工作面宽度对采动裂隙“O”形圈发育形态的影响规律

以阳泉三矿K8206工作面为工程背景,采用离散元数值模拟软件UDEC和实验室相似模拟实验研究了工作面宽度对采动裂隙"O"形圈发育形态的影响规律。模拟结果表明:工作面宽度的变化对采动裂隙"O"形圈宽度有着显著影响,在一定的覆岩关键层结构条件下,采动裂隙"O"形圈的宽度随工作面宽度增加而增大;采动裂隙"O"形圈的高度受工作面宽度的影响很小,工作面宽度在一定范围内变化时采动裂隙"O"形圈高度均止于覆岩主关键层。     

覆岩采动裂隙分布的“O”形圈特征研究

应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究，揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙的两阶段发展规律与“Ｏ”形圈分布特征，并将其用于指导卸压瓦斯抽放钻孔布置，在淮北矿区卸压瓦斯抽放中得到应用，取得了显效果。     

高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术研究

为了解决沙曲矿近距离高瓦斯煤层群开采过程中综采面上隅角和回风流中浓度超限这一难题,结合从德国引进的千米定向钻机设备,提出了高抽钻孔纽和顶板裂隙钻孔组联合抽采瓦斯技术,构建了沙曲矿"煤与瓦斯共采"技术体系.本文在项板千米钻孔抽采技术原理分析的基础上,采用UDEC4.0数值模拟软件计算得出采空区冒落带和裂隙带高度为9 m和30 m,采动裂隙"0"形圈的范围为距工作面顶板垂高10～25 m,距采空区两侧水平距离为10～35 m.研究表明,顶板千米大直径钻孔抽采技术治理瓦斯效果明显,上隅角瓦斯体积分数稳定在0.8%以下,且钻孔抽采瓦斯体积分数达55%以上,抽采量达50 m3/min以上,实现煤与瓦斯安全高效共采.     

长综放面采动上覆煤层的瓦斯卸压规律研究

针对阳泉三矿15#煤长综放面开采对上覆138.5 m处3#煤瓦斯卸压的影响,采用数值模拟和工程实测相结合的方法进行研究.结果表明:15#煤采面长为252 m的综放面开采能使3#煤充分卸压.沿工作面推进方向,3#煤充分卸压边界滞后15#煤工作面35 m,对应的走向充分卸压角为75.8°;沿工作面倾向方向,从工作面上端内侧12 m到其下端内侧29.2 m之间范围内的3#煤得到充分卸压,对应的倾向上部和下部充分卸压角分别为85°和78.1°.3#煤充分卸压区域内的瓦斯抽采率达到88.43%,且开采期间未发生过煤与瓦斯突出,表明15#煤的开采能够有效地消除或降低3#煤开采期间煤与瓦斯突出和瓦斯超限的威胁,实现了煤与瓦斯安全高效共采.     

基于“O”形圈理论地面钻井瓦斯抽采技术优化

以余吾煤矿N2105回采工作面地面钻井抽采工程实践为依托,基于采动裂隙"O"形圈理论,通过Fluent软件数值模拟分析,结合不同施工参数下地面钻井抽采效果对比分析,对余吾煤矿地面钻井布置位置、抽采负压等参数进行了优化。研究表明:地面钻井水平上应布置于采动裂隙"O"形圈内,垂向上控制于垮落带顶部和裂缝带的中下部之间,抽采效率最高;通过正交模拟对比分析,地面抽采钻井终孔距离煤层顶板垂高16m,距离回风巷为40m时抽采效果最优;抽采负压与抽采瓦斯浓度呈C=-0.013P2+1.122P-1.188的二次多项式关系,当抽采负压为45k Pa时,抽采浓度最高,为25.5%;抽采负压与沿空留巷的瓦斯浓度呈C=0.0001P2-0.013P+0.637的二次多项式关系,当抽采负压为48k Pa时,沿空留巷的瓦斯浓度最低;通过抽采浓度与抽采负压实测数据与拟合公式计算结果对比,验证了拟合公式的合理性,为后期地面钻井抽采参数的布置提供了科学依据。     

关键层位置与采高对支承压力影响规律的研究及应用

工作面超前支承压力不仅受采高影响,与覆岩关键层位置也密切相关。通过理论分析和UDEC2D数值模拟的方法研究了采高和关键层与煤层的距离对超前支承压力的影响规律。结果表明:在关键层厚度保持不变的前提下,关键层与煤层的距离一定时,采高越大,工作面超前支承压力峰值越小,峰值位置距离煤壁越远;采高一定时,关键层与煤层的距离越近,工作面支承压力峰值越大。当关键层与煤层距离大于一定值后,关键层对工作面支承压力峰值基本无影响。该结论对于超前段巷道的支护以及瓦斯抽采钻孔的优化布置具有一定的指导意义。     

工作面煤与瓦斯共采技术实践

山西某综放工作面瓦斯治理难度大,针对该工作面进行了煤与瓦斯共采实践.在采煤过程中.工作面布置了φ325 mm和φ219 mm两条抽放管路,该矿充分利用覆岩移动对瓦斯的卸压作用,并根据岩层移动规律来优化了抽放方案、提高了抽出率,成功地实现了煤与瓦斯共采.采取的抽采工艺有顶煤高位钻孔抽采瓦斯、采空区上隅角插管抽采放和钻场覆岩裂隙带抽采.     

观文煤矿煤与瓦斯共采中瓦斯抽采前期研究

 摘要： 以低透气性、强突出危险煤层群矿井—观文煤矿为研究对象,深入研究该矿的瓦斯抽采方案设计。抽采方案主要包括：保护层回采区域顺层钻孔预抽、邻近层卸压瓦斯、采空区瓦斯抽采、底板穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯、煤巷掘进工作面边掘边抽。     

保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究

随着我国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和变出煤层的数量不断增加,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,从而实现煤与瓦斯资源的安全高效共采．系统介绍了基于分源原理的回采工作面瓦斯涌出预测方法,保护层开采及卸压瓦斯强化抽采技术的发展和工程应用．结合淮南潘一矿下保护层和谢一矿上保护层开采及卸压瓦斯强化抽采实例,将保护层工作面瓦斯涌出量预测结果与保护层工作面瓦斯涌出量实测结果进行了对比分析．研究结果表明,由于保护层开采的卸压作用,使被保护层卸压瓦斯抽采率远大于被保护层卸压瓦斯的自然排放率,导致保护层工作面瓦斯涌出量预测结果小于实际瓦斯涌出量．     

阳泉矿区瓦斯涌出规律研究及其综合治理

为给煤矿瓦斯灾害治理提供依据,以阳泉矿区为研究对象,对瓦斯涌出规律进行了分析,发现瓦斯涌出的主要影响因素有开采深度、回采工艺、地质构造、水文地质等;据此提出了开采保护层卸压增透抽采瓦斯、地面钻井抽采瓦斯以及高抽巷和防突巷的瓦斯抽采技术等瓦斯治理措施;最后指出了瓦斯作为宝贵的优质洁净能源,应充分贯彻安全高效煤与瓦斯共采和采煤-采气一体化开采理念。     

走向煤柱对近距离煤层大采高综采面矿压影响

为了掌握走向煤柱对近距离煤层6.3 m采高综采面矿压的影响规律,基于补连塔煤矿32301工作面矿压实测结果,从覆岩结构变化的角度对煤柱作用机理进行了分析.结果表明,走向煤柱区域下初次来压和周期来压步距为39和19 m,均大于上煤层采空区下的初次来压和周期来压步距32和17 m.在上煤层采空区域下,周期来压阶段支架平均载荷比初次来压大4%,动载系数大11.7%,差异明显,而走向煤柱区域下差异均很小.下煤层开采时上覆岩层中是否仍存在完好的承载结构是导致来压步距、支架载荷和动载系数出现差异的主要原因.     

大采高综采工作面采高合理性研究及煤壁片帮防治

为了确定某矿大采高综采工作面的采高,对该矿井3#煤层进行采高设计,通过数值模拟分析得出,随着割煤高度的增大,煤壁最大水平位移逐渐增大。因此,考虑到该矿井的具体条件,确定其工作面开采高度为6.8 m,工程实践效果良好。由于大采高综采工作面煤壁片帮是不可避免的,针对该矿井煤壁稳定性的提高和改善,提出了几种防治煤壁片帮的措施和建议。     

工作面超前支承压力分布规律研究

 对某矿岩浆岩侵入条件下首采工作面超前支承压力进行了研究,采用UDEC数值模拟软件分析了回采期间顶底板应力场的变化特征及超前支承压力分布规律。采空区支承压力接近原岩应力,回采工作面明显处于卸压区,回采煤体前方形成应力集中区。并使用钻孔应力计对回采煤体超前支承压力进行了实测分析,进一步研究了超前支承压力分布规律,为首采面的安全回采提供了技术支持。     

深部采煤工作面支承应力分布规律的采厚效应研究

采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法,对高家堡煤矿41103工作面深井煤层开采厚度变化过程中支承应力的分布规律进行了研究,结果表明：煤层由厚变薄条件下煤体的超前支承应力峰值位于工作面前方13 m左右,受采掘活动影响的超前距离为58 m;采厚变化区域应力变化速率加快,超前支承应力峰值增大,由38.7 MPa增加到46.2 MPa;工作面侧向支承应力峰值位于工作面前方12 m处的巷帮深部5~11 m内,应力集中系数达到2.4,需在超前支护的基础上在工作面前方12 m区域内加强支护。     

急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性影响因素研究

为实现水体下急倾斜煤层的安全回采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的水文工程地质条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了急倾斜煤层开采防水煤柱稳定性的影响因素。结果表明:随着急倾斜煤层采高的增大和煤体强度的降低,防水煤柱的垮落范围呈增大趋势;覆岩中关键层的存在以及直接顶岩梁的破断旋转均导致防水煤柱的垮落范围增大;当充填体弹性模量达到0.5GPa时,防水煤柱的垮落破坏范围可以降低54.3%,根据数值计算结果确定了急倾斜煤层采空区矸石自溜充填并注浆胶结充填体的顶板控制技术,同时采取了防水煤柱加固措施,有效确保了急倾斜煤层回采期间防水煤柱的稳定。     

大采高综采工作面综合防尘技术实践

为解决大采高工作面粉尘大的问题,长平矿4311大采高综采工作面试验静动压结合煤层注水技术、红外追机喷雾、采煤机远程雾流降尘、粉尘浓度超限自动喷雾、除尘室等综合防尘措施,有效解决了大采高工作面粉尘大的问题,改善了工人的作业环境。     

五阳煤矿7601综放面瓦斯浓度分布规律分析

根据五阳煤矿7601综放工作面的开采时空条件,按立体网格状布置测点,对整个综放面瓦斯浓度进行了测量.测量分析结果显示工作面瓦斯主要来源是工作面煤壁,其大小取决于煤层原始瓦斯含量、煤层透气性、瓦斯放散初速度和瓦斯涌出衰减系数等;工作面上隅角附近瓦斯体积分数最高达到1%左右,而抽排风筒内瓦斯体积分数为0.8%左右,说明抽出式风机抽排瓦斯的效果十分显著.     

大采高综放割煤高度合理确定及放煤工艺研究

为提高塔山矿石炭系特厚煤层顶煤采出率,运用数值分析、相似模拟分析、实测统计分析以及工业性试验等方法,研究了大采高综放开采工艺中最为关键的机采高度及放煤工艺问题。研究及实践结果表明,在塔山矿8105工作面的地质开采条件下,合理机采高度为4.0～4.3 m,合理放煤步距为一刀一放0.8 m,合理放煤方式为多轮间隔顺序多口放煤。     

四川矿区典型煤层地应力场瓦斯渗透性规律实验研究

在深部开采或复杂地质条件下,地应力对煤岩渗透率的影响明显,进而影响煤矿瓦斯抽采的效果。对四川矿区不同典型煤层条件下的原煤进行了实验研究,分析矿区典型地应力特征条件下煤岩渗透率的变化规律,拟合了煤岩渗透率与有效应力的函数关系模型。研究发现:煤岩的渗透率与有效应力呈规律性的反比例关系,并存在拐点。这一发现为该矿区根据地应力条件进行煤层强化增透措施选取提供了依据,该研究成果在四川矿区白皎煤矿的保护层开采应用中取得了较好的效果,瓦斯抽采效果良好。     

大采高工作面末采期间快速贯通技术研究

为实现大采高工作面末采期间回撤通道快速顺利贯通,以万利一矿42301大采高工作面为工程背景,在末采期间采取矿压观测和顶板控制的措施,保证回撤通道贯通期间避开周期来压。在此基础上对挂网工艺进行优化,缩短了挂网时间,为回撤通道安全快速贯通提供了技术保障。实践结果表明:工作面回撤通道贯通时间大幅减少,整个贯通过程仅用了32 h;采用现场多频次测量顶底板高程的方法,保证贯通期间工作面顶底板平整,使高差从2 700 mm减小到200 mm以内,回撤通道贯通质量高,仅局部20台支架底板存在小于200 mm的台阶高差;采用矿压监测手段和顶板控制措施,保证工作面末采期间未受到矿压影响,回撤通道安全顺利贯通。