基于采场覆岩空间结构的宽条带开采技术研究

基于采场覆岩空间结构理论,分析厚硬岩层组在控制地表沉陷中的作用.根据厚硬岩层组与煤柱组成的空间支撑结构原理,提出大采宽留宽宽条带开采设计思路,并推导该宽条带开采参数的设计方法,理论分析了其可行性和优越性.结合现场实例,设计相应的条带开采参数,通过FLAC^3D数值模拟和现场观测相结合的方法,对比分析了大采宽留宽条带开采实施前后地表下沉系数,以及对地表沉陷的控制效果.结果表明,基于采场覆岩空间结构的大采宽留宽宽条带开采技术是可行的,能够在控制地表沉陷的同时,提高了条带开采的效率和资源回收率.     

条带开采覆岩运动对地表沉陷影响的模拟分析

村庄下采煤是涉及到控制地表沉陷的技术难题,受条带开采采动造成的上覆岩层活动对地表移动有着极大地影响。采用物理模拟方法对开采引起的覆岩运动规律进行分析,以及使用数值模拟方法对地表变形情况进行研究。结果表明,采宽60 m留宽70 m"三带"高度比采宽50m留宽70 m增加了58%,地表移动和变形各项参数的最大值增加了30%以上,为合理确定条带开采参数提供有利的依据。     

村庄下压煤开采方案设计

条带开采,即将开采区域划分成正规的条带,采一条,留一条,利用留设的条带煤柱支撑上覆岩层,从而减少覆岩的移动破坏,控制地表沉陷,达到保护地面建筑的目的。     

关键层对条带开采减沉影响及采留宽稳定性分析

本文根据岱庄生建煤矿村庄下条带开采地表岩移实测资料,借助概率积分法和关键层理论,深入分析了采场上覆岩层中关键层对条带开采地表下沉影响的效果,得出该矿采用60m采宽、60m留宽的条带冒落法开采是非常稳妥的.     

综放开采作用下地表影响范围及煤柱留设参数研究

基于概率积分法和计算机分析软件,将开采沉陷预测方法应用于综采放顶煤开采中,研究了地表下沉盆地的形成过程,探讨覆岩移动规律并提出了开采沉陷对地表的影响方式。基于数值模拟方法对88301工作面开采沉陷影响进行分析,利用FLAC3D软件对岩层状态进行分析和处理,对综放采场覆岩的受力破坏过程进行了模拟,直观反映出开采沉陷对岩层与地表影响程度及范围。通过与地表观测数据实际情况的对比分析,验证分析结果的适用性,研究结果对综放采场岩层控制有参考价值。     

“条采留巷充填法”绿色协调开采技术

为减轻高强度开采对我国西北地区地表及生态环境的破坏,结合条带开采与充填开采的优势,提出了一种“条采留巷充填法”部分充填的协调开采方法。采用理论分析与相似模拟相结合的研究方法,给出了条带开采的采留宽、沿空留巷的巷旁充填宽度和充填率的确定原则,分析了巷旁充填体提升条带煤柱稳定性的作用原理及置换煤柱开采的覆岩稳定性。以哈拉沟煤矿22407工作面地质条件为工程背景,确定了合理的工艺参数并进行了数值模拟研究。结果表明:在开采尺寸达到充分采动后,覆岩中的亚关键层4最大下沉量为12 mm,可推知地表基本不出现下沉,取得了良好的地表沉陷控制效果。该技术为降低充填成本,保护地表生态环境提供借鉴。     

煤矿开采沉陷有效控制新途径的探讨

分析了充填开采、条带开采、覆岩离层注浆岩层控制技术和“采-注-采”三步法开采的优缺点,在此基础上提出了“条带开采-注浆充填固结采空区-跳采剩余条带”的新三步法开采沉陷控制的新思路,并比较其优缺点。初步分析表明,采用新三步法可以更好实现对岩层移动和地表沉陷的有效控制,地表下沉系数可控制在0.20以内,煤炭采出率可达到70%~80%,可大幅度减轻对环境的破坏。     

基于关键层理论的近水平煤层条带开采参数确定

通过数值模拟对比了不同采留比条件下条带开采对上覆岩层及地表的采动影响,提出了基于关键层理论的条带开采参数确定方法。研究表明:采出条带宽度主要影响上覆岩层破坏范围,保留条带宽度控制采动影响的叠加效应;关键层破断层数越多,地表下沉越剧烈,通过限制采出条带宽度减少关键层破断层数,可以有效减沉。因此确定参数的原则是保留条带宽度满足强度要求,采出条带宽度满足关键层控制要求。     

基于影响函数法的厚硬关键层条件下覆岩移动预测模型

针对某矿8104工作面上覆岩层移动变形预测进行研究,将基于影响函数法的开采地表沉陷预计方法推广应用于地表至开采煤层之间的覆岩的移动变形与预计分析,建立厚硬关键层条件下覆岩移动预测模型,预测出的岩层下沉的数据绘制完整的上覆主要岩层在煤层回采过程中沿走向、倾向方向上的下沉曲线,以及对应的沉陷分布等高线、应变分布等高线,直观地反映出关键层对覆岩沉陷的影响程度及范围。     

充分采动阶段覆岩多层空间结构支承压力研究

将采场上方直至地表的岩层视为采场上方的覆岩空间结构,基于微地震定位监测,圈定采场覆岩多层空间结构的范围,研究覆岩空间结构岩层运动发展规律,建立覆岩空间结构走向支承压力模型;利用力学方法,得到走向支承压力计算公式;利用上述计算方法,研究了新汶矿业集团华丰煤矿1410工作面走向超前支承压力分布规律,并与现场微地震监测结果进行了对比分析.研究表明：上述方法适用于深部采场岩层运动范围扩展后的充分采动阶段采场走向支承压力的估算和预测.     

条带开采覆岩破坏高度探测与分析

根据钻孔漏失量法和彩色钻孔观测资料,对条带开采覆岩破坏高度进行了分析,提出条带开采条件下覆岩破坏规律,对条带开采在水体下采煤领域的应用有一定指导作用。     

Research on the relation between rock burst and movement of strata and surface

Large-scale bed separation in bending strip upside cranny strip was brought by un-consistency of overlying strata subsidence movement due to under surface mining. Different characteristic of movement and deformation of overlying strata and surface include periodic caving of bed separation interspaced along with work face mining. Conglomerate rock layer movement is the main power fountain of rock burst on the basis of locale observation. And rock burst moves periodically adapted to movement of deep conglomerate rock layer which had similar characteristic with main roof. Practice indicates this method that forecasting and prediction using correlation information of movement of strata and surface is feasible and has reference meaning for similar stope.     

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。     

条带煤柱及其覆岩破坏灰色关联度分析

采用灰色关联分析原理和方法,在以往研究影响条带煤柱及其覆岩破坏因素的基础上,利用灰色关联分析法构建了灰色关联度分析评价模型,以量化方法解决了评价指标因素排序问题,得出各影响因素的顺序,最终确定出主要影响因素。研究分析表明,在选取的煤层埋深、煤层开采厚度、开采宽度、煤柱宽度和煤柱强度这5个主要影响因素中,煤层开采深度和煤层开采厚度变化对评价条带开采煤柱稳定的各项因子最敏感,其次是煤柱开采宽度,而煤柱强度以及煤柱宽度的变化影响相对于其他因素要偏小些,清楚地显示出影响条带煤柱及其覆岩稳定的主要因素和次要因素。     

厚硬岩层下孤岛工作面开采“T”型覆岩结构与动压演化特征

为研究厚硬岩层下孤岛工作面开采对强矿震或冲击矿压的影响,理论分析鲍店矿103上05孤岛工作面厚硬覆岩空间结构及其破断运动对矿震活动的影响,并对孤岛面开采的冲击矿压危险性进行了动态评价。研究表明:103上05工作面在竖向剖面上为一非对称"T"型孤岛覆岩结构,其长臂侧易出现关键层大尺度破断运动,诱发强矿震与冲击矿压的危险性较高;在水平层面上亚关键层破断形成"O"型断裂结构,巨厚主关键层则以大尺度"OX"模式分层破断。各级关键层的逐级破断与运动是矿震活动的主要动力源。根据微震实测,矿震活动多集中在"T"型结构长臂侧,尤其是能量大于105J的强矿震主要出现在103上06采空区与103上05工作面巨厚主关键层中,并表现出很高的S,P波能量比。通过波速梯度异常区的动态反演,对"T"型孤岛面覆岩运动的动压危险性进行评价,效果良好。同时,分别进行煤层静载预卸压与低位顶板走向步距式超前预裂,降低了强矿震活动对煤体的冲击扰动效应。     

两次条带法全柱开采技术研究及其工程应用

为了在利用条带开采有效控制岩层移动的同时,进一步提高煤炭资源采出率,基于保护体承受采动附加应力特点和两次条带法开采岩层移动变形规律,引入分次小变形开采理念,提出了第1次条带开采和第2次煤柱开采的两次条带法全柱开采技术.应用这种技术,一方面,可相应地提高建筑物的抗采动应力的能力,另一方面,可减少地表水平变形,能实现村庄不...     

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。     

采空区坚硬顶板破断机理与灾变塌陷研究

以坚硬顶板下的房柱式和条带式采矿工程为背景,建立了表征采空区内矿柱支撑顶板的弹性基础板力学模型,研究顶板不同阶段的破断模式与突变失稳的力学过程.研究表明：当煤柱的有效承载面积逐渐减小到临界值时,非线性控制参数即可穿越分岔点集,顶板位移突跳产生极限点失稳,煤柱-顶板系统出现突然塌陷失稳.     

多煤层条带开采的数值模拟研究

应用非线性有限元法,对条带开采不同层间距的３层煤进行了数值模拟研究,揭示了多煤层条带开采的岩层移动变形规律和岩层内波浪沉降发育规律,及其与层间距,条采尺寸,采出率的相互关系,提出了多煤层条带开采的煤柱留设方法及有限元法煤柱稳定性的评定标准,为工程实践提供了一种理论依据。     

关键层初次破断前动态载荷研究

利用FLAC数值模拟软件建立矿区具体工作面的开采模型,模拟研究了随着煤层的开采关键层初次破断前载荷的动态变化过程。根据对关键层载荷起控制作用的岩层的特征,借鉴关键层理论,提出"载荷控制层"概念,给出其定义和判断方法,并借助固支梁力学模型给出了一种计算关键层动态载荷的方法。研究成果揭示了关键层载荷的动态变化原因和上覆岩层载荷的传递机理,进一步发展和完善了关键层理论。