用下沉数据分析长壁采区上方覆盖层初次崩落

本文讨论了井下开采引起地表移动有关资料,确定长壁采区上方覆盖层初次崩落,并通过分析地表初次移动与工作面推进距离之间的关系,说明覆盖层极容易产生垮落的可能性。这项研究工作目的是进一步认识覆盖层对长壁开采的影响,同时对不同类型覆盖层稳定性的影响以及煤柱     

盖州煤矿残采区上行可采性研究

针对盖州煤业9#煤9103工作面的残采区上行开采问题,采用理论计算、数值模拟的方法对下部15#煤采空区上部覆岩的移动规律以及残采区遗留煤柱的稳定性进行研究,得出上方覆岩移动的"两带"高度,最终确定9103工作面可以进行安全开采,但需采取一定的防范措施。同时针对残采区上行开采影响下回采巷道变形破坏特点,提出多维多级支护技术与方法,与常规支护方式相比,其对围岩的控制效果显著增强。     

受相邻工作面影响的煤巷支护技术

针对某矿受相邻工作面影响的回风平巷12工程地质实际条件,运用FLAC3D三维数值模拟软件,详细分析了工作面回采影响下巷道支承压力分布以及巷道围岩变形规律.研究结果表明,采动引起的侧向支承压力集中区位于煤柱附近上方的岩层中,并靠近采空区一侧.受动压影响巷道变形受工作面开采影响很大,在留有合适保护煤柱的前提下,高强全长树脂锚固锚杆可以有效的控制此类巷道的围岩变形,同时采用钢筋锚网及锚索加强支护技术,以提高锚杆的整体支护效果.     

动压影响下煤巷矿压显现与支护的三维数值分析

针对榆家梁矿受动压影响的回风平巷Ⅱ工程地质实际条件,运用FLAC3D三维数值模拟软件,分析了动压影响下巷道及护巷煤柱的矿压显现以及巷道围岩变形规律.研究结果表明,采动引起的侧向支承压力集中区位于煤柱附近上方的岩层中,并靠近采空区一侧.受动压影响巷道变形受工作面开采影响很大,在留有合适保护煤柱的前提下,高强、全长树脂锚固锚杆可以有效的控制此类巷道的围岩变形.     

解放层下工作面开采边界煤柱优化

针对某矿一采区煤层解放层下工作面在相邻采空区条件下开采的问题,采用UDEC数值模拟软件对下分层工作面内错、外错或平齐上分层煤层煤柱一定水平距离时巷道顶底板和两帮变形量进行研究,优化下分层煤层边界煤柱,使下分层工作面巷道受上方煤柱影响程度达到最小。研究表明,当下分层工作面开采边界煤柱内错上分层10~30 m(即开采工作面煤柱宽85~105m)时,工作面巷道顶底板和两帮变形量较大,巷道变形严重,在该地质条件下,工作面开采边界煤柱宽度以10~30 m为宜。     

减压区开拓巷道布置方式研究与应用

通过优化开拓巷道的设计,即提前开采巷道上方保护煤柱,促使开拓大巷布置在工作面回采后的采空区应力降低区内,以使巷道提前减压,从而降低巷道的变形破坏。巷道减压开采方式提高了矿井煤炭回收率、减少巷道维护量、矿井经济效益得到增加。     

采空区上方巷道的变形

1979年《矿山测量》第三期,概略地介绍了阳泉二矿进行巷道下采煤的试验情况。现将试采后采区上方巷道的变形情况简介如下: 12号煤层工作面地质构造比较简单,倾角3°～4°,工作面中部有走向北东、倾向南东,落差为1.0米和1.3米的正断层各一条。平均煤层厚度1.4米,采高1.3～1.9米。直接顶为厚4.3米的页岩。老顶为细砂岩和砂质页岩。工作面走向长270米,倾斜长70～220米。用走向长壁冒顶法开采。煤层开采后,距工作面上方垂直距离     

无煤柱开采条件下煤岩体支承压力的数值模拟

基于煤层的开采引起上覆岩层大范围移动和应力重分布,尤其是工作面周围煤岩体的承载应力变化这一理论,运用ANSYS对无煤柱开采进行数值模拟,观察到在开采过程中采空区上方煤岩在3个主应力方向均出现裂缝,且裂缝沿着工作面推进方向向前扩展,由此初步得到在开采影响下采空区上方的煤岩体内裂缝分布及发育情况;依据数值模拟结果,拟合出工作面周围煤岩体应力环境曲线,即减压区、增压区和稳压区3个区;通过计算得出无煤柱开采过程中支承压力集中系数的范围为2.54~2.96。同时由小煤柱的宽度与应力集中系数的关系发现：柱宽越大,相同条件下的集中系数越小,并且增幅越小。     

采区设计优化与应用

旗山煤矿通过优化采区设计,增加了采区的走向长度和综合机械化采煤工作面的连续推进长度,提高了效率和资源回收率；同时,解决了由于工作面走向长度增加带来的区段平巷长距离运输和“三软”煤层区段平巷维护困难,以及由于开采深度和工作面走向的增加带来的风流线路长、阻力大,工作面的温度增高、局部通风机长距离供风困难等问题,对同类矿井有很好的借鉴作用.     

在后退式长壁工作面采用穿层钻孔抽放瓦斯

<正>在后退式长壁开采作业中,只要条件允许,可用穿层钻孔代替地面垂直钻孔抽放采空区瓦斯.这是西弗吉尼亚北部开采匹兹堡煤层的一个煤矿与美国矿业局签订合同进行的研究项目.这项研究首次将这一技术用于匹兹堡煤层.从后退式长壁采区的平巷向采区上方打14个小直径斜钻孔,贯穿上覆煤层.所有钻孔均与瓦斯抽放管连接,由地面的瓦斯泵将采空区瓦斯抽出.在各个不同的长壁盘区开采阶段,穿层钻孔的瓦斯抽放率分别为7%至18%,而地面垂直钻孔的瓦斯抽放率是20%.穿层钻孔瓦斯抽放率低的原因是由于钻孔周围有裂隙,产生泄漏现象.     

长壁采煤采场压力分布与巷道位置

地下煤层开采引起围岩移动和变形,导致产生矿山压力.研究和掌握这种压力的性质及作用规律,是矿井技术工作的重要课题,也是采区布巷的必备条件.本文对长壁采煤法采场四周支承压力的分布规律及其与巷道布置的关系,作一简述.一、长壁采煤法采场支承压力分布及其变化规律1.采场上覆岩层移动的支承压力分布走向长壁开采时:采场上方的支承压力拱沿走向前后方的支承压力如Ⅰ-Ⅰ剖面,倾斜上下方煤柱内沿走向之变化如Ⅱ-Ⅱ剖面,处于采空区后方的支承压力呈衰减状态如Ⅲ-Ⅲ剖面.     

对倾斜长壁采区巷道布置的几点意见

随着综合机械化采煤的广泛应用,对采区巷道提出了新的要求.本文对缓倾斜煤层的几种典型倾斜长壁采区巷道布置做一些粗略地分析,供设计采区巷道布置时参考.一、几种典型倾斜长壁采区巷道布置1.缓倾斜厚煤层工作面集中岩石巷跳采工作面分区巷道布置.这种类型巷道布置以阳泉一矿北头咀15号煤巷道布置为例(图1),其主要特点:     

长壁开采上覆岩层损伤范围及上行开采的层间距分析

针对长壁采空区上方岩层损伤影响范围及其遗弃煤层开采问题,用简化的平面力学模型,解析分析了煤层采出后长壁采空区上方岩层的损伤影响范围,并根据垂直方向上岩层的损伤影响程度按从大到小的顺序将采空区覆岩分为破损垮落带、损伤扰动带和无损变形带,获得了长壁采空区上方遗弃煤层上行开采的安全层间距计算公式.针对山西焦煤集团有限责任公司西山煤电集团公司白家庄煤矿8号煤层长壁采空区上方遗弃的6号煤层上行开采计算了其安全层间距.     

刀柱式老采空区上行长壁开采的采矿安全评价

为保证刀柱式老采空区上行长壁开采安全,需要对层间岩体在采动压力作用下的稳定性进行评价,并合理确定长壁工作面的开采技术参数.基于对层间岩体在采动过程中的受力分析,综合考虑层间岩体的黏聚力、摩擦阻力、采动压力、岩体自重、刀柱残余承载力等因素的作用,提出了评价层间岩体稳定性的安全系数法.如果安全系数大于1,则可以认为在上行开采过程中层间岩体能够保持稳定.采用数值模拟方法研究了上行长壁工作面不同开采参数对层间岩体稳定性的影响.结果表明,长壁工作面宽度、护巷煤柱宽度对层间岩体稳定性影响明显.在刀柱式老采空区进行上行长壁开采,应减小工作面开采宽度,增大工作面护巷煤柱尺寸.     

刀柱式老采空区上行长壁开采的采矿安全评价

为保证刀柱式老采空区上行长壁开采安全,需要对层间岩体在采动压力作用下的稳定性进行评价,并合理确定长壁工作面的开采技术参数.基于对层间岩体在采动过程中的受力分析,综合考虑层间岩体的黏聚力、摩擦阻力、采动压力、岩体自重、刀柱残余承载力等因素的作用,提出了评价层间岩体稳定性的安全系数法.如果安全系数大于1,则可以认为在上行开采过程中层间岩体能够保持稳定.采用数值模拟方法研究了上行长壁工作面不同开采参数对层间岩体稳定性的影响.结果表明,长壁工作面宽度、护巷煤柱宽度对层间岩体稳定性影响明显.在刀柱式老采空区进行上行长壁开采,应减小工作面开采宽度,增大工作面护巷煤柱尺寸.     

老采空区残留空洞空隙分布规律研究

老采空区残留空洞空隙是老采空区地基稳定性评价、重复开采地表移动预测等的关键因素,对此进行研究具有重要的理论和实用价值。在对前苏联岩体内部实测资料分析基础上,研究了覆岩移动变形与工作面位置的关系,通过不同高度、工作面不同位置覆岩下沉差异,得到采空区空洞空隙的变化规律,结果表明:在竖直方向上,距工作面顶板越远,残留空洞空隙量越小,空洞空隙主要出现在顶板上方0.4倍开采深度的范围内;在水平方向上,距离工作面开采边界越远,残留空洞空隙量越小,空洞空隙量与采厚比和离工作面边界距离呈对数或线性分布。在假定空洞空隙随距工作面距离线性分布的基础上,给出了空洞空隙估算模型,为老采空区残余移动变形计算和重复采动分析老采空区对地表移动变形的影响提供了技术方法。     

易自燃煤层综放开采采准巷道支护技术研究

采准巷道支护问题一直是矿井研究的课题之一。结合耿村煤矿易自燃煤层的开采条件，提出了控制、减小采区上山巷道变形的具体措施；研究指出易自燃煤层综放开采回采平巷变形破坏的主要原因是：上方小煤矿开采后造成底部回采平巷积水，国岩软化后巷内基本支架钻底，支架工作阻力低。认为应将全煤回采平巷布置在煤层底板煤矸互叠层上方，并采用加强支护措施，以保证巷道的正常使用。研究成果已在耿村煤矿综放开采中得到了推广实施，取得了预期效果。     

开采扰动下底板巷道应力演化规律及围岩稳定性研究

为了研究开采扰动诱发底板瓦斯抽采巷围岩失稳问题,以龙凤煤矿5921底板瓦斯抽采巷为研究对象,采用数值模拟的方法分析了5921工作面开采过程中底板瓦斯抽采巷围岩应力演化过程及围岩变形破坏特征。研究结果表明：垂直应力在巷道跨度范围内随深度增加而增大,巷道位于工作面前方的位置,围岩应力分布特征大致相同,巷道位于采空区的部位,左帮岩体处于卸荷状态,而右帮岩体出现明显的应力集中现象;围岩变形在时空上相较工作面开采有一定的滞后,底板瓦斯抽采巷最大变形位置滞后于回采工作面10～30 m,工作面前方10 m范围内围岩变形呈增加趋势;底板瓦斯抽采巷位于采空区范围内的部位破坏以拉伸破坏为主,位于煤壁前方支承压力区的部位破坏则以拉伸-剪切组合破坏模式为主,巷道顶板垮落、底鼓的风险较大。     

厚煤层巷道矿压显现规律研究

针对厚煤层开采时矿压对巷道的影响的问题,从理论和实践上阐述位于厚煤层内的区段集中巷、采区上（下）山及大巷整个服务期间采动影响过程中的矿压显现规律和围岩变形,以及厚煤层巷道的维护技术。利用FLAC^3D数值模拟软件,分别分析了采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板压力规律以及采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板位移规律。提出要掌握巷道的围岩性质及其对巷道维护的影响,合理确定护巷煤柱宽度,在邻近煤层开采中,采用上部煤层在厚煤层上方跨采,或者厚煤层巷道开掘之前上部煤层预先开采等卸压措施。从而避免了厚煤层开采过程中矿压对巷道的影响,保证了煤矿的安全高效回采。     

综放开采回风上山加固技术研究

基于显德旺煤矿已有的煤层地质条件,针对一采区上方的总回风上山在工作面回采期间变形破坏严重导致原巷道支护不能满足使用要求的问题,采用理论分析和数值模拟的方法确定了垮落带和导水裂缝带高度。分析表明上山巷道在冒落带、裂隙带之上,处于弯曲下沉带内,下方工作面开采对回风上山的超前影响距离为15~25m。采用MSAS开采沉陷分析系统,建立了岩层移动模型对开采区域地表移动和变形进行计算分析,分析表明,在上山两侧不放顶煤时,对巷道破坏的影响程度降低,并据此设计了巷道加固方案,确定了加固超前距离。