急倾斜煤层开采防水煤柱支承压力分布特征研究

为了研究急倾斜煤层开采防水煤柱的稳定性,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的水文工程地质条件,采用离散元数值计算,分析了急倾斜煤层开采防水煤柱尺寸及充填开采对防水煤柱支承压力的影响.结果表明:急倾斜煤层开采随着防水煤柱尺寸的减小,支承压力分布由“马鞍型”向“单峰值”分布转变;切向应力集中在防水煤柱底板界面形成滑移错动裂隙,是水体渗流发生透水的优势涌水途径;急倾斜煤层充填开采能有效降低防水煤柱的支承压力集中程度,进而减小防水煤柱的抽冒范围,有利于水体下急倾斜煤层的安全回采.     

建筑物下急倾斜煤层条带开采的煤柱设计

以北京木城涧煤矿大台井建筑物下压煤开采为例,提出了急倾斜煤层开采条件下条带煤柱尺寸的确定方法和伪斜条带煤柱与边界煤柱相结合的条带布置方案,为急倾斜煤层开采地表沉陷控制提供了理论依据。     

老窑积水区下急倾斜煤层开采的安全监测与预报

文中根据白沙矿务局前进井老窑积水区下急倾斜煤层开采的具体条件和试验情况，阐述了煤柱抽冒的监测方法，推导出了实际观测值与煤柱抽冒值之间的换算关系，总结出一套较完整的急倾斜煤层开采工作面串水的安全监测与预报方法。     

急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性影响因素研究

为实现水体下急倾斜煤层的安全回采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的水文工程地质条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性的影响因素。结果表明:随着急倾斜煤层采高的增大和煤体强度的降低,防水煤柱的垮落范围呈增大趋势;覆岩中关键层的存在以及直接顶岩梁的破断旋转均导致防水煤柱的垮落范围增大;当充填体弹性模量达到0.5GPa时,防水煤柱的垮落破坏范围可以降低54.3%,根据数值计算结果确定了急倾斜煤层采空区矸石自溜充填并注浆胶结充填体的顶板控制技术,同时采取了防水煤柱加固措施,有效确保了急倾斜煤层回采期间防水煤柱的稳定。     

急倾斜煤层群开采覆岩破坏与煤柱稳定性数值模拟

利用数值模拟的方法,以北京木城涧煤矿大台井建筑物下压煤开采为工程背景,研究了急倾斜煤层群开采条件下覆岩破坏和煤柱稳定性的规律,为急倾斜煤层群建筑物下压煤开采提供了必要的技术依据。     

急倾斜煤层巷道支护结构轴向变形模拟试验

为了在急倾斜煤层无煤柱开采过程中保证穿越煤层巷道的稳定性,需要对穿越的巷道进行合理的支护。根据相似理论原理设计了急倾斜煤层开采时巷道支护结构变形研究的模拟试验系统,并对支护结构的轴向变形进行了试验。试验结果表明急倾斜煤层开采过程中巷道支护结构的变形分为压缩-再次压缩-稳定型、稳定-压缩-回弹-稳定型和稳定型3种类型;支护结构与煤层交界部位是支护设计的关键部位;支护结构应具备柔性和可伸缩性;验证了急倾斜煤层开采过程中支护结构稳定-压缩-回弹-稳定的变形特性。     

急倾斜煤层防水煤柱合理尺寸的理论分析

根据深部急倾斜煤层工作面开采方式、积水位置的不同组合,将防水煤柱留设分成三种常见模式,并分析了每一种模式煤柱留设的主要依据;运用块体极限平衡理论建立急倾斜煤层失稳力学模型,推导出煤柱区段稳定尺寸的计算公式;针对不同矿区的具体条件,提出急倾斜防水煤柱留设合理尺寸的优化体系.将优化设计的理论运用于唐山某矿,得出防水煤柱留设合理高度为59.3m,而该矿在防水煤柱高度60m的条件下实现安全试采,说明优化设计理论具有工程实践指导作用.     

有煤和瓦斯突出危险的缓倾斜煤层群水平划分方式

开采缓倾斜煤层群时,常以盘区石门穿过各层,并在盘区石门与各煤层的交会处,沿煤层开顺槽或切割眼(倾斜长壁仰斜推进式).当开采下水平时,则在最上一层煤与水平石门的交会处作岩石移动线,以确定“水平隔离煤柱”之上界;沿此煤层倾斜方向截取一定长度,然后作岩石移动线,以确定“水平隔离煤柱”之下界,这就确定了上下水平间煤柱的尺寸.     

55～65°急倾斜煤层综采面机械系统可靠性分析研究

从传统生产技术与管理模式出发,采用系统管理思维,运用马尔科夫可修复系统原理对急倾斜煤层综采机械系统进行分析,剖析工作面液压支架、端头支架、采煤机、刮板输送机等存在的不可靠因素,通过采取具有预防性、针对性技术保障措施与科学组织管理,成功实现55~65°急倾斜煤层联采工作面跨石门对接连续开采。     

急倾斜煤层柔性掩护支架开采矸石充填工艺研究

通过对急倾斜煤层柔性掩护支架开采特点的研究,针对这类开采方法矸石充填的特点及主要问题,设计了柔掩支架工作面架后充填系统。沿底板将区段回风平巷拓宽,成为半煤岩巷道,矸石从掘进头通过底板巷道、平石门运到工作面拓宽后的区段回风平巷,再用耙斗或抛矸机将矸石充填到采空区,解决了急倾斜煤层柔性掩护支架开采的矸石充填问题,填补了这方面的研究空白。     

近距离煤层大倾角工作面采空区下安全开采技术研究

 以近距离煤层大倾角工作面采空区下开采为研究背景,针对煤壁片帮、顶板冒落及支架、运输机下滑的机理进行了分析。文章认为,上覆煤层采空区遗留煤柱造成应力集中,采场二次采动破坏加剧了工作面煤岩体的变形,其整体强度降低,煤层倾角及底板破坏深度对支架及运输机下滑的影响比较大,文章提出了针对性的安全开采控制技术,实现了工作面的安全开采,对类似条件下工作面安全开采提供了有益的指导作用。     

常村煤矿石门揭煤过程中突出煤层围岩力学响应模拟研究

以常村煤矿3号煤层为研究对象,利用FLAC^3D数值模拟软件对该矿3号煤层石门揭煤工作面围岩采动响应进行了数值模拟,分析了煤层顶底板位移及工作面断面垂直应力的分布情况。研究结果表明：石门工作面2～6 m区域为应力峰值区,应力集中系数为1.29～1.39,且应力集中系数的大小与石门和煤层之间的距离成反比,并得出石门揭煤过程中井巷周边应力的分布规律。根据数值模拟结果,在石门揭煤工作面采用金属骨架超前支护的防突措施,取得了较好效果。     

急倾斜较薄特厚煤层巷柱-综采放顶煤开采技术

综合我国急倾斜煤层水平分层综采放顶煤和水平分段巷柱式放顶煤两种采煤方法的技术优点,提出在厚度10～20m的急倾斜煤层内使用"巷柱-综采放顶煤"开采技术.介绍了该采煤方法的巷道布置、通风系统、回采工艺,以及阶段高度确定、煤层弱化、防灭火等关键技术.     

缓倾斜突出煤层石门揭煤瓦斯灾害治理模式

白羊岭煤矿15#煤层为缓倾斜突出煤层,由于受断层影响,在掘进过程中频繁面临石门揭煤。预计揭煤地点有断层发育,且均处于采掘应力叠加带。为了确保井底车场副井绕道石门揭煤过程中安全揭穿缓倾斜突出危险性煤层,提出了施工探煤孔控制煤层层位、施工瓦斯超前排放孔、排放钻孔效果检验、安全揭煤的治理模式,并进行了现场实践。结果表明:该方法效果显著,施工安全,消除了石门揭煤中的动力现象,确保了安全揭煤,矿井建设速度得以提高。     

急斜煤层覆岩关键层对防水煤柱尺寸的影响

为了对水体下急斜煤层的安全回采提供依据,基于龙湖煤矿南二采区急斜煤层的水文工程地质和煤岩层赋存条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了覆岩关键层对急斜煤层开采导水裂隙分布和防水煤柱稳定性的影响,结果表明:当上覆岩层无关键层时,急斜煤层开采导水裂隙呈“耳型”分布,而当上覆岩层存在关键层时,导水裂隙以平行于岩层层面的离层裂隙为主,且随着煤层采厚的增加呈抛物线型增大趋势,硕板初次破断后导水裂隙向关键层及其上方岩层发育;急斜煤层覆岩关键层的存在,将明显增大防水煤柱的抽冒范围,水体更易沿防水煤柱塑性破坏区渗流进入工作面采空区.据此,现场设计了分带仰斜充填开采方法,并采取了加固防水煤柱的措施,有效确保了水体下急斜煤层的安全回采.     

基于相似材料模拟特厚倾斜煤层煤柱应力演化规律研究

为研究特厚倾斜煤层开采时煤柱应力变化状态,结合抚顺矿区老虎台矿特厚煤层开采现状,针对83003综放面和73005综放面构建力学模型。采用相似材料模拟实验对煤柱应力进行监测,得到了应力演化规律,根据实验结果对现场布置合理的防治冲击地压措施。研究结果表明:煤层赋存越深,煤柱受采动影响的应力值越大,应力集中系数呈增长趋势,变化范围为1.09~3.12;73005综放面和83003综放面之间的煤柱应力明显高于模型边界煤柱应力;工作面之间的煤柱受开采影响次数越多,煤柱应力值越大;工作面推进时,上覆岩层的垮落使岩层中的应力充分释放,随着采空区逐渐压实,应力值有所回升。通过相似材料模拟研究,对工作面的开采进行指导,运用煤层注水、卸压钻孔和加强支护等措施对冲击地压进行防治,达到了理想的效果。     

变形局部化对引发冲击矿压的分析

针对某矿高冲击危险工作面,采用三维数值模拟方法,详细分析了近距离煤层开采条件下,上煤层残留煤柱对下煤层工作面开采冲击危险性的影响,揭示了在上部煤柱作用下,开采过程中垂直应力和剪应力的发展变化规律.研究结果表明,由于受煤柱影响,工作面前方产生了10倍于原岩应力以上的集中应力,随着工作面的推进,其前方产生了错动变化的剪切应力峰值,在高支承压力和变化的剪切应力作用下,脆性岩体容易发生剪切破坏,造成变形局部化,引起煤岩体弹性能的突然释放,形成冲击矿压.     

大南湖一矿多煤层巷道围岩控制技术研究

基于多煤层巷道围岩岩性不稳定,采用单一的支护方式往往呈现区域性破坏的问题,运用数值模拟软件,根据大通湖矿辅助运输石门二的地质条件对巷道在不同围岩条件下的变形情况进行了模拟,并通过对模拟结果的分析,提出了穿多煤层巷道的合理支护技术:巷道在顶板为煤层时应采用锚网索支护,在两帮为煤层时宜采用U型钢棚式支护,在底板为煤层时应采用反拱控底并配合在巷道帮脚位置安装带下扎角的锚杆辅助控底。大通湖矿辅助运输石门二采用该支护技术保证了一采区3煤各工作面的安全生产。     

急倾斜煤层石门保护煤柱合理尺寸研究

长沟峪矿-140m水平东一石门是开采-230~-310m水平4槽煤柱的惟一通道,通过数值模拟手段分析了4槽煤柱终采线"移动"后围岩的等效应力场,得到了沿-140m水平石门的等效应力和位移的变化曲线,分析了-140水平石门保护煤柱合理尺寸。     

大倾角厚煤层综采面回采对邻近煤柱和掘进面的影响研究

为了研究大倾角煤层综采面回采对区段煤柱和下区段工作面回风巷掘进面的影响,采用数值模拟和现场监测的方法研究了区段煤柱的应力分布、回采面对掘进面的扰动情况。研究结果表明,大倾角煤层工作面应力集中区域与缓倾斜煤层明显不同,煤柱受到的工作面与煤柱侧叠加应力并非均匀分布,靠近上区段侧的应力集中明显高于下区段侧;当前南山煤矿B8煤层大倾角工作面20 m宽区段煤柱能够保持稳定,通过弹性核理论计算其合理区段煤柱宽度为18.4 m;回采工作面与相邻掘进工作面相距218 m时开始相互扰动,两面之间的最大扰动影响发生在回采面越过掘进面46 m时。