薄基岩综放工作面安全开采可行性探究

为了探究兴隆庄煤矿巨厚松散层薄基岩综放开采安全可行性问题,以6300工作面为研究对象,通过对研究区第四系主要含隔水层富水性、底粘厚度分布和主采3煤层上覆基岩特征进行系统分析,获得该工作面底粘厚度和基岩高度分布特征,水体采动等级为Ⅱ级,该工作面可按留设防砂煤岩柱进行试采。采用类比分析和数值模拟2种方法分别获得了垮落带最大高度,对综放开采条件下保护层厚度进行了类比分析,计算了开采3煤层最大厚度8.9 m条件下所需最小安全基岩柱高度,反算了基岩柱高度48～49 m范围3煤层限厚开采的量化取值。研究结果为该工作面按防砂煤岩柱类型进行安全开采的可行性试采方案设计提供了重要参考依据。     

杨村煤矿3煤区域提高开采上限可行性研究

针对杨村煤矿3煤316工作面受到上覆水体的威胁,以杨村煤矿316工作面的地质条件为背景,对316工作面提高开采上限确定防砂煤柱高度进行研究。结合杨村煤矿316工作面相邻工作面的开采经验类比法、经验公式法及数值模拟方法计算结果表明,316工作面综放开采后冒落带高度最大为30.2m,保护层厚度为15.2m,得到316工作面3煤全厚开采时留设的防砂煤岩柱高度为45.4m。而316工作面范围内基岩柱最小厚度约60m,故可得出该工作面可实现安全开采的结论。研究结果可为本工作面及兖州矿区后续类似工作面提高开采上限确定防砂煤柱高度提供主要的参考依据。     

厚松散层薄基岩煤层开采突水溃砂风险评价

通过对43下20工作面水文地质资料及钻探结果的分析,揭示了第四系厚松散层含、隔水层特征、底部黏土厚度及隔水性以及上覆薄基岩结构特征,建立了厚松散层、薄基岩工作面回采数值模型,计算得出冒落带发育高度为14m,导水裂缝带发育高度33m;确定工作面开采安全煤岩柱类型为"顶板防砂安全煤岩柱",并计算得到防砂安全煤岩柱高度为24.3m。结果表明:导水裂缝带及理论计算煤岩柱高度均小于最薄基岩厚33m,工作面开采厚度为2.5m时不具有突水溃砂风险。     

煤层隐伏露头附近工作面开采水害安全性研究

张集煤矿浅部煤层隐伏露头区域工作面开采受到上覆松散含水层的威胁,1306工作面原设计采用分层开采,工作面产量和效率难以提高,通过FLAC3D数值模拟、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,确定了防砂安全煤岩柱的高度以及开采厚度。结果表明,1306工作面开采区域最小基岩厚度大于全厚综放开采所需最小防砂煤岩柱厚度,工作面可采用全厚综放开采至设计停采线结束,有利于矿井实现高产高效安全开采。     

杨村煤矿薄基岩区提高综放面开采上限试验研究

通过采用钻孔注（放）水法探测了杨村煤矿综放面采后覆岩采动破坏高度;通过基岩柱厚度探测,探明305工作面浅部顶板基岩柱厚度;采用无线电波坑道透视,查明了工作面内的隐伏小断层及其延展情况。在此基础上,设计了305综放面安全防砂煤柱为30m,并制定了相应试采方案。通过试验取得了3煤综放面提高开采上限试采的成功。     

第四系松散含水层下薄隔水层提高开采上限技术

山东裕隆矿业集团单家村煤矿通过对六采区3煤提高开采上限的试验研究,在第四系含水松散层下薄基岩综放工作面的开采上限从-250m提高到-180m,实现了安全开采。在原矿井设计70m防水煤柱基础上,通过研究分析与现场勘探,确定留设45m防砂安全煤岩柱,取得了巨大的经济效益,并且为兖州矿区合理确定开采上限提供了科学依据。     

多伦协鑫煤矿1702~(-1)工作面水体下综放开采安全煤岩柱的留设研究

为了实现多伦协鑫煤矿1702-1工作面变综采为综放开采,进一步提高煤炭资源的开采效率,在水文地质补勘、岩土工程试验、覆岩结构分析、"两带"高度实测、相似模拟和数值模拟试验的基础上,讨论了缩小工作面上部安全煤岩柱厚度的可行性。综合分析认为,该工作面可以实现变防水安全煤岩柱为防砂(塌)安全煤岩柱,从而为采煤方法的优化奠定了基础。     

杨村煤矿薄基岩区提高综放面开采上限试验

通过采用钻孔注(放)水法探测了杨村煤矿综放面采后覆岩采动破坏高度;同时,探明了305工作面浅部顶板基岩柱厚度;采用无线电波坑道透视方法,查明了工作面内的隐伏小断层及其延展情况.在此基础上,设计了305综放面安全防砂煤柱为30 m,并制定了相应安全试采方案.通过试验取得了在该矿3煤层综放面提高开采上限试采的成功.     

近浅埋薄基岩煤层季节性地表水体下分段限厚开采研究

基于近浅埋薄基岩煤层矿压显现规律介于普通工作面与典型浅埋煤层工作面之间,因此其覆岩破坏规律具有一定的特殊性~([1-2])。为了实现东胜煤田高头窑煤矿近浅埋薄基岩煤层在季节性地表水体下的安全开采,通过理论计算和现场实测的方法,对矿井G3~(-1)101,G3~(-1)103工作面近浅埋薄基岩煤层开采的覆岩破坏高度进行预计,结合季节性地表水体大哈它土沟水文地质特征研究,确定3-1煤在大哈它土沟下开采的安全煤岩柱类型及尺寸,最终根据开采上限计算结果进行工作面的分段限厚开采研究。研究结论认为,将G3~(-1)101,G3~(-1)103工作面大哈它土沟范围内分别限定开采厚度为3.5m和3.6m,即可以实现近浅埋薄基岩煤层在季节性地表水体下的安全开采。     

鲍店煤矿5303-1工作面安全煤岩柱留设研究

本文通过《规程》预计,类比分析和经验公式计算等手段,对鲍店煤矿5303-1工作面上覆岩层破坏高度和防砂安全煤岩柱尺寸进行了计算,得出了在5303-1工作面在顶分层开采条件下和综放开采条件下保证工作面安全生产的合理参数,并且对工作面提高开采上限提出了一系列的安全措施,对同类型矿井的设计起到一定的参考意义。     

水压作用下防砂安全煤岩柱失稳机理及留设方法

针对厚松散含水层、薄基岩等特殊地质条件下楔形区工作面防砂安全煤岩柱失稳溃砂的问题,以赵固一矿11071工作面突水溃砂灾害为例,结合地质钻孔资料,建立了楔形保水压采动溃砂地质模型。通过黏土液塑限试验,风化带岩石干燥饱和吸水率和崩解试验,得出了底黏及风化带泥类岩具有良好的隔水性能,可形成楔形保水压结构。并在此基础上,通过水压作用下风化带泥类岩采动裂隙扩展试验研究了受采动损伤的煤岩柱保护层在水压作用下失稳的内在致灾机理。结果表明：在高水压的作用下,风化带泥类岩采动裂隙扩展为管道,防砂煤岩柱保护层的阻砂性能失效;考虑煤岩柱保护层的损伤厚度,提出了水压作用下防砂安全煤岩柱的留设方法,并在11191工作面进行了工程应用,取得了预期效果。研究成果补充完善了我国防砂安全煤岩柱的留设方法,可减少煤矿溃砂事故。     

薄基岩工作面断层预注浆加固技术研究

杨村煤矿330工作面属于厚松散层薄基岩工作面,桲椤树二号正断层贯穿整个工作面,断层附近突水溃砂风险较大。通过对断层超前预注浆加固,提高断层破碎带的整体性和稳定性,减小因断层影响的冒裂带发育高度,从而实现工作面安全开采。     

赵家寨矿新近系含水层下综放开采安全煤岩柱留设研究

为解决赵家寨矿新近系砂砾石层含水层下安全煤岩柱合理留设问题,对该矿12采区松散层地质和水文条件进行评价,根据评价结果,12采区工作面需要留设防水煤岩柱。结合UDEC软件数值模拟煤层开采时裂缝带发育高度,择优选取综放开采公式预计导水裂缝带高度,采用"最小有效隔水厚度法"选取保护层厚度;最终计算出防水煤岩柱留设高度。研究结果表明:12205工作面需要留设95.42m高防水煤岩柱,12211工作面需要留设112.93m高防水煤岩柱,12201工作面需要留设86.56m高防水煤岩柱。2015年5月12211工作面试采成功,验证了防水煤岩柱留设的安全性。     

在地表大型水体及巨厚含水松散层下综放采煤

文中叙述了兖矿集团杨村煤矿在泗河及河床下为185 m第四系巨厚复合含水松散层下,采用综放开采二迭系3煤厚煤层,平均采放高度7.8 m,特别是工作面近切眼端有140 m推进长度,其煤岩柱尺寸仅有40~50 m,在防砂煤岩柱条件下进行了全厚开采。并利用地表移动规律合理选择工作面的位置和尺寸。安全采出煤炭128.3万t,保证了泗河大堤安全使用,获利税1.5396亿元。取得了丰富的技术数据和留设防砂煤岩柱管理经验,使水资源环境得到了保护,取得了巨大的社会、经济效益。     

巨厚松散层薄基岩下安全煤岩柱的留设方法实践

为了合理确定厚松散层薄基岩下开采上限和安全煤岩柱的高度,解放浅部安全煤柱资源,结合赵固一矿实际工程背景,对东一盘区巨厚松散层及薄基岩的含水层富水性和隔水性能进行分析,确定了防水煤柱改为防砂煤柱的可行性,再通过理论计算及数值模拟的方法计算垮落带高度为17 m、防砂煤柱高度为36 m,根据现场地面勘探钻孔确定东一盘区的开采上限标高。最后经工程应用,最大限度地回收了煤炭资源,取得了显著的经济效益,为同类型矿井提供了借鉴和指导。     

薄基岩风氧化带附近防水煤岩柱的合理留设

为了合理确定鲁西煤矿的开采上限,依据已有的钻孔资料以及水文地质补充勘探资料,对第四系下部隔水层情况、基岩厚度、基岩岩石力学参数、基岩风氧化带等条件进行综合分析,然后对比鲁西煤矿实测资料、“三下”规程经验公式以及兴隆庄矿薄基岩条件下的经验公式分别得出的导水裂缝带发育高度,确定应用“三下”规程中的经验公式预计3111_II工作面开采后覆岩裂缝带发育高度,选取覆岩岩性为“中硬”,取中误差为0。结果表明：利用该方法确定3煤分叉区只开采下分层,留设防水安全煤岩柱高度为38 m,3煤合并区按照2个分层开采,留设的防水安全煤岩柱高度为49 m。     

水体下综放开采的安全煤岩柱留设方法研究

为了合理留设水体下特厚煤层综放开采的安全煤岩柱,根据实测资料回归得出了适用于综放开采工作面中硬、软弱覆岩条件下的＂两带＂高度的计算公式,提出了水体下综放开采安全煤岩柱保护层的＂有效隔水厚度法＂和＂最小安全厚度法＂的留设方法,分别提出防砂安全煤岩柱、中等富水性水体和强富水性水体防水安全煤岩柱保护层的留设值。在此基础上,完成了水体下综放开采条件下中硬、软弱覆岩的安全煤岩柱的留设方法。     

杨村煤矿318工作面特厚煤层开采“两带”高度研究

为了探究杨村煤矿3煤层浅部采区318工作面提高开采上限可行性,在综合分析杨村煤矿3煤浅部采区318工作面概况基础上,采用数值模拟和经验公式综合对比的研究方法对该面特厚煤层开采的"两带"高度进行了分析和计算,垮落带高度34.2 m,导水裂缝带高度78.1 m。研究结果对下组煤带压开采底板水害防治具有较重要的参考价值。     

姚桥矿7708工作面开采方案优化设计

姚桥矿7708工作面位于第四系松散含水层下,属于水体下开采.为了提高开采上限,解放煤炭资源,提出只采底分层与一次采全高相结合的分段开采方案.运用类比法以及数值模拟对两种开采方法进行分析,计算出各自的防砂安全煤岩柱垂高及安全开采上限.实践证明,相较于原来单一进行一次采全高的开采方案,分段开采提高开采上限12 m,增加可采储量2.6万t,大大提高了经济效益与社会效益.     

厚松散层薄基岩下巷道掘进安全性分析

针对横河煤矿东翼北采区3煤层浅部区域东8-1工作面附近区域基岩最薄处20m左右、突水涌砂风险大的具体条件,分析了该区域附近水文地质特征及防砂煤岩柱留设的可行性。通过对3煤层东8-1工作面浅部巷道掘进围岩破坏理论分析、数值模拟等综合分析,进行了巷道掘进的安全评价,获得了巷道掘进能够保证安全的结论。