下沟煤矿冲击危险煤层综放工作面矿压观测研究

文章以下沟煤矿首个综放开采工作面为研究背景,通过对有冲击危险的综放工作面现场实地矿压观测,并揭示了冲击危险煤层的矿压显现规律,综采放顶煤开采的采场顶板结构与分层开采相比更有利于煤岩应力的释放,并对煤岩的动压冲击起到缓解作用,达到了在安全条件下,综放工作面快速推进的要求。对同等条件下类似地质条件的生产具有重要的理论和实践意义。     

不同开采条件下采动力学行为研究

通过分析3种典型开采条件下(放顶煤开采、无煤柱开采与保护层开采)工作面支承压力分布规律,揭示了采动影响下工作面前方煤体支承压力峰值大小及位置的采动力学特征,获得工作面前方煤体所承受的采动力学应力环境条件,据此进一步开展了不同开采条件下煤体采动力学行为的实验研究。通过升高轴向应力的同时降低围压的方式来模拟长壁工作面前方垂直应力和水平应力,获得了3种典型开采条件下煤体破坏全过程的采动力学行为和应力集中系数,以及不同开采条件下煤体破坏时的支承压力、水平应力、变形等的差异,同时揭示了工作面前方煤体的采动力学行为与开采条件的关系。     

采煤方法对工作面矿压显现的影响

本文通过对晋城煤业集团 3 #厚煤分层开采工作面、放顶煤开采工作面矿压观测资料的分析 ,揭示了晋城矿区 3 # 煤采用分层开采、放顶煤开采工作面矿压显现的基本规律 ,对不同采煤方法工作面的矿压显现进行了分析和比较 ,得出了采煤方法对工作面矿压显现影响的一般规律     

采煤方法对工作面矿压显现的影响

本文通过对晋城煤业集团3^#厚煤分层开采工作面、放顶煤开采工作面矿压观测资料的分析，揭示了晋城矿区3^#煤采用分层开采、放顶煤开采工作面矿压显现的基本规律，对不同采煤方法工作面的矿压显现进行了分析和比较，得出了采煤方法对工作面矿压显现影响的一般规律。     

大倾角软煤层综采工作面矿压显现规律研究

通过对平煤集团十三矿己15- 17煤层综采分层和放顶煤工作面矿压观测资料进行分析和比较研究 ,揭示了大倾角软煤层条件下采用分层开采、放顶煤开采工作面支架受力及矿压显现的基本规律 ,对于加强综放工作面控制、推广应用综放技术有十分重要的指导意义和借鉴价值。     

错层位巷道布置工作面端头顶煤冒放性研究

以镇城底矿地质情况为背景,通过对端头顶煤在传统放顶煤开采巷道布置和错层位巷道布置条件下受力规律的分析,认为在错层位巷道布置条件下,接续工作面上端头顶煤处于支承压力峰值区,且由于端头顶煤与上区段采空区相连,产生了一个自由面,有利于端头顶煤破碎;结合莫尔-库仑强度准则,自由面的产生使端头顶煤的最小主应力σ3变为0,处于应力峰值区使得最大主应力σ1的值升高,改变了端头顶煤的三向应力状态,加速了煤体破坏;运用数值模拟对该矿8#煤层分析,模拟结果与理论分析一致,因此认为错层位技术有利于工作面端部顶煤冒落。     

软弱煤层综放工作面合理采高的数值计算研究

通过岩石力学实验分析了古交某矿4号煤综放工作面地质力学条件,确定4号煤层的坚固性系数f=0.5～1.2,属软弱煤层;并结合工程类比法初步确定4号煤为综合放顶煤开采.采用数值计算方法,分析了4号煤综放工作面不同采高时,工作面煤壁、顶煤的屈服破坏情况及工作面煤壁前方煤体垂直应力分布情况.在保证工作面煤壁稳定的情况下,确定4号煤层合理采高3.5m,使该矿做到安全高效生产.     

赵固二矿露头区砂砾含水层下安全煤岩柱留设研究

赵固二矿煤层隐伏露头区域工作面开采受到新近系下层砂砾含水层的威胁,原设计中采用分层开采,工作面产量和效率难以提高,经济效益低。通过对现场实测、FLAC3D数值模拟以及对类似地质条件矿井综放或大采高综采的覆岩破坏规律进行分析,选取较大的垮采比和裂采比预计"两带"高度,并与综放开采"两带"高度经验公式预计进行对比,采用"最小安全厚度"法选取保护层厚度,最终合理确定了防砂和防水安全煤岩柱的高度以及开采厚度。结果表明基岩厚度较薄的区域可只采顶分层,解放大量浅部煤炭资源,提高采出率;基岩较厚的区域变分层开采为一次采全厚大采高开采,有利于矿井实现高产高效安全开采。     

浅埋深保护层开采下伏煤岩体裂隙分布规律

通过分析不同深度地应力的分布规律,得出了我国浅埋深地层中平均水平地应力远大于垂直地应力的应力赋存状态,且水平地应力方向为最大主应力方向。以此为基础,分析了浅埋深保护层开采下伏煤岩体裂隙分布规律,即以离层裂隙为主,同时伴随少量的穿层裂隙。最后通过现场实验验证了结论的正确性,同时认为对于浅埋深煤与瓦斯突出煤层群,为确保消除被保护层工作面或条带区域的突出危险性,应对该区域进行瓦斯抽放。     

双煤层不规则煤柱应力—能量演化规律及防冲技术研究

煤矿开采遗留煤柱区域往往是高应力和能量聚集区,多煤层开采条件下,当上部遗留煤柱与工作面煤柱重叠时,多重应力作用下煤柱区应力分布及能量演化更为复杂,工作面回采过程中易发生动力现象.以某矿双煤层开采遗留不规则煤柱区开采为背景,采用数值模拟和工程实践等方法,研究了工作面开采过程中煤柱区的应力分布、能量演化规律,建立了不规则煤...     

活鸡兔井综放工作面顶煤冒放性影响因素分析

针对活鸡兔井1-2煤层下分层过采空区综放工作面采用放顶煤开采方法的合理性验证问题,本文通过查阅资料并结合活鸡兔井地质条件,概述对顶煤冒放性起主要影响作用的五大因素条件,并进行理论分析和公式计算,得到1-2煤下分层顶煤垮落角为37°,大小适宜,煤层硬度系数f相对较小;煤层夹矸厚度较小,对顶煤冒落无影响;顶煤厚度小于4.4m;采放比为1:0.3~1;现场矿压显现较剧烈,且动载系数大于1.2。结合模拟结果,综合分析可得到活鸡兔井1-2煤下分层的顶煤冒放性良好,适合应用放顶煤开采方法。     

酸刺沟煤矿综放工作面矿压显现异常及控制技术

针对酸刺沟煤矿6上煤层大采高综放工作面矿压显现强烈,对工作面矿压显现进行了实时在线监测与分析。结果表明:工作面周期来压步距为20.2 m,来压动载系数平均1.35,高压力区集中在20—130号支架,98%的支架日最大工作阻力达到或超过15 000 kN的额定工作阻力,工作面推采初期出现压架事故。采取了提高安全阀开启阀值、加快推进速度、来压期间减少放煤和在高压力区深空卸压爆破等措施控制顶板,减小压力显现强度,监测显示安全阀开启率降低至12.4%,支架工作阻力基本符合正态比例分布,提高了工作面安全生产水平。     

厚松散层薄基岩综放开采覆岩破断机理研究

采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法对厚松散层超薄基岩厚煤层综放开采覆岩的破断机理以及对采动裂隙发育的影响进行了深入研究。研究结果表明：超薄基岩在风化作用下,力学性质大幅度降低,煤层顶板中无基本顶关键层,工作面推进过程中形成动态平衡的应力拱,拱脚分别位于采空区稳定矸石上和工作面前方煤壁内,在应力拱的作用下,工作面矿压显现不明显;应力拱阻止了采动裂隙的发育,应力拱最终发育高度决定了采动裂隙的发育高度,采动裂隙在风化基岩中发育速度快,也极易闭合,虽然采厚较大,但最终有效导水裂隙带发育不高。研究结果合理解释了厚松散层超薄基岩综放开采静压大、动压小,动载系数小、采动裂隙发育不充分等现象,实现了超薄基岩下厚煤层综放开采安全高效生产。     

首山一矿大采高综采工作面瓦斯治理技术研究与应用

首山一矿现主采己组（二₁）煤层透气性低、煤体松软、煤与瓦斯突出危险性严重,且大多不具备合适保护层的煤层条件,属于高应力低透气性松软突出煤层。煤层赋存条件差,顶板破碎,瓦斯涌出异常,突出危险性严重,瓦斯压力大,严重导致矿井采掘接替失调。正在开采的己_15-17-12090综采工作面开采高度达到6 m,目前属于平煤集团开采高度最大的综采工作面,采面内煤层结构较为简单,以亮煤为主,玻璃光泽,煤层厚度有一定变化,采面煤层厚度为合层状态,采面己_15-17煤层厚度一般为3.2～6.7 m,平均厚6.2 m,为了提高本煤层瓦斯释放效果,保证综采工作面安全回采,采取在己_15-17-12090综采工作面中煤巷施工水力造穴技术,水力造穴装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化的作用,高压水对煤层进行造穴后形成的洞穴空间,提高煤层的透气性和瓦斯释放能力,经过研究证明:采用水力造穴综合治理技术之后,工作面回风流瓦斯浓度高的问题得到很好的缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面瓦斯治理提供参考。     

极近距离煤层群重复采动围岩力学特征研究与应用

采用相似材料模拟、数值模拟和现场应用的综合方法对极近距离煤层群重复采动极易引发动力灾害问题进行了研究。结果表明：煤层群重复采动过程中下伏工作面推进至85m时顶板与上伏工作面采空区出现贯通,导致下工作面周期来压呈不规律现象|下伏工作面前垮落角随着工作面的推进整体呈下降的趋势,后垮落角呈上升的趋势,且都在工作面推进至85m左右时角度发生明显变化|与初次采动相比,重复采动过程中应力集中程度相对缓和,卸压区域影响范围较大,当工作面推进至初次采动工作面煤柱影响区附近时,容易引发应力急剧增长及强动压现象。提出了“时间-空间-强度”相统一的极近距离煤层群重复采动条件下工作面强动压现象防范措施,保障了工作面的安全生产。     

大采高综放工作面前方支承应力数值模拟研究

根据斜沟煤矿13号煤层赋存条件,运用FLAC3D数值模拟,主要研究了底层4.5m大采高综放全厚开采14.6m特厚煤层工作面煤壁前方支承压力作用及顶煤和顶板垮落特征等特征,对类似条件工作面的生产具有一定的指导意义.     

综放开采煤层支承压力分布规律现场实测分析

依据谢桥矿1151（3）综放面开采地质及技术条件,采用钻孔应力计对工作面回采过程中煤柱和工作面煤层及巷帮侧向实体煤的应力进行观测。研究分析表明,在非对称开采条件,回采期间工作面及巷道周围煤层应力分布规律明显不同,煤柱和工作面煤层沿走向在工作面前方存在支承压力峰值,但巷帮侧向实体煤沿走向在工作面前方并不存在应力峰值,其峰值在采空区后方,而煤柱和巷帮侧向实体煤沿倾向均存在应力峰值,邻近工作面煤柱及工作面煤层应力均处于降低区。     

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。     

综放采场走向压力分布规律及终采线位置确定

为合理确定综放采场工作面终采线的位置,以谢桥煤矿C_(13-1)煤一综放工作面为研究背景,采用相似材料模拟试验和现场测试,从煤层顶板运动、巷道煤层受力和位移、巷道深部位移、轨道上山支架受力、巷道支架受力和变形、工作面周期来压等方面,全面分析了综放采场走向围岩压力分布规律。结果表明,围岩压力峰值位置平均值为14．4m,超前影响距离平均值为66．8 m,在工作面前方平均29．2 m处,围岩矿压显现由缓和趋向剧烈,并将终采线位置确定在离轨道上山30 m处,比预先按传统设计的50 m缩短了20 m留设煤柱,经济效益十分显著。     

16 m层间距下部综放工作面矿压显现规律实测分析

基于增子坊煤矿16 m层间距煤层群开采现状,以8109综放工作面为研究对象,分析受到上覆5号煤层综放开采影响的下位综放工作面矿压显现规律。分析结果显示:增子坊煤矿16 m近距离煤层开采,下位煤层8109放顶煤工作面基本顶最小周期来压步距5.3 m,最大17.9 m,平均13.9 m;基本顶最大来压动载系数2.38,最小1.12,平均动载系数1.48;各支架工作阻力压力值大致呈正态分布,大多处于4 000~7000 kN;工作面中部初撑力显然大于上下两端初撑力,放顶煤工作面初撑力平均值为2 629 kN,占额定初撑力的45％;各支架前后柱受力比较均匀,差别较小,前柱受力平均20.63 MPa,后柱平均19.21 MPa,液压支架总体性较好适应。