特厚煤层综放开采邻空巷道围岩控制技术研究

为解决灵东煤矿特厚煤层综放开采巷道剧烈变形的问题,采用钻孔应力监测系统对煤柱内围岩应力分布状态进行了实测分析,并以邻空巷道围岩变形特征为基础,分析了特厚煤层综放开采巷道剧烈变形的影响因素,确定了以应力环境优化+支护强化为原则的特厚煤层综放开采邻空巷道围岩控制技术。研究结果表明巷道布置位置、巷道掘进时机、围岩支护强度及支护质量为邻空巷道围岩控制的关键影响因素。为有效控制邻空巷道围岩剧烈变形,需将巷道布置在应力降低区,区段煤柱合理宽度应为8~9.5 m;巷道应在采空区侧向顶板活动稳定后方可进行掘进;加强巷帮围岩支护。     

特厚煤层综放开采巷道布置研究

研究了提高特厚煤层采出率的一种方法。通过FLAC2D数值模拟软件分析了不同宽度煤柱内部应力与位移分布情况,分析Y方向应力和位移可知留小煤柱与宽煤柱对巷道起到保护的作用基本一致。通过在孟加拉国拉普库利亚煤矿1210工作面掘巷期间留5 m的小煤柱和30 m的宽煤柱进行实验,对比不同宽度煤柱范围电磁辐射数据和震动频谱证明5 m的小煤柱也能起到对巷道的保护,为特厚煤层提高回采率提供了新的思路。     

特厚煤层综放变宽度煤柱巷道围岩稳定性研究

以塔山矿8204-2工作面留设两段宽度连续变化的区段煤柱为背景,采用FLAC~(3D)数值计算方法,对特厚煤层综放侧向应力分布规律和变宽度煤柱条件下掘采全过程的煤柱应力、巷道围岩位移和塑性区演化规律进行了三维全过程数值模拟。结果表明:采空区侧向应力降低区范围为0～15.41m,应力峰值位于距采空区边缘35.07m处;煤柱应力随着煤柱宽度的增加呈指数形式上升,具有"中间高,两边低"的特点;煤柱宽度小于20m时煤柱处于塑性状态,煤柱应力小于原岩应力,煤柱宽度为10m时巷道围岩稳定性最好。现场监测表明:巷道两帮和顶底板移近量在煤柱宽度为40m和35m时分别达到最大值,为691mm和885mm;煤柱宽度小于20 m时,巷道围岩变形量小于200 mm;采用"锚杆+锚索+JW钢带+组合锚索+金属网"联合支护方案能够有效维护巷道围岩稳定,满足安全生产要求。     

特厚煤层综放工作面临空开采巷道围岩控制技术

 8104工作面为塔山矿第一个临空开采工作面，为解决相邻工作面开采期间，5104临空巷道支护困难的问题，分析了综放末采期间的支承压力分布范围及临空巷道超前压力分布及塑性区分布区域，提出了临空巷道停采线附近围岩控制支护设计方法，为工作面顺利停采提供了科学的依据，为矿井安全高产创造了有利条件。     

堰塞湖下特厚煤层综放开采安全性及采动影响研究

针对彬长矿区火石咀煤矿七采区地表堰塞湖下特厚煤层综放安全开采问题,采用现场实测、工程类比等方法研究分析了特厚煤层综放导水裂缝带发育高度,验算了水体下采煤防水煤岩柱尺寸,并类比开采案例分析了堰塞湖下采煤安全性。采用概率积分法计算了堰塞湖地表沉陷变形,预测了湿陷性黄土开采地表裂缝极限发育深度和采动扰动坡体稳定性。研究结果表明:彬长矿区特厚煤层综放导水裂缝带发育异常剧烈,裂采比达到20倍;堰塞湖下煤层顶板基岩厚度远大于所需安全防水煤岩柱尺寸,采取合理的技术措施可以实现地表水下安全开采;地表沉陷不会使堰塞湖淹没面积大幅增加。目前堰塞体稳定性良好,短期不会出现湖水漫坝情况。预测地裂缝最大发育深度达12.8 m,受地形影响堰塞体及湖底地裂缝发育受到抑制,不会导致堰塞湖水体渗漏。采动影响会扰动地表特别是东侧塬体的稳定性,地表沉陷和地裂缝会对临空坡体的崩落滑坡产生促进作用。     

特厚煤层无煤柱综放开采巷道布置研究

针对斜沟矿13#特厚煤层特有的地质条件和开采条件,将错层位巷道布置系统引入到工作面的布置之中并讨论其可行性。采用实验室相似模拟研究方法,对比错层位采煤法巷道布置下的2种方案,并结合影响顶煤可放性因素,从采出率、防漏风和防火方面进行分析,最后确定了该矿13#煤层无煤柱开采的巷道布置方案。     

采动影响下特厚煤层巷道围岩支护技术

针对酸刺沟煤矿特厚煤层巷道受2次采动影响后围岩支护困难的问题,采用理论分析、数值模拟与工程实践相结合的方法,分析了采动影响下特厚煤层巷道围岩破坏规律,提出了采动影响下特厚煤层巷道围岩分次支护技术,并进行了工程实践。结果表明:一次采动影响下,巷道围岩塑性区呈“增大-平稳”趋势,主要表现为滞后影响,工作面后方300 m外,塑性区保持不变,二次采动影响下,巷道围岩塑性区呈“减小-平稳”趋势,工作面30 m范围内影响较大,随后逐渐趋于稳定,试验巷道围岩能够保持稳定。     

特厚煤层大采高综放开采关键技术

大采高综放是特厚煤层的主要开采方法,但随着割煤和放煤高度的增加,将带来矿压显现剧烈、工作面煤壁片帮严重、顶煤采出率低、瓦斯涌出量大等突出问题。笔者在分析我国煤炭综放开采技术发展历程的基础上,以塔山煤矿8105工作面为工程背景,研究了14~20 m特厚煤层大采高综放工作面顶煤顶板运移规律,成功研发了大采高综放工作面片帮综合防治技术、高效高采出率放煤技术和“低瓦斯赋存,高瓦斯涌出”条件下安全保障等关键技术。井下试验表明：塔山煤矿8105工作面采出率达88.9%,较8104工作面提高5.9%;工作面设备平均开机率达92.1%,2011年累计生产原煤1 084.9万t,首次实现了大采高综放开采全国产技术工作面年产1 000万t的目标。     

多次采动影响下巷道围岩稳定性数值模拟研究

采用数值模拟方法,分析了芦岭煤矿上部工作面多次采动对底板巷道围岩稳定性影响,包括上部8#煤、9#煤工作面重复采动影响下的围岩应力分布规律,研究了轨道上山在采空区下方、停采线下方及煤柱下方的围岩应力分布情况及巷道变形特征,计算结果与现场实际观测一致。对于预测巷道的变形和破坏具有指导意义。     

特厚煤层综放开采回采巷道钻孔应力监测研究

以大同矿区同家梁矿为研究背景,通过对回采巷道深部围岩的钻孔应力监测,5103巷位于侏罗系煤柱下的1~#监测断面钻孔应力变化幅度较大,受临近采空区顶板运动及上部侏罗系煤柱影响,煤柱应力发生跃迁频繁。5103巷不同深度位置的煤柱受力状态不同,越靠近采空区侧煤柱受力越大,相对应力值最大达5MPa,伴随邻近工作面的周期来压,越靠近采空区的煤柱应力周期性跃升越明显。     

特厚煤层采动影响巷道控制技术研究

基于现场调研,总结并分析了特厚煤层采动影响巷道围岩变形破坏特征及其原因,采用数值模拟方法研究了不同支护方案下围岩应力及位移的变化规律。结果表明巷道断面大、顶煤较厚、煤体裂隙比较发育、受相邻工作面的采动影响是导致回风平巷围岩发生变形破坏的原因;针对巷道围岩控制难点,提出采用加长锚杆与桁架锚索联合支护控制体系;现场采用优化后的支护方案,观测得到最大顶底板移近量193 mm,最大两帮移近量182 mm,巷道围岩控制效果良好。研究成果有助于实现煤炭的安全高效开采,同时也为相似地质条件巷道围岩控制提供了参考。     

水库下厚煤层综放开采安全性及采动影响研究

针对潞安矿区漳村煤矿常隆水库下厚煤层综放开采安全与否问题,采用现场实测、工程类比等方法研究了综放开采导水裂缝带发育规律,计算了水库下采煤防水安全煤岩柱合理尺寸以及文王山南正大断层上盘安全隔离煤柱尺寸,分析了断裂构造对水库下采煤的影响,进行了水库下采煤安全可靠性分析,采用概率积分法和克里格差值法预测了水库下开采区域地表沉陷情况和采后水库区域扩大淹没范围。基于实测地表裂缝临界水平变形,预测了开采地表及水库底部地裂缝极限发育深度,分析了采动后水库渗漏可能性及开采对坝体采动影响。研究结果表明:水库下综放开采留设防水安全煤岩柱尺寸是足够的,采取合理的安全技术措施可实现水库下综放顶水开采,受地表沉陷影响水库淹没范围有一定幅度增加,水库下综放开采地裂缝极限发育深度为7.8 m,不会导致库区渗漏和库内水位骤降,可以达到地表水资源保护和水库下采煤的双重效果。     

特厚煤层综放开采巷道布置及回采工艺

为了安全高效开采同忻煤矿石炭二叠系特厚煤层,回采巷道三巷布置,巷道采用锚杆、锚索联合支护,回采工作面选用综采放顶煤回采工艺开采,取得了很好的开采效果,为类似条件的工作面开采提供了可借鉴的科学数据。     

倾斜特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性研究

为提升矿井采掘接续能力、实现煤炭资源的精采细采,改变以往留设大煤柱导致回采率低的现状,以石槽村煤矿211203工作面回风巷为工程背景,在研究综采工作面采动矿压显现规律基础上,对比分析了巷道3种布置方式的优缺点,提出上覆岩层协同控制系统,分析窄煤柱沿空巷道围岩结构体系各组成元素对上覆岩层的协同控制作用,给出了沿空掘巷围岩控制方法,具体优化方法为：①确定窄煤柱合理留设宽度使新掘巷道处于最佳应力环境以确保煤柱稳定性;②应用钻孔卸压技术、“三高”锚杆(索)支护技术增强巷道围岩自身承载能力。结合现有支护经验和具体地质条件,设计了211203综采工作面回采巷道围岩变形控制具体支护方案,重点控制煤柱三角区域、肩窝、底角等薄弱部位的稳定。应用表明现场支护效果较好,能满足巷道使用要求。

     

厚煤层综放开采窄小煤柱沿空巷道围岩控制技术研究

根据厚煤层综放开采窄小煤柱沿空巷道围岩变形大难支护的特点,分析了影响综放沿空巷道围岩稳定性的因素,根据合锚杆、锚索、金属网和U型钢不同支护方式作用机理,设计了"锚索网+U型钢"联合支护方式,并对锚杆和锚索的锚固力以及现场巷道围岩变形进行了现场实测.结果表明,巷道围岩变形量不大,可以保证综放开采沿空巷道回采期间的使用.     

特厚煤层综放开采工作面合理采放比数值模拟研究

采放比作为综放开采工作面重要参数,对顶煤的破碎影响程度较大,直接影响到工作面高效回采。鉴于此,以塔山矿二盘区3~#_-5煤层8209工作面地质条件为背景,对煤壁前方支承压力与顶煤破坏情况之间的关系进行分析,结合顶煤破坏机理和现场实际,采用数值模拟方法对不同采放比下顶煤的支承压力分布情况、破坏范围以及工作面煤壁的稳定状态进行分析研究,进而确定塔山矿8209工作面合理的机采高度为3.5 m,采放比为1∶2.22。     

深井特厚煤层综放开采适应性研究

巨野龙固煤矿1401工作面为深井大采高综放工作面,开采深度为800 m左右。为分析大采高条件下综放开采煤壁裂隙发育及煤矸放落的流动场特征,通过理论分析对3煤层综放工作面顶煤冒放性进行分析,理论证实龙固煤矿3煤层适宜采用综放工艺。应用FLAC3D数值模拟软件研究深井复杂条件下采场应力随工作面推进分布特征、顶煤塑性破坏规律的影响,为深井厚煤层确定放煤工艺参数、实现工作面安全高效生产提供理论依据。     

特厚煤层综放开采设备选型研究

为确定北辛窑煤矿特厚煤层采煤方法及设备选型,本文首先对厚煤层的开采方法进行了对比分析,并结合煤层与顶底板的岩性特征,确定了采用综采放顶煤的开采方法。根据北辛窑煤矿8405工作面的实际开采情况,并结合相关理论计算了综放工作面滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架的相关参数,给出了具体的设备型号。最终通过现场开采效果证明：8405工作面设备选型合理,能够满足安全高效生产的需求,同时采出率也大幅提高。此研究为相类似的特厚煤层工作面开采设备的选型提供了一定的借鉴意义。     

特厚煤层分层综放开采工艺技术研究

为确定华亭煤矿特厚煤层分层综放工作面的合理工艺参数,在综合考虑各分层均衡生产及保证顶煤冒落破碎空间和合理采放比的条件下,通过公式计算确定了分层厚度为13.2 m,机采高度为3.3m,放煤高度为9.9m,采放比1:3;并利用颗粒流数值模拟分析确定了第1分层采用两刀一放,单架两轮顺序放煤的工艺参数;最后通过对工作面的采出率进行统计分析可知,顶煤放出率可达81.45％,工作面采出率达到84.48％.