彬长矿区大倾角厚煤层开采实践

彬县煤炭有限责任公司下沟煤矿位于彬长矿区南部,可采煤层平均厚度11.5 m,随着矿井开采年限的增加,可供矿井正常开采的地质条件简单、煤层倾角较小的煤炭储量和工作面逐渐减少,剩余煤炭储量中大倾角,地质条件复杂的较多。为了延长矿井服务年限,稳固提升公司经济效益,增强企业的社会贡献率,学习新技术、新工艺,借鉴以往其他矿井大倾角工作面开采经验,制定了适合该矿井的大倾角工作面开采方案,并成功在矿井ZF201工作面应用实施。实践表明,该方案有效地控制了工作面支架、运输机下滑,保证了工作面安全回采,提升了公司技术创新竞争力,确保了公司的可持续发展战略目标,奠定了彬长矿区大倾角厚煤层工作面开采技术的基础。     

大倾角大采高综采工作面支架受载与失稳特征分析

对支架的稳定性控制是大倾角大采高煤层安全、高效开采亟待解决的关键问题之一,以2130煤矿25221大倾角大采高综采工作面为研究背景,基于现场监测对覆岩破断运移规律和支架受载特征分析的基础上,通过理论分析系统研究了采高和工作面顶板运移对支架受载与失稳特征的影响。结果表明,在大倾角大采高煤层开采中,受采高增大影响,顶板运移的幅度和剧烈程度及支架工作阻力均较一般采高大倾角煤层开采时明显增大,架间推压、咬挤现象明显;当工作面顶底板岩层稳定时,使支架保持不转动和下滑的临界工作阻力均不超过支架自重的2倍;但受工作面顶板运移影响,支架亦会随着顶板的运动而运动,且其不会随着支架工作阻力的增大而消失;支架转动下滑的幅度和失稳概率随着支架工作阻力的减小、顶板与支架间摩擦力绝对值的增大、顶板载荷偏载程度的增大及采高的增大而增大,且其转动失稳的概率大于下滑失稳的概率。     

大倾角煤层综采安全技术

大倾角煤层由于煤层及围岩节理发育,工作面煤壁易片帮、冒落,加之采落的煤炭、掉落的矸石等物沿底板滑动滚落,运输机、支架下滑等诸多因素,给综采工艺在大倾角煤层工作面的大规模应用带来了很大困难。张村矿通过伪斜施工、煤壁浅孔注水、防片防滚等综合性措施实施,顺利实现了大倾角综采工作面的安全生产。     

三软大倾角厚煤层大采高综采面覆岩破坏特征研究

针对大倾角三软厚煤层大采高工作面顶板管理难、开采难度大、覆岩变形破坏复杂、支架失稳等问题,以阳泉一矿大采高工作面为工程背景,分析了开采覆岩破坏冒落带呈现"弧形"特征形态,通过相似模拟实验揭示了大倾角三软厚煤层大采高开采过程中上覆岩层破断过程及结构特征。结果表明覆岩破坏及运移特征具有不对称性、不均衡性,最大垮落在工作面上部,采空区充填不均匀,顶板水平、垂直和倾斜位将其有相似的变化规律,基本呈现先增大后减小的变化趋势,且随着距离煤层越远,位移量显著变小,同时建议在开采过程中加强工作面上部顶板、支架管理。研究结果为三软大倾角厚煤层大采高矿山安全生产提供理论指导依据,同时也为同类型矿井提供借鉴。     

大倾角斜井煤柱综采支架选型分析

大倾角煤层开采后采场围岩矿压显现规律、顶板岩层变形、破坏和运动形式不同于近水平煤层。依据谢一矿4671B4大倾角综采工作面地质赋存条件,对该工作面支架的安全性进行了分析。现场监测表明:大倾角综采工作面地质条件确定的支架工作阻力,基本能够控制大倾角采场覆岩运动的矿压显现,满足工作面支架选型的安全性。并针对该工作面倾角较大的特点,提出预防工作面冒顶压架以及支架倒滑的技术措施,以期实现大倾角综采工作面的安全高效开采。     

大倾角综采关键技术

该文分析了大倾角煤层综合机械化开采的特点及造成工作面支架下滑与倾倒的原因。从采煤工艺、工作面管理、防倒防滑措施和支架设计四个方面提出了的针对大倾角煤层综采问题所采取特殊措施。为大倾角工作面安全高效开采提供参考。     

大倾角开采综采工作面管理

通过大倾角综采工作面开采,分析支架和运输机下滑及支架失稳对工作面开采的影响以及解决支架的措施。     

大倾角煤层开采围岩的力学行为研究

针对大倾角工作面上覆岩层运动和破坏特征、支承压力分布规律及其对开采的影响,以走向长壁大倾角综采工作面为工程背景,采用现场实测、理论建模及数值模拟等方法,研究了大倾角煤层开采顶板岩层的断裂机制,以及大倾角煤层煤壁前方和采空区倾向的最大应力集中系数、支承压力塑性区范围、顶板的来压步距、顶底板的位移量等特征。在获得大倾角煤层开采矿压特征基础上,提出工作面支架稳定性、设备防滑以及来压期间采场围岩的控制技术。对减少煤矿顶板事故、提高大倾角煤层开采的安全性具有一定的指导意义。     

大倾角煤层开采围岩的力学行为研究

针对大倾角工作面上覆岩层运动和破坏特征、支承压力分布规律及其对开采的影响,以走向长壁大倾角综采工作面为工程背景,采用现场实测、理论建模及数值模拟等方法,研究了大倾角煤层开采顶板岩层的断裂机制,以及大倾角煤层煤壁前方和采空区倾向的最大应力集中系数、支承压力塑性区范围、顶板的来压步距、顶底板的位移量等特征。在获得大倾角煤层开采矿压特征基础上,提出工作面支架稳定性、设备防滑以及来压期间采场围岩的控制技术。对减少煤矿顶板事故、提高大倾角煤层开采的安全性具有一定的指导意义。     

倾斜长臂综采大倾角仰采技术的应用

介绍了三矿采用倾斜长壁大倾角仰采技术,对己15大倾角煤层进行开采,在仰采过程中人为调整伪倾斜,降低工作面仰采角度,使用台阶式仰采方法,保证推移千斤顶能够正常拉移支架,采煤机可以正常在运输机上行走,支架可以在10°的坡面上保持其稳定性,保证工作面安全推进。     

近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究

 为了研究近距离煤层上覆煤层已采对下覆煤层开采时支承压力的影响,基于潘二煤矿18516工作面矿压实测结果,运用FLAC3D大型非线性三维数值模拟软件,从围岩应力场分布角度对上覆已采煤层对18516工作面作用机理进行了分析。结果表明,煤柱下支架来压时最大循环末阻力大于采空区下支架载荷。煤柱下部周期来压时最大循环末阻力小于初次来压时的载荷;采空区下,周期来压时最大循环末阻力略小于初次来压时的载荷,相差不大。采空区影响区域,6煤采空区上方应力呈“鞍”形等值线分布,煤柱影响区域,6煤采空区上方应力呈“拱”形等值线分布。煤柱下的支承压力应力集中系数达到4.6～4.67,是采空区下方应力集中系数的3.5倍,受煤柱高支承压力的影响,工作面开采此位置时的危险程度较高,更易产生片帮、漏顶现象。     

近距离煤层蹬空开采围岩应力及裂隙演化规律

针对蹬空状态下煤层底板岩层完整性与承载力影响制约工作面安全高效开采的问题.以草垛沟矿8201综采工作面为研究背景,通过对8-2煤层下伏11煤巷柱式采空区顶板岩层结构与受载进行分析,建立基于弹性地基假定的顶板-煤柱系统力学模型,推导并解析了顶板岩梁弯曲下沉挠度函数;将工作面底板视为半无限平面体,建立工作面走向不同区段静载...     

基于微震监测的双系煤层开采覆岩运动与矿压显现关系

以大同矿区双系煤层开采为研究背景,基于高精度微地震监测技术,研究石炭系特厚煤层8104综放工作面开采过程中上部侏罗系煤层群复杂采空区影响下微震事件时空演化特征,得到双系煤层影响下覆岩运动与矿压显现的关系。结果表明:8104工作面接近和进入上部侏罗系煤层采空区对应区域,8104工作面覆岩运动加剧,侏罗系煤层的开采是工作面覆岩运动加剧的主要原因;侏罗系煤柱重叠区域微震事件密集分布,在工作面的开采扰动和重叠煤柱应力传递的共同作用下,微震总能量和能量大于10~5J的震动次数均处于较高数值,覆岩运动更加剧烈。临近采空区对8104工作面的强烈覆岩运动起到了关键作用,在临近采空区和侏罗系覆岩共同作用下,工作面超前微震事件集中,矿压显现剧烈。工作面开采扰动、临近采空区覆岩运动和侏罗系重叠煤柱的耦合作用,是石炭系综放工作面矿压显现剧烈的根本原因。     

矿井开采对煤层顶底板影响研究

为了研究矿井开采对煤层顶底板的影响,采用理论分析的方法,分析了矿井开采对煤层顶板的影响、矿井开采对煤层底板的影响,首先研究了矿井开采对顶板影响范围、计算了首采层开采对上覆岩层的塌陷范围;然后,研究了矿井开采对底板破坏范围,以新田煤矿4号煤层工作面为例,研究得出:采空区对上覆岩层影响形成的塌陷盆地最大边缘为采空区外9.748 m;1401工作面回采对底板最大破坏深度71 m。研究为类似工程条件的开采对煤层顶底板影响范围提供理论依据。     

S矿区采动覆岩破坏的实例研究

煤矿地下开采造成水资源的破坏和污染,为了保护S矿区地表水资源和保证安全开采,在分析了该矿区覆岩工程地质特征的基础上,根据该矿区岩层柱状图,建立了煤层覆岩的力学模型,利用FLAC软件计算了煤层开采工作面推进到不同距离时覆岩的应力场,绘出了覆岩塑性区分布图,分析了薄基岩厚松散层下开采煤层时覆岩的应力特征和破坏高度,得出在煤壁和开切眼处覆岩以剪切破坏为主,而采空区上部以拉伸破坏为主;随着工作面的推进,覆岩破坏波及到第四系底部;进一步分析第四系底部粘土层的物理力学性质,得出该粘土层有良好的隔水性,指出工作面可以安全开采,并得到工程验证。     

房柱式采空区下长壁工作面覆岩宏观变形特征研究

基于鄂尔多斯矿区房柱式采空区下长壁工作面回采实际情况,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,对该条件下工作面覆岩宏观变形特征进行了研究。结果表明,房柱式采空区下长壁工作面顶板结构呈现上部大结构和下部小结构的特征,大结构和小结构交互影响,导致支架循环末阻力和来压判据较实体煤下和长壁采空区下都大,遗留煤柱下方工作面煤壁处存在应力集中异常区,工作面片帮和切顶危险增加,更易导致采场支架失稳。     

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。     

急倾斜放顶煤开采顶煤体结构研究

在现场观测及实验研究基础上,对急倾斜水平分段放顶煤开采过程中顶煤体结构进行了研究.研究表明,支架上方顶煤体中能够形成“拱”结构,该结构的存在将对工作面矿山压力显现产生显著影响.并提出了顶煤体中“跨层拱”结构的力学模型,指出了影响结构特征的相关因素.认为“跨层拱”是顶煤体开采过程中经历平衡-失稳-再平衡-再失稳的上移结构,所在分段煤体中的拱结构受上方采空区煤矸的重压及顶底板的挤压作用,其最终失稳是必然的.     

煤层采空区残留资源复采利用可行性分析

针对沁水县东部地区3#煤层采用仓房式、刀柱式、掘进巷道等落后的采煤、采矿工艺,导致煤层中存在大量的残留资源未被及时开采问题,开展煤层采空区残留资源复采利用可行性分析研究,从开采施工技术、采空区周围环境保护和开采施工经济等方面分析,对该区域3号煤层采空区残留煤炭资源进行复采作业,可有效延长该煤层采空区的寿命,为企业带来更大的经济和社会效益。     

采空区渗透率演化规律及卸压开采效果研究

为了研究保护层开采过程中采空区渗透率的演化规律、分布特征以及对被保护层卸压增透效果,在充分利用淮南某矿1242(1)工作面抽采监测数据的基础上对地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯的流量计算模型进行了简化,结合达西定律给出了采空区等效渗透率的计算模型。在此基础上,通过拟合被保护层瓦斯抽采量得出各钻井的瓦斯衰减系数,并引入瓦斯涌出衰减系数减小倍数来反映保护层卸压增透效果。研究结果表明:1)采空区渗透率随着保护层工作面的推进经历急剧升高、缓慢降低以及稳定3个阶段,前2个阶段对应的工作面推进长度分别为19.24,186.2 m;工作面回采结束后,采空区中部渗透率最低,向边缘逐渐增大,呈横"O"型分布。2)被保护层瓦斯抽采同样经历3个阶段:急剧升高阶段、衰减阶段以及稳定阶段,前2个阶段经历的平均时间分别为10 d和125 d。3)1#钻井的瓦斯涌出衰减系数减小倍数高达7.7,表明了保护层卸压效果十分显著。