高强度开采覆岩地表破坏及防控技术现状与进展

随着我国煤矿开采技术与装备水平的提升,煤矿生产集约化、智能化程度越来越高,以综采放顶煤、大采高支架为代表的高强度开采工作面日趋增多,研究高强度开采覆岩与地表破坏等负外部影响及其防控技术对于实现矿区资源开发与生态环境协调发展具有重要意义。在分析了煤矿高强度开采定义及其主要技术特征的基础上,阐述了长壁高强度开采引起的覆岩破坏规律研究现状及其进展,包括覆岩破坏高度理论分析、覆岩破坏充分采动及其判据、覆岩破坏高度计算方法以及覆岩"两带"破坏模式及其形成机理等,主要研究了覆岩破坏传递过程,提出了基于覆岩破坏传递过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法,揭示了高强度开采覆岩"两带"破坏模式的形成机制。其次,基于大量高强度开采工作面地表岩移实测资料,从高强度开采地表裂缝特征及地表移动变形特征等方面总结了我国煤矿高强度开采引起的地表变形破坏规律及其研究进展,阐述了高强度开采对覆岩与地表水资源、土地资源、地表生态环境、建(构)筑物等方面的负外部影响;基于高强度开采诱发的负外部影响,分析了我国高强度开采覆岩与地表破坏预防和控制技术及其进展,提出了煤矿高强度开采采动损坏的防控思路。研究认为我国煤炭高强...     

基于绿色开采的高强度开采定义及其指标体系研究

高强度开采工作面尺寸大、推进速度快、煤层厚度大、埋深小,造成的岩层与地表移动变形破坏和环境影响比一般地质采矿条件下更为严重。目前对高强度开采的定义研究仅侧重于工作面尺寸、推进速度、采厚、产量和效率等采矿技术指标,没有考虑高强度开采引起的岩层与地表破坏等负外部性问题。基于绿色开采理念,在研究国内外高强度开采现状及特征的基础上,提出了以"采矿技术指标"+"负外部性"为框架的高强度开采科学定义,并给出了高强度开采定义的评价指标体系。该定义及指标体系更全面准确描述了高强度开采的科学内涵、采矿技术特征及负外部性影响,为准确评判高强度开采提供了科学依据。     

煤矿高强度长壁开采覆岩破坏充分采动及其判据

煤矿长壁开采引起的覆岩破坏高度对于水体下采煤、保水开采以及瓦斯治理的解放层开采等均具有重要意义。采用理论分析和数值模拟方法对煤矿高强度长壁开采引起的覆岩破坏高度及其达到覆岩破坏充分采动的判据进行了研究。基于覆岩破坏充分采动的定义,分析了覆岩破坏充分采动的特征及其影响因素,包括工作面开采厚度、开采尺寸(走向、倾向长度)、开采深度与覆岩岩性;提出了以"梯形-面积""四棱台-体积"为依据的覆岩破坏充分采动理论判别方法,并将煤矿长壁开采三维覆岩破坏及地表下沉简化为4类采动影响体积(采空区长方体体积、上覆岩层预破坏四棱台体积、覆岩破坏后的体积与地表下沉体积)之间的关系,得到了工作面达到覆岩破坏充分采动时的覆岩破坏高度理论表达式与覆岩"两带"破坏模式的判别式;基于某高强度开采工作面,建立并校核了考虑现场最大、最小水平主应力方向与工作面推进方向夹角的三维数值模型,采用离散元数值模拟方法分析了高强度开采工作面不同开采厚度、开采尺寸与开采深度对覆岩破坏充分采动的影响。结果表明:高强度长壁开采工作面达到覆岩破坏充分采动时的推进距离与工作面倾向长度、深厚比成反比,研究给出了高强度长壁开采覆岩破坏充分采动的判...     

冬瓜山铜矿岩层破坏的地质因素及控制措施

针对冬瓜山铜矿深部开采,从地质特征与采矿方法、工程布置和回采工艺之间的关系论证合理的采矿设计;针对开采中揭露的岩体地压现象,分析采区构造型岩体破坏和应力型岩体破坏特征。研究表明,在开采设计中地质因素与采矿的合理关系是岩体稳固性控制的有效措施;顶板主要为构造型破坏而底板主要为应力型破坏,较大规模构造型破坏呈局部性特征,采...     

积水采空区下厚煤层综放开采技术

应用煤层开采覆岩破坏理论,从煤层与上覆采空区空间关系出发,研究综放开采的可行性和安全开采技术方案。分析了新疆库车某矿1005工作面地质采矿条件,类比国内类似条件综放开采实测资料预计其覆岩破坏高度,研究厚煤层综放开采对覆岩含水层尤其是积水采空区的影响,评价积水采空区下综放开采的可靠性,提出"物探探查、钻探验证、疏干再采"的技术方案,最终实现该工作面的安全开采。     

中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望

中国是世界上少有的以煤炭作为主要能源的国家之一,煤炭产量已经超过了世界总产量的三分之一,与煤炭生产相关的资源破坏、环境损害以及生产事故现象十分突出,因而我国学者率先提出了实现煤炭资源绿色开采的理念和科学研究与技术框架,继而又提出了实现科学采矿的学术观点.本文从煤炭资源绿色开采的内涵与框架、采动岩体结构理论和采动岩体渗流理论等方面较为系统地论述了煤炭资源绿色开采基础研究方面取得的主要进展;以煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等技术开发成果,综述了在突破传统采煤技术理念上的煤炭资源绿色开采技术方面取得的重要进展;从实现煤炭资源绿色开采应重视的基础科学研究、重点技术攻关、政府应履行的职能以及国家立法等方面对今后相关研究与技术开发工作作了简单展望.     

晋城矿区单一厚煤层开采条件下地面采动井抽采工艺及效果分析

通过对山西晋城矿区单一厚煤层开采条件下地面采动井的地面和矿井采煤条件的分析,并结合瓦斯含量与分布特征,本文提出了适应本矿区单一厚煤层开采条件下地面采动井的工艺设计三原则,包括钻孔不易受采动破坏、孔距要合理和地面环境有利三个方面的因素。根据本矿区地质条件提出了新的完井工艺设计方案,一方面采用局部固井方式来缓解因地层移动导致套管的破坏,另一方面通过增设悬挂器装置来防止地面采动井工艺结构的破坏。通过抽采实验井的抽采效果分析及技术和经济可行性评价,得知晋城矿区单一厚煤层开采条件下地面采动井产出效益和成本基本相抵。     

我国采煤自动化工作面现状与发展趋势分析

基于我国采煤工作面自动化技术发展现状,探讨了现有的薄及中厚煤层自动化开采模式,分析了其关键技术、存在的问题,研究了在厚煤层大采高综采或巨厚煤层大采高综放工作面实现自动化开采的可行性,认为基于信息技术和高强度开采为主要特征的厚煤层大采高自动化工作面将是我国煤炭工业未来的主要发展方向。     

工业广场煤柱开采对井筒影响分析

资源枯竭矿井对工业广场煤柱的回收将不可避免地对井筒造成采动影响。文中分析总结了井筒采动变形破坏的影响因素,并结合地质采矿条件,对某矿工业广场煤柱采用条带矸石充填开采引起的井筒偏斜、竖向变形及径向变形进行了预计;分析了采动对井筒的影响;可为其他矿区井筒煤柱回采提供参考。     

不同覆岩类型高强度采动裂隙发育特征对比研究

覆岩破坏裂隙发育高度是矿井顶板突水预测及防治的关键要素,而覆岩强度类型和开采强度是覆岩破坏裂隙发育特征的主要影响因素。对覆岩破坏高度进行预计时,覆岩类型划分标准和采煤方法对应的经验公式选择非常重要。采用钻孔冲洗液消耗量和钻孔电视观测相结合的方法,测得了坚硬和软弱地层高强度开采条件下覆岩破坏裂隙发育特征,得出坚硬岩层采动裂隙发育,冲洗液消耗量变化断断续续或者完全漏失,且岩层断裂倾角大,引起岩层采动传播影响角较大。软弱地层遇水易软化、塌孔,钻孔电视成像较为模糊,垮落带难以观测,需采用综合方法进行"两带"顶点的判别。对于近距离特厚煤层开采,下层煤垮落带高度波及到上层煤采空区时,需采用综合采厚计算下分层的导水裂缝带发育高度,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》中综合采厚公式已不适用。为此通过构建近距离特厚煤层开采垮落带高度与层间距关系数学模型,提出了适合该地质条件的综合采厚计算公式,由于受煤层间距的影响使综合垮落带高度增大,并且上组煤对综合采厚影响较小,造成垮采比明显增大,得出坚硬顶板高强度开采综合垮采比为9.39～9.62,裂采比大于17.80,约为软弱覆岩的2倍,表明覆岩...     

厚煤层综放开采设备选型及配套探讨研究

在分析影响综采放顶煤工艺设备配套及选型因素的前提下,对厚煤层采用综采放顶煤技术的主要设备进行选型分析,确定出选型要求和原则,特别总结出了三种不同煤层地质条件(急倾斜特厚煤层、缓倾斜中硬厚煤层、倾斜厚煤层)综放开采液压支架的选型原则;阐述了综放工作面主要设备配套要求,可为厚煤层综放开采设备选型及配套提供参考.     

综放开采是解决厚煤层开采难题的有效途径

我国厚煤层储量丰富，但是其赋存条件复杂，如何有效地解决我国厚煤层开采技术难题，一直是采矿专家们关注的问题。20多年来，在我国发展成熟的综合机械化放顶煤开采技术，以其技术先进、投资少、消耗少、效率高、安全性好的五大特点，将厚煤层的储量优势转化为经济优势，已成为我国厚煤层采煤方法改革和解决难采厚煤层技术难题的有效途径，取得了显的技术经济效果。介绍综放技术在解决我国不同矿区难采厚煤层的应用情况及其取得的技术效果。     

砂墩子矿井4-煤采煤方法与设备选型设计研究

针对砂墩子矿井4-1号煤层赋存和开采技术条件,分析了分层开采、大采高综采和综放开采的适用性,总结了各采煤方法的优缺点,最终确定采用综放开采,同时分析了4-1号煤层的顶煤冒放性|并根据规范要求对综放工作面的液压支架、采煤机、刮板输送机等主要设备选型计算进行了设计研究。开采实践证明,综采放顶煤采煤法适用于砂墩子矿井4-1煤层条件,工作面选取的配套设备合理适宜,实现了“一井一面”的高产高效矿井生产模式,为三道岭矿区4-1煤开采提供了指导和借鉴意义。     

三交河煤矿厚煤层最优采煤方法选择

结合三交河煤矿2#煤层合并区域的生产地质条件,通过建立经济效益比较模型,从技术、经济效益2个方面进行深入分析,得出结论:大采高综采方法能够有效提高矿井规模和经济效益,为厚煤层安全高效回采方法的选择提供借鉴。     

急倾斜厚煤层短壁综采矿压显现规律研究

 急倾斜厚煤层短壁综采工作面与普通长壁综采面矿压显现规律有差别。本文针对木城涧煤矿急倾斜厚煤层短壁开采特殊地质和技术条件,在广泛调研和现场实测的基础上,应用理论分析、数值计算等研究方法,系统地探讨了复杂难采厚煤层工作面的矿压显现规律,确定了急倾厚斜煤层短壁工作面合理的支架工作阻力及超前支护距离。并对现场应用效果进行分析,为类似矿山急倾斜厚煤层的开采提供了工程实践技术依据。     

承压水体上岩浆岩底板采动效应的数值分析

为防治卧龙煤矿首采区的底板突水,根据首采区煤层底板地质特征,分析了底板岩浆岩岩性及其组合特征,考查了太原组灰岩水的富水性和水压情况,并采用了应变软化本构关系,建立地质力学模型.运用快速拉格朗日元法对承压水体上底板的采动效应进行了数值模拟,分析了应力、位移场,确定10煤回采底板破坏深度为13 m.结果表明底板导水裂隙带深...     

含水层下开采方案优选的集对分析同一度方法

采用集对分析同一度方法,以某矿第四系巨厚松散含水层下煤炭开采为例,根据可供选择的7种开采方案,优选出防水煤岩柱高度设计值、月度产量、吨煤开采成本、采出率4个评价指标,对这4个评价指标进行综合分析,确定出一个最优评价集,并详细论述了各个方案与最优评价集的贴近度计算过程,选取贴近度值最大的方案作为最佳方案,确定了不同防水煤岩柱高度下对应的最优开采方案,作为六采区内各区段煤层开采方案的依据。     

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。     

云冈煤矿8615-1工作面采动裂隙演化规律研究

根据云冈煤矿8615^-1大采高工作面煤层赋存情况和开采技术条件,构建FLAC^3D数值模型,通过设置边界条件,研究了厚煤层大采高工作面随着开采距离不断增加采场上覆岩层的应力场、位移场和围岩破坏规律。研究结果能够指导厚煤层大采高工作面开展采场围岩控制。     

梁北煤矿厚煤层综采工作面设备选型与配套研究

根据梁北煤矿煤层地质条件,进行了300万t/a综采工作面设备的选型与配套研究。开采实践表明,梁北矿此厚煤层综采工作面设备选型合理、性能优越,总体配套性能很好地适应本矿地质条件,达到了生产安全,高产高效的集约化目的。