被保护层保护效果的影响因素研究

在保护层开采理论基础上利用关键层理论分析了保护作用机制,明确了保护效果与层间坚硬岩层、保护层与被保护层距离之间的关系,提出近距离煤层群、中距离煤层群、远距离煤层群的概念,指出了在相对层间距不同的情况下可采用不同的辅助手段扩大保护效果。     

基于UDEC的保护层开采中覆岩移动规律的数值模拟与分析

本文利用UDEC3.0软件对近距离上保护层开采导致的覆岩移动及裂隙发育过程进行数值模拟。真实地反映了在开采保护层过程中覆岩移动及裂隙发育规律。利用UDEC3.0软件模拟煤层开采引起的覆层移动过程可以预知实际开采中瓦斯运移通道的动态分布,对防止瓦斯突出具有重要的指导意义。     

采区集中巷的几种布置方式

采区有多个开采煤层时,采区集中巷有几种布置方式,如分层布置方式、分组布置方式,煤层中布置方式及岩层中布置方式。     

近距离突出煤层群瓦斯综合治理技术研究

近距离突出煤层群条件下,进行有效的区域瓦斯治理措施,包括必要的瓦斯抽采和煤层消突措施,能够保障开采过程中的安全。本文针对原相矿近距离突出煤层群区域瓦斯治理中存在的问题,分析目标煤层瓦斯赋存及运移规律,提出适合原相矿采掘抽衔接的区域防突措施,优化原始煤层瓦斯预抽参数和被保护煤层卸压瓦斯抽采参数,最终形成原相煤矿区域瓦斯综合治理技术。该技术的使用有效的降低了突出煤层的瓦斯含量,消除了突出煤层的突出危险性,缓解了原相煤矿采掘抽接替紧张的矛盾,为矿井的安全高效开采提供了技术保障。     

下保护层开采上覆煤岩体变化的数值模拟

为了实现含突出煤层的煤层群安全高效回采,依据淮南潘三矿1792(1)保护层工作面的地质条件及开采参数,对保护层工作面开采过程中围岩的变化规律进行了数值分析及现场相关参数测试。研究结果表明:随保护层工作面的推进,围岩卸压几何特征由"V"字型转变为"W"型,被保护煤层保护范围内某点膨胀量变化的几何特征为"S"型;覆岩变化的时空规律决定了高位钻孔、地面钻井等抽采参数经历活跃期、丰富期、衰退期3个阶段;数值分析结果和现场抽采参数分析结果基本吻合。     

近距离突出煤层群保护层的选择与煤层瓦斯预抽

针对吉克煤矿近距离突出可采煤层群的开采情况,根据其地质情况及煤层瓦斯基础参数情况,进行开采保护层的选择,并论证其可行性,对所选保护层与邻近层进行大面积瓦斯预抽方案设计,使矿井安全高效生产。     

突出煤层群保护层选择及开采程序优化

贵州织纳矿区属突出煤层群开采,开采程序不合理是制约该矿区区域瓦斯高效治理的核心问题。肥田煤矿是矿区典型的突出煤层群开采矿井,选择6号煤层作为保护层,采用下行式开采程序。但是矿井建设过程中6号煤层瓦斯灾害严重,煤巷掘进进度缓慢,采掘接替紧张。针对肥田煤矿突出煤层群瓦斯灾害存在问题,从宏观区域瓦斯治理理念出发,提出“组间上行、下煤组下行、上煤组上行”的开采程序,确定矿井突出煤层群开采的保护层,并对保护层开采时区域瓦斯治理及实现设计产能的可行性进行分析,为实现矿井区域瓦斯治理步入良性循环和安全高效生产奠定基础。     

淮北矿区瓦斯突出煤层煤层气抽采技术

本文根据淮北矿区实际，提出并分析研究了淮北矿区突出煤层采掘工作面煤层气抽排技术。矿区主要选择了突出煤层巷帮“边掘边抽”与掘进工作面前方短孔排放相结合的抽排技术，双层钻孔与采煤工作面风巷布置抽排钻孔成“3高2低”，高层钻孔用于抽放拦截被保护层的高浓度瓦斯，低层钻孔用于抽放本煤层采空区的遗留瓦斯。结合地面钻孔及老塘埋孔抽排，达到消除突出煤层开采危险的目的。     

冲击危险区卸压减震开采机理的相似模拟

为了提高冲击危险煤层的开采安全和生产效率,研究了冲击危险性煤层卸压减震的解放开采机理。依据相似理论,以济宁三号煤矿十二采区地质开采条件为基础,进行了解放层开采的相似材料模拟试验研究。试验结果表明:解放开采对被解放层及其上下方岩体的应力集中水平及能量积聚程度均在一定程度上得到弱化;解放层下方煤岩层向采空区膨胀变形,形成解放带,解放层上覆顶板垮落压实后,对被解放层变形、破坏有所减缓;解放层采空区形成人造"松散破碎弱结构",可充分吸收顶板震源能量,对下方煤层开采起到了减震解放作用。这一机理在冲击矿压防治工程实践中得到了验证。     

云盖山煤矿底抽巷穿层钻孔抽采有效影响半径研究

当煤层群开采时,具有保护层条件的煤层,由于埋藏深度大而转变为没有突出危险或自然发火严重的煤层,致使具备保护层开采条件的突出矿井越来越少。在这种情况下,穿层钻孔条带预抽就成为防治煤与瓦斯突出最有效的区域防突措施之一。穿层钻孔抽采有效影响半径是抽采方法选择、钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据。穿层钻孔抽采有效影响半径主要与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。施工穿层预抽钻孔对突出煤层进行消突已成为保安全、促生产过程中的重要环节,为避免钻孔设计及施工的盲目性,提高抽采钻孔的利用率及施工速度,对抽采有效影响半径的测试和确定已成为当前的首要工作。     

倾斜多煤层条带开采地表移动规律研究

条带开采是控制地表沉陷及采动损害的有效方法之一,但是目前对多煤层条带开采时地表移动规律研究不足,尤其是倾斜多煤层条带开采地表移动规律研究较少。对此进行研究,对控制地表沉陷,减轻采动损害具有重要的理论意义和实用价值。为此采用FLAC数值模拟软件,系统研究了倾斜多煤层条带开采中不同采深、不同采宽、不同层间距和上下煤柱的空间位置关系对地表下沉和水平移动的影响规律,建立了地表最大下沉和最大水平移动值与采深和错开程度、采宽和错开程度、层间距和错开程度的综合影响关系式。     

多煤层采区上山与煤柱之间的关系

根据平煤集团八矿多煤层开采地质条件，实测了各煤层移动支承压力显现，以及固定支承压力显现，指出巷道围岩有效载荷系数升高是底板巷道变形破坏的主要原因；研究了两侧采空时采区上山合理柱宽度，以及采区内不同煤组上山的布置问题，研究成晨对深部开采多煤层采区上山布置具有指导作用。     

千米高突矿井多煤层开采绿色集成技术研究与应用

为了解决突出矿井深部开采煤层瓦斯含量大、突出危险性高,保护层开采产生大量矸石升井后造成环境污染和薄煤筛分,邻近多煤层回采后采空区相透连通防灭火等问题,平煤股份十二矿针对多煤层协同开采中瓦斯动力灾害机理、煤矸分离技术以及采空区自然发火规律展开研究,摸索出一套多煤层开采绿色集成技术:通过优先开采最上层的无突出危险的极薄煤层,联合针管抽采技术,达到邻近开采下部多煤层的区域消突。匹配井下实现煤矸分离、分选、分类利用的绿色技术和阻化回填防灭火技术,在实现瓦斯治理的同时,解决大量矸石环保利用问题,并且实施阻化回填工艺最终实现千米高突矿井临近煤层安全高效绿色开采。     

Numerical simulation on pressure-relief deformation characteristics of underlying coal-rock mass after upper protective layer excavation

Based on the occurrence features of Group B coal-seams at a coal mine in the Huainan coal mining area, the elasto-plastic mechanical damage constitutive functions and numerical model for the protective layer excavation were established. With the UDEC2D computer program, after the upper protective layer was mined, the stress field change trends, crack development, and expansion deformation trends of underlying coal rock seams in the floor of the working face were simulated and analyzed. The simulation results show the stress changes in coal rock seams, the evolution process of pre-cracks during the process of upper protective layer mining, the caved zone and fractured zone of the underlying coal rock seams. At the same time, the results from the actual investigation and analysis of protected layer deformation match the simulation values, which verifies the validity and accuracy of numerical simulation results. The study results have an important guiding significance for gas management in low permeability and high gas coal seams with similar mining conditions.     

煤层厚度与层间岩性对上保护层开采效果的影响研究

采用数值分析的方法,建立了保护煤层开采厚度、被保护煤层赋存厚度及层间岩性对上保护层开采保护效果影响的计算模型。结果表明,当上保护煤层开采厚度增加但小于下部被保护煤层赋存厚度,或者上保护煤层开采厚度不变而被保护煤层赋存厚度增加时,保护效果逐渐增加;但当上保护煤层开采厚度大于被保护煤层赋存厚度时,保护效果基本一致。同时,当上保护煤层与下部被保护煤层间的岩层岩性越硬时,被保护煤层煤体单元的塑性变形量和应力减小量越小,保护效果越差。在实体煤岩内,岩性差异大的区域内水平应力降也较大。采空区下方不均衡分布的垂直应力的垂向挤压与水平应力的横向剪切作用,是底板煤岩体单元发生偏心失稳进而产生塑性变形和破坏的重要原因。     

保护层开采过程中煤岩损伤与瓦斯渗透性的变化研究

针对煤岩体损伤破坏特征,定义了煤岩体结构损伤变量,建立了相应的弹塑性损伤本构方程,并完成了有限元源程序的二次开发,利用此程序对乌兰煤矿双保护层开采实例进行了计算分析,给出了被保护层损伤程度和渗透性系数的变化规律,计算结果表明：7、8号煤层开采后,被保护2、3号煤层出现张拉损伤,煤层应力显著释放,煤岩体的渗透性急剧提高,有利于瓦斯运移和煤层瓦斯抽采,这与工程实际相吻合。     

突出煤层群开采层序论证及三区联动瓦斯抽采技术

针对福泉煤矿山区低透气性突出煤层群开采瓦斯治理难度大,通过煤与瓦斯赋存情况、保护层保护范围及保护层开采技术条件综合论证煤层群开采层序,基于开采保护层为出发点,研究了"开拓区、准备区、回采区"三区联动瓦斯抽采技术体系:底抽巷超前抽采和保护层开采卸压联动瓦斯抽采、本煤层和邻近层卸压联动定向长距离钻孔抽采、一巷三用三维立体瓦斯抽采等技术,实现矿区瓦斯三区联动抽采,促进矿井年抽采量逐年提升,从时间和空间上提前解决了福泉煤矿突出防治及瓦斯涌出治理问题,促成了该矿抽、掘、采合理部署的良性循环。     

大倾角多煤层条带开采三维有限元模拟研究

对大倾角多煤层条带开采进行了三维有限元模拟研究,分析了地表沉降、煤柱应力与开采煤层数、煤层层间距、条采尺寸及相互位置、采出率、走向条带开采等的相互关系,指出了大倾角多煤层条带开采条采尺寸的确定方法,为工程实践提供了理论依据．     

急倾斜突出煤层群开采首采煤层的选择

介绍了急倾斜突出矿井煤层群开采技术条件,并基于江西沿涌矿井的32采区开采,论述了急倾斜突出煤层解放层选择,通过对瓦斯突出强弱和保护层的顶板冒落高度数量分析,推荐了合理的突出煤层开采顺序,为矿井工作面接替和安全生产提供有力的保障。     

露天矿复合煤层选采经济性评价研究

分析了露天矿复合煤层选采的基本类型及影响各自选采经济性的主要因素。通过研究选采对露天矿煤炭价格、可采储量、煤炭消费成本和环境成本的影响,建立了复合煤层选采的经济评价模型。