部2-2上煤房柱开采后,留设6m煤柱稳定,其顶板稳定未垮落;(2)2-1中煤层可用反程序长壁开采;(3)2-1中煤层长壁开采时,底板保持稳定;(4)2-1煤层开采时,地表最大下沉613...     

深部开采矿井矿压异常显现研究

为了研究济三煤矿6304工作面在回采过程中的矿压异常显现现象,在矿压观测的基础上,通过理论分析和研究的方法,掌握了该工作面矿压异常显现特征。指出了该工作面矿压异常显现区域,基本顶垮落步距、煤厚、辅助运输巷沿空留巷、断层、富水顶板、开采深度是该工作面发生矿压异常显现的主要原因。工作面加快工作面推进速度、支架初撑力不低于3 389 kN可以有效确保深部开采矿压异常区域的安全生产。