浅埋近距离煤层工作面过上覆房柱采空区微震监测

采用微震监测技术,对浅埋近距离煤层群综采工作面过上覆房柱采空区过程中,房柱采空区煤柱卸压预爆影响范围、微震事件能量区域分布特征、工作面超前支撑压力影响范围进行了监测。     

浅埋煤层综采工作面区段煤柱支承压力监测分析

以四台矿8715综采面为工程背景,根据设计的煤柱相对应支承压力监测方案进行现场监测,结合煤柱对应支承压力的实测数据和松动圈钻孔电视探测仪的探测,分析了浅埋煤层条件下的综采面区段煤柱的塑性区范围和松动区范围。结果表明:14号煤层区段煤柱的塑性区宽度为4m,合理的煤柱尺寸为18m,原煤柱宽度20m,可优化减小2m。     

浅埋煤层综采工作面煤柱尺寸优化研究

为提高煤炭回采率,采用现场实测方法对陕北煤矿4-2煤区段煤柱的合理尺寸进行了研究。分析表明,煤柱基本处于弹性或塑性状态,未达到其破坏极限值以致形成松动区,现有的煤柱尺寸存在富余。结合煤柱宽度理论知识,提出在保持原有支护方案不变的条件下,将煤柱尺寸由19.2 m缩减为17.4 m的煤柱尺寸优化方案,并运用FLAC数值计算方法验证了煤柱宽度优化后的可行性。     

浅埋煤层综放工作面区段煤柱优化设计研究

潞安集团黑龙煤业综放工作面区段保护煤柱宽度为30.0 m,为减小护巷煤柱宽度,通过理论分析和数值模拟得出煤柱宽度可缩小至15～17 m.后续生产实践中,2103与2105工作面间区段煤柱调整为17.0 m,现场矿压观测结果表明,该煤柱尺寸在维护巷道围岩稳定的同时,提高了工作面采出率,现场应用效果良好。     

浅埋工作面区段煤柱留设尺寸优化研究

为了掌握浅埋煤层矿压变化规律,同时解决因煤柱留设不合理而造成的煤炭资源浪费问题,以榆林双山煤矿308工作面与306工作面为工程背景,通过理论计算、数值模拟及工业性试验等方法,对306工作面区段煤柱合理留设尺寸展开研究。研究结果表明：极限平衡理论分析得出,煤柱内部弹性核区的宽度为3.8 m,区段煤柱极限宽度为11.4 m;数值模拟结果与现场实测数据相吻合。结合工作面实际生产地质条件,确定306工作面合理煤柱留设尺寸为11.5 m,并提出相应的巷道围岩支护方案。研究成果为浅埋煤层区段煤柱的尺寸留设提供了理论支持和技术指导,有助于有效提高煤炭回采率。     

浅埋深综采工作面区段煤柱宽度优化研究

为了减小盘区开采区段煤柱宽度,提高盘区采出率,采用现场观测的方法,分析了原留设20 m宽区段煤柱时,经上下工作面2次回采,动压作用下巷道顶板最大位移56 mm,两帮最大移近量45 mm,为进一步减小护巷煤柱宽,在原有支护方式不变的条件下,优化确定合理煤柱宽度,采用数值计算方法,模拟不同宽度煤柱巷道变形特征,计算显示留12 m宽度煤柱巷道能够保持稳定。工程实践表明,掘进与回采期间顶板下沉量累计112 mm,两帮移近量累计106 mm,巷道变形控制在许可范围之内,煤柱也始终处于稳定,满足了安全生产要求,多采出煤炭7万t。     

浅埋工作面顶板预裂爆破分形力学与模拟分析

针对纳林庙二号井621-02浅埋工作面采用"直线"炮孔预裂爆破后,在基本顶初次断裂时产生强烈的矿压显现现象,基于对顶板预裂爆破机理和炮孔布置的分形几何理论分析,给出了不同炮孔布置方式的分形维数表达式,计算出"三角形"布置炮孔的分形维数为1.15,显著大于"直线"布置炮孔的分形维数1.0。据此提出了"三角形"布置炮孔预裂爆破的改进方案,利用有限元非线性动力学软件LS-DYNA对2种爆破方案的Mises应力演化规律进行数值模拟分析,结果表明:改进方案反射应力波的做功效果更好,应力波的衰减更慢,有利于爆炸产生的能量更充分地去破碎岩石。     

煤柱稳定性的微震监测研究

 为了监测李雅庄煤矿深部采区采场及覆岩运动,建立了SOS监测系统,采用“D值理论”方法,在李雅庄煤矿深部采区布设11个监测台站,给出了井下波速测定方法,对李雅庄煤矿深部采区工作面覆岩运动进行研究,发现受采动影响工作面煤柱及覆岩在高应力作用下,发生大量微震事件,煤柱表现出不稳定性。根据覆岩的层状结构建立了煤柱及其顶板覆岩的力学模型,分析了煤柱覆岩破坏的机理。利用微震系统监测煤柱及顶底板岩层活动,为煤柱的稳定性进行了评价。     

神府矿区浅埋煤层工作面煤柱稳定性评价

煤柱的稳定性是决定老(采)空区安全的重要因素之一。为了评价浅埋煤层工作面区段防水煤柱的稳定性,以郭家湾煤矿51103首采工作面为例,采用室内试验、现场实测、理论分析、数学建模等方法对其煤柱特征、留设尺寸进行综合分析研究。结果表明:煤柱屈服区宽度为4.3m,水压破坏区宽度为6.8m,有效隔水区宽度为8.4m。工作面煤柱高度按照5.0m考虑,根据Bieniawski煤柱强度理论及相关判别指标,所留设的煤柱处于绝对安全稳定状态,由此证明,在51104相邻工作面开采期间51103工作面留设的区段防水煤柱可以保持稳定。     

浅埋煤层孤岛工作面区段煤柱宽度优化

为了掌握浅埋煤层矿压变化规律,同时解决因煤柱留设不合理而造成的煤炭资源浪费问题,以榆林双山煤矿308工作面与306工作面为工程背景,通过理论计算、数值模拟及工业性试验等方法,对306工作面区段煤柱合理留设尺寸展开研究。研究结果表明：极限平衡理论分析得出,煤柱内部弹性核区的宽度为3.8 m,区段煤柱极限宽度为11.4 m;数值模拟结果与现场实测数据相吻合。结合工作面实际生产地质条件,确定306工作面合理煤柱留设尺寸为11.5 m,并提出相应的巷道围岩支护方案。研究成果为浅埋煤层区段煤柱的尺寸留设提供了理论支持和技术指导,有助于有效提高煤炭回采率。

     

浅埋大采高工作面顺槽煤柱优化研究

以某矿浅埋大采高14204综采工作面为工程背景,对顺槽预留煤柱合理宽度进行研究。结果表明:当预留煤柱宽度由19.2 m优化到17.2 m时,煤柱的弹性核宽度、煤柱支承压力分布及顺槽变形没有发生太大变化,且能够保证工作面回采过后煤柱及辅运顺槽的安全稳定。     

浅埋房式采空区集中煤柱下综采动载控制研究

石圪台煤矿31201综采工作面过上方房式采空区集中煤柱后,上煤层顶板运动造成下煤层综采面大量支架压死。通过建立过煤柱阶段覆岩结构模型,推导出工作面在出煤柱时的结构必然失稳是动载力源,辅以数值模拟揭示了动载矿压大于支架工作阻力的压架机理,由此提出预先爆破煤柱、释放岩层能量的治理方案。同步进行地面钻孔位移监测、从地面和井下钻孔布置传感器进行微震监测,掌握矿压显现特征,预警了动压危险。地表钻孔窥视说明了过煤柱动载显然要大于进入煤柱期间的动载,多点位移观测和微震观测说明预警爆破措施可有效防治动载矿压。     

基于微震监测的浅埋矿山地压活动规律研究

我国民采矿山的矿体埋藏浅、空区分布复杂,地压灾害事故时有发生。针对传统地压监测手段存在的缺陷,将微震监测系统应用于浅埋矿山,并对地压活动规律及灾害预测进行研究。结果表明,微震监测系统能够三维实时反应井下地压活动状况,据此可有效识别和圈定地压活动风险区域,对于矿山安全生产具有一定的参考价值。     

浅埋近距煤层煤柱集中应力传递规律分析

为探究浅埋近距煤层开采上煤层区段煤柱底板集中应力传递规律,以及下煤层煤柱集中应力控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层与2-2煤层开采为背景,结合理论分析、数值模拟及工程实践,建立上煤柱底板集中应力计算模型,揭示上煤层煤柱底板集中应力分布规律,提出基于下煤柱集中应力控制的煤柱错距确定方法.研究表明,随着上煤柱底板深度增加,煤柱正下方的垂直应力呈降速减小,水平应力分布曲线由1个峰值演化为2个峰值,且峰值应力位置向煤柱两端扩散.建立下煤柱集中应力控制的煤柱错距模型,提出煤柱错距确定方法,为控制重复采动下煤柱的集中应力,下煤层巷道应布置在上煤柱向下传递的高应力区范围之外.合理的煤柱错距主要与基岩、土层性质及层间距等因素有关,其随基岩和土层厚度的变化呈正相关,基岩(土层)厚度每增加10 m,煤柱错距应增大1.123 m(0.987 m);煤柱错距随层间距的变化曲线呈"抛物线",层间距小于35 m时,煤柱错距随层间距增大呈降速增加趋势,层间距越小,其变化对合理错距的影响越显著,层间距35～45 m时,煤柱错距随层间距增大而减小.通过开采实例对煤柱错距模型进行验证,结合理论模型计算和数值模拟,柠条塔煤矿两煤层合理煤柱错距应大于20 m.研究结果可为浅埋近距煤层开采的煤柱减压提供新思路.     

微震监测评价卸压爆破效果的方法

采用时-频分析技术,研究了徐州三河尖煤矿9202冲击矿压高危险工作面开采过程中卸压爆破微震信号的频谱特性,通过对微震信号的谱特性分析,进行卸压爆破效果的评价,从而为冲击矿压灾害动态防治效果的有效检验提供一条新方法。     

小煤柱综放工作面深孔预裂爆破分析

柳巷煤矿30105综放工作面与上一采区之间留设的煤柱为7m,本工作面初采时,采用产气具深孔预裂爆破切顶,加速了工作面老顶垮落,产生直接经济效益2370万元,降低了冲击波危害程度。     

浅埋深工作面区段煤柱合理留设的探讨

为了提高矿井煤炭资源采出率,根据三不拉矿井的浅埋深、厚风积沙层、薄基岩煤层开采条件的特点,通过采用FLAC3D数值模拟计算,全面分析三不拉2-2煤层不同煤柱尺寸的受力和稳定状态,从而给出开采2-2煤层留设的合理煤柱尺寸,实现了矿井的最大煤炭采出率.