连续建筑物下压煤条带开采技术

以余吾煤业齐村下压煤为实验目的,采用理论计算、地表移动、数值模拟、变形预计,对齐村下压煤条带开采采留宽度的安全范围、不同煤柱开采方案、煤柱稳定性、以及开采引起的地表沉降预测进行了分析,分析结果表明,余吾煤业村庄下压煤采用条带开采是可行的,提高了煤炭资源的采出率,延长服务年限,成功实现村庄不搬迁情况下煤炭资源的安全开采。     

岱庄煤矿条带煤柱矸石膏体充填开采地表沉陷研究

 摘要：针对岱庄煤矿村庄压煤严重,矿井服务年限缩短,而传统条带法开采后遗留条带煤柱储量丰富的现状,根据国内煤矿膏体充填开采技术发展水平和煤矿绿色开采的发展要求,在分析现有建筑物下开采技术途径的基础上提出了采用矸石膏体充填材料充填进行建筑物下遗留条带煤柱开采, 通过对矸石膏体充填开采地表沉陷控制原理的分析研究,实施了建筑物下矸石膏体充填开采,并对地表沉陷进行了预计实测。该技术项目的研究将为我国“三下”压煤条带煤柱回收及矸石井下利用提供了前沿技术开发思路,对解放村庄下呆滞煤炭资源,提高资源回采率和经济效益,实现企业的可持续发展,具有重要的现实意义。截至2011年6月30日,已累计回收条带煤柱560m,置换原煤23.1万t,地表最大下沉量只有35 mm,远远小于原设计预计的300-400mm,地表变形控制效果非常好。     

建筑物下深部煤层二次条带开采研究

为解决林西矿建筑物下煤炭资源回收的问题,结合其埋深大、顶板坚硬的地质条件,提出先采用较小采宽和较大留宽进行条带开采,等地表变形稳定后,对条带开采的保留煤柱进行二次条带开采.以关键层理论为基础,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法研究了条带开采和二次条带开采;得出以亚关键层1为开采设计依据;确定了条带开采方案,采宽60 m,留宽120m;二次条带开采时采用窄煤柱沿空掘巷,采宽60 m,留宽55 m.研究结果表明:亚关键层1控制着地表下沉变形;条带开采和二次条带开采引起的地表变形对建筑物的损坏均在Ⅰ级损坏内.在林西矿九东区域进行了工业性试验,取得了较好的效果.     

大采深条带开采地表移动和变形的预计

条带开采是进行建筑物下采煤时限制地表变形的措施之一,深部开采地表移动和变形规律与一般地质采矿条件下的地表移动规律相比发生了较大改变.以极不充分务带开采地表沉陷理论为基础,以林南仓矿实测资料为依据,对开采区域-650水平深部条带开采进行了预计,预计下沉的最大偏差为68mm,预计下沉中误差为39mm,远远小于经验公式预计下沉的最大偏差319mm和预计下沉中误差217mm.表明基于极不充分开采的地表沉陷预计理论改善了预计精度,对于研究深部条带开采地表移动和变形的规律,解放建筑物下压煤,实现煤炭资源的可持续发展具有重要意义.     

深部极不充分采动条件下地表移动特征观测分析

为了提高深部条带开采的生产效率,更好地保护地表形态及建筑物,利用鹤煤九矿深部25采区开掘一个工作面后的观测数据,分析总结出深部极不充分开采条件下地表移动特征的主要结论如下:地表下沉值很小,而全采情况下的最大下沉值是极不充分采动条件下近10倍;地表移动影响范围和全采情况下相差不大,地表下沉盆地十分平缓;地表下沉盆地的拐点一般偏向煤柱一侧,而不是采空区一侧,地表水平压缩变形的范围将延伸到采空区的外侧;时间影响因素表现在地表移动活跃期不存在(下沉速度不大于50mm/月)、地表移动期推迟、不存在超前影响角等。该基本规律适用于类似地质条件下的深部开采矿井,对以后进行深部"三下"压煤开采设计具有指导作用。     

建筑物下条采设计方法研究

 为了最大限度的开发利用建筑物下煤炭资源,同时保护地表建筑物免受采动破坏,本文以微山某矿为例,对建筑物下煤炭开采方案进行了研究。根据地质采矿条件,设计了地表建筑物保护煤柱,对保护煤柱内的煤炭资源设计了条带开采方案。在保证煤柱稳定性和采出率的基础上,确定了条带开采采留宽及布置方法,采用概率积分法计算了条带开采后地表移动和变形大小。研究表明,所设计的条带开采方案可以有效保护地表建筑物,在保证建筑物安全的同时提高了采出率,为该矿开采建筑物下压煤问题找到了一种技术可行、经济合理的途径。     

高速公路保护煤柱留设及压煤开采评价

随着高速公路的快速发展,高速公路下压煤资源成为"三下开采"中重要的一部分。针对高速公路保护煤柱的压煤资源,结合高速公路的特点及相关规范中关于公路路基、路面容许变形值的要求,分析评价了条带开采和充填开采公路保护煤柱的可行性,并就具体工程实例预计了其地表变形值。结果显示,在公路容许变形范围内,充填开采和条带开采可以开采回收高速公路保护煤柱的部分资源,提高资源开采回收率,可为公路下压煤开采提供有益借鉴。     

西马煤矿村庄下条带开采方案设计与应用

为解决西马煤矿北二采区村庄下压煤问题,对压煤区域进行合理开采以减小多煤层多次采动对地表影响。以村下采区12~#煤层地质条件为基础,应用压力拱理论确定村下压煤条带开采方案,并对条带煤柱采宽与留宽进行合理设计以保证煤柱获得长期安全性和稳定性。同时,应用FLAC~(3D)程序对开采区域地层稳定性进行数值模拟分析,揭示开采过程覆岩移动规律和蠕变变形特征。分析结果表明:随着时间的推移,地表沉降变形趋于稳定,设计开采区域采空区上覆岩层应力场分布重新达到平衡且整体处于稳定状态。     

深部全煤柱间歇开采数值模拟研究

为解决建筑物下深部压煤量较大,煤炭资源回采率低的问题,利用深部开采地表不易达到充分采动的原理,结合条带开采与全柱开采的优点,提出建筑物下深部压煤全煤柱间歇开采技术。结果表明:利用全煤柱间歇开采技术进行深部煤层开采,能充分利用极不充分采动地表变形较小的特点,使建筑物只受第一阶段的静态变形和全柱联合开采阶段的动态变形影响,地表动态变形及最终变形量均较小,减轻或消除了采动对地面受护对象的损害。     

建筑物下残煤安全复采设计及应用

为了解决西安矿老矿区资源枯竭、建筑物下残留煤柱遗存问题,采用概率积分法计算了16个残煤块段20个工况开采后的地表移动变形,分析了不同开采工况对地表建筑物的影响,优化设计了残煤开采工作面.通过对距离较近的块段留设煤柱,对尺寸较大的块段采用条带开采,对个别地表变形较大区域的建筑物预先加固,实现了西安矿六采区残煤不迁村开采,...     

建筑物下压煤条带煤柱巷柱式加固技术及应用

为了提高条带开采的采出率,可采取巷柱式加固煤柱、减小留宽的方法。通过数值模拟分析,揭示了巷柱式条带煤柱可以优化条带开采方案和煤柱加固方案,研究结果表明煤柱加固能减少留设煤柱的宽度,提高条带开采采出率。结合国内某矿特殊的地质采矿条件和巷柱式煤柱加固思想,在试验区采用拱棚木垛联合加固技术,木垛与棚架组成的巷柱式加固宽度1.5 m,间距2 m。通过井下煤柱位移监测和地表变形监测数据分析可知,井下巷柱式加固体最大竖向位移为361 mm,地表最大下沉值217 mm。煤柱加固有效地防止煤壁的破坏,地表变形得到了一定的控制,确保了建（构）筑物的安全使用。因此,巷柱式煤柱加固思想能为建筑物下采煤提供重要的途径和借鉴。     

条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律研究

为了对条带开采煤柱支承压力与塑性区分布规律进行研究,采用理论分析、数值模拟及现场监测的方法,通过考虑采空区上覆煤岩体成拱效应,确定出煤柱支承压力分布情况.结合煤柱支承压力分布情况,根据玉华煤矿工程条件,采用ANSYS15.0软件模拟计算不同采空区宽度(100～260 m)、不同工作面埋深(400～600 m)的煤柱最大...     

固体充填条带开采采宽与留宽优化设计

针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明：当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。     

许厂煤矿矸石置换充填开采模式研究

 针对许厂煤矿面临的村庄建筑物下压煤、矿井上下矸石大量堆积等问题,提出了在煤柱中掘进巷道并利用矸石回填以置换开采出部分条带煤柱的新技术。在条带开采后所留设得大煤柱中集中布置2条宽4.0m、高5.0m得矸石充填巷,巷间煤柱宽4.0m,利用井下产生的矸石对该巷道进行回填。通过对充填巷道围岩变形监测,测得两帮移近量最大为20mm,顶底板移近量最大为17mm;配合地表运动监测分析得出,地表下沉效果不明显,可保证地表建筑物的变形在I级变形之内。     

超长综放面开采地表移动变形规律的实测研究

为研究超长综放工作面开采条件下地表移动变形规律,指导矿井生产,在兴隆庄煤矿4326超长综放工作面上方设立了地表移动观测站。通过对观测资料的分析研究,获得了该区条件下超长综放工作面开采时的地表移动变形规律和有关参数,给出了煤柱上方的概率积分法预计结果修正公式,并与普通综放面岩移参数进行了对比分析。     

基于板破坏理论的条带开采中采宽的确定

为了确定赵庄二号井煤矿"三下"压煤回采的条带开采尺寸,在保证安全的前提下尽可能多的解放呆滞煤量。以试采区为例,在确定关键承载层的基础上通过Marcus修正简算式和RFPA数值模拟相结合的研究方法对条带开采中的采宽进行分析研究,在试采区实施了条带开采,并对地表沉陷进行了实测。     

基于FLAC3D的条带开采煤柱稳定性分析

为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明:随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形—平台形—拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

薄煤层墩柱充填采煤试验研究

为了控制王庄煤矿薄煤层开采时的地表沉陷,本文通过物理模拟、试验测试和工程实践手段研究了墩柱充填开采技术的地表沉陷控制效果。结果表明:模拟试验中的地表下沉系数为0.125,王庄煤矿应用墩柱充填开采技术后的地表下沉系数为0.057,均小于砖混建筑物一级损坏允许值。墩柱充填开采技术有效控制了王庄煤矿地表沉陷。     

基于关键层理论的建筑物下条带开采技术

为解决西细庄矿建筑物下煤炭资源回收的问题,结合其实际地质条件,运用关键层理论计算出5煤覆岩关键层的位置及其破断距;由于主关键层离地表较近,以亚关键层2为设计依据,确定了条带开采的采宽不大于70 m;结合采出率对条带开采的影响,提出了条带开采方案,并运用煤柱强度相关理论对其进行稳定性校验。运用理论分析和数值模拟对所提方案的煤柱应力和地表变形进行分析,并根据模拟结果确定出了合理的条带开采方案。     

常村煤矿铁路下采煤可行性技术方案研究

在常村煤矿南三采取范围内,郭庄煤矿铁路专用线斜穿采区两个综采工作面,由于综放面开采强度大,煤层回采后地面将出现一定的沉陷变形,势必给铁路专用线的安全行车带来一定隐患。通过对地表沉陷、采动影响、经济效益的分析,确定了常村煤矿铁路下采煤可行性方案。