综放孤岛工作面开采技术实践

针对东山煤矿煤层赋存和开采条件,介绍了15号煤层51519综放孤岛工作面回采工艺及防治措施,实现了该工作面安全生产,取得了良好的经济效益,为孤岛工作面综放开采积累了丰富的经验。     

大采高多断层工作面综放诱发地表沉陷观测及数值分析

 从现场监测出发,分析近年来的监测数据,获得王庄矿大采高工作面在高强度综放开采条件下的地表沉陷规律,通过打孔观察冒落带、裂隙带的分布规律,得到最大下沉高度。然后基于不连续变形数值分析方法建立地表沉陷模型,模拟和分析多条断层对工作面综放开采的影响规律,并获得最大下沉高度。模拟最大沉陷值约为4.5 m,要小于实测值4.9 m,可能的原因是数值模型中只考虑该区4条较大的断层,而实际该区还有很多小的断层和小构造,并且实际地质情况远远比数值模型要复杂。最后比较相似条件下有无断层的地表沉陷规律,获得有无断层影响下的覆岩破断规律及移动规律,并比较两者的异同。     

综放工作面开采速率对围岩应力环境影响的研究

综放工作面开采速率影响着工作面围岩应力重新分布和变形破坏的结果。主要归结于：（1）开采速率的不同影响围岩应力转移过程的完整程度；（2）开采速率的不同造成单位时间开采截深的变化，从而影响了围岩的加卸载过程以及加载速率的变化；（3）开采速率的不同对岩石蠕变时间有一定的影响，从而影响岩石的变形及应力分布。以谢桥煤矿为工程背景，通过数值模拟分析，揭示开采速率对工作面围岩应力影响的规律。随着综放工作面推进速度的增加，工作面周围应力降低区的面积减小：与之对应，工作面周尉岩体破坏区的范围减小工作面前方峰值应力向丁作面靠近，峰值应力变大；围岩岩体的变形时间缩短，工作面周围岩体的位移减小。提出适当提高综放开采推进速度有利于工作面管理和安全生产。     

黄土山区叠加工作面开采地表移动变形规律

以N1114和N1206工作面联合开采为研究对象,通过对地表观测站数据的处理、分析和对比,结果表明,N1114工作面先单采条件下,地表沉陷变形小,最大下沉为1 165 mm,联合采后,受重复采动影响,地表沉陷变形特别剧烈,最大水平变形为62 mm/m,最大下沉为7 155 mm。叠加工作面开采的地表倾斜、水平移动变形曲线和曲率等曲线分布极不均匀,曲线形态抖动性较大。     

浅埋综放L工作面开采方法及其矿压实测研究

 根据路天煤矿16#煤层的具体条件,提出并成功实践L形巷道布置的开采方法。通过现场实测分析,研究L工作面浅埋综放开采时顶煤和顶板的垮落特征、支架的工作阻力、地表塌陷规律及填埋碾压技术等,分析L工作面顶板破裂扩展及分块垮落顺序,建立浅埋综放开采的拱–台阶岩梁组合力学模型,揭示浅埋综放的覆岩移动规律及破煤机制,并给出维护顶板稳定的支架阻力计算公式。研究结果表明：(1) L工作面开采方法是一种高效、安全、高回收率的采煤方法,采露头煤或者露天转井工开采时可以借鉴;(2) 在合适的煤层条件下,浅埋深放顶煤开采在技术上是可行的;(3) 周期来压步距随覆盖层厚度的增加呈增大的趋势;(4) 工作面中部周期来压显现明显;(5) 地表变形垮落可分为4个阶段,填埋碾压应分2个阶段进行;(6) 为提高端面顶板和煤壁的稳定性,应提高支架初撑力。研究结果对类似条件下的开采方法及矿压规律研究具有积极的指导意义。     

综放工作面电磁波透视分析

地质构造是影响煤矿生产安全和生产效率的主要因素,如果工作面内存在不明地质构造,则很可能会影响开采进度,甚至引发煤岩动力灾害事故.以滕州市东大矿业有限责任公司1301综放工作面为研究对象,首先介绍了电磁波透视技术的工作原理,然后通过在1301工作面布置测点和现场实测得到了大量的原始探测数据,通过数据处理和探测结果分析,探明了1301工作面的地质构造特征.分析结果表明,1301工作面内有2l条隐伏断层,这为该工作面的综放开采提供了技术支持.     

综放工作面围岩结构分析

从系统稳定的观点出发，分析了综放工作面围岩的力学特性、结构特点及其平衡条件，讨论了直接顶与顶煤不同刚度组合对系统稳定的影响以及支架的工作特性，建立了综放采场的围岩力学模型。由此可对综放开采的矿山压力现象作出解释，并为支架的选型设计及矿山压力控制提供了依据。     

条带开采地表岩移规律与建筑物保护模式研究

受地表建筑物以及煤层位置厚度影响,条带开采工作面选择较多。某矿区采储量位于村庄下,工作面走向正好垂直穿过村庄规划的房屋,为解决矿区内村庄下煤柱的开采难题和安全生产,在矿区2206条采工作面布设了地表岩移观测站,观测分析地表变化规律。分析出了相邻监测点之间的沉降差值、曲率、变形值和开采系数等特征参数,研究了该矿区的地表下沉机理,为该区域的地表土地开采沉陷与塌陷赔偿、房屋变形改造以及综合利用等方面提供了技术支持。     

综放开采顶煤裂隙及其渗透性研究

在国家自然科学基金重点项目《厚煤层全高开采方法基础研究》资助下,通过对综放开采工作面前方顶煤裂隙的现场观测和实验室顶煤裂隙的细观研究,分析了顶煤裂隙分布的宏、细观特征;运用多重分形理论讨论了顶煤裂隙结构的不均匀性和各向异性;基于现场工作面前方顶煤节理裂隙分布,运用UDEC软件,对同一煤层地质条件下不同厚度的综放开采与分层开采采场进行数值计算;分析了应力变化对裂隙岩体渗流的影响,得出了裂隙岩体的渗透系数与应力的关系表达式,结合综放开采的实际,给出了综放开采工作面前方顶煤渗透系数的数学表达式。主要研究结论为: (1)煤层裂隙的形成不仅受地质因素的影响,而且受采掘等工程因素的影响,因此,在定量研究煤层裂隙渗透性时必须考虑工程因素对裂隙发育程度的影响。裂隙分布表明:顶煤裂隙的分布既有一定的随机性,又有一定的规律性。 (2)简单分形和多重分形研究顶煤裂隙,研究表明:当各方向的D_0值变化越大,则表明顶煤裂隙发育的各向异性就越明显,且某一方向多重分维值C_h越小,则该方向裂隙结构就越复杂,分布也越不均匀;相反,多重分维值C_h值越大,则该方向裂隙体结构就相对均匀。因此,用各向分维值D_0和裂隙不均匀系数C_h可以分别定量表示顶煤裂隙的各向异性和不均匀性。 (3)综放开采的卸压     

综放开采松软顶煤落放规律的理论研究

考虑放煤口位态影响，分别对高位及低，中位支架单口放出时松软煤矸的移动规律进行了理论探讨，提出拱－椭球放出体，放出体轴线平均偏转角等新观点，并推导建立了相应的放出体及漏半母线方程。     

综放工作面围岩应力分布的实验研究

在成庄矿综放开采三维相似模拟实验观测数据的基础上,对采场围岩应力分布进行的分析研究表明,在工作面前方,煤体和上覆岩层受到支承压力作用影响而产生的应力增加是同步的,应力明显增加的趋势也相似,工作面上方21 m顶板测点在工作面前方10～12 m开始卸压,在工作面推进43～52 m后,应力值降为0.对不同煤层厚度及不同开采方法的采场围岩进行了UDEC数值模拟,结果表明,上覆岩层所形成的大变形梁的层位与开采厚度不成线性关系,甚至在一定的范围内波动不大,与上覆岩层总厚度相比,开采厚度显得非常小,采空区的上覆岩层重量都是以一定角度向工作面前方煤岩体传递,这一角度体现在UDEC模拟中的主应力方向上.     

某矿区综放工作面预留煤柱优化设计研究

结合某矿区综放工作面回采巷道现场实际情况,基于预留煤柱宽度理论分析,依托预留煤柱宽度优化设计原则,提出了该矿区综放工作面预留煤柱宽度计算公式,通过对比分析数值模拟与理论计算结果,将该矿区原有预留煤柱宽度60 m优化至52 m,中间灌浆巷距离两条巷道净距均为23.7 m,大大提高了该矿煤炭回采率。     

下分层综放开采矿山压力控制

 在大量现场实测与理论研究的基础上, 建立了下分层综放开采的覆岩结构模型, 并对大、小结构的稳定性及其对矿压显现的影响进行了分析。深入分析了层间顶煤的破碎特点,指出层间顶煤的破碎效果是多因素综合作用的结果, 而在不同的开采条件下将具有不同的放顶煤效果。所得结论已在三河尖矿下分层综放开采的矿山压力控制实践中得到了应用, 并取得了较好的效果。     

深井特厚煤层综放工作面断层活化规律研究

 以新巨龙公司2301N综放工作面过断层为工程背景,通过微震监测、数值模拟和理论分析等方法,对深井特厚煤层断层活化规律进行研究。得到的主要结论为：(1) 根据2301N工作面微震监测结果,将断层活化分为应力显现阶段(距断层274.8～214 m)、蓄能阶段(距断层214～84 m)和结构活化阶段(距断层84～0 m),并采用数值模拟进行了验证;(2) 工作面过断层期间存在断层活化型冲击和断层煤柱型冲击2类动力灾害,断层活化型冲击的机制主要是开采诱发断层两侧煤岩体积聚的构造应力释放,断层煤柱型冲击地压机制主要是工作面开采引起断层煤柱应力的高度集中;(3) 根据工作面过断层期间冲击地压发生机制,提出相应的防治技术,并进行现场验证,保障了工作面的安全开采。研究结果对类似条件下的工作面安全开采具有一定的借鉴意义。     

综放工作面切眼锚网支护

兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿成功地在综放工作面切眼采用了锚网支护，消除了回采过程中的空顶作业，在全国尚属首例，具有推广应用价值。     

超长孤岛综放工作面支承压力分布规律研究

为对超长孤岛综放工作面围岩稳定性和顶煤冒放性进行控制,采用FLAC3D有限元软件对比分析了超长孤岛工作面的支承压力分布特征。研究老顶上覆岩层应力场的变化规律,分析初采期间和正常推进期间工作面超前支承压力分布规律。老顶岩层内工作面超前支承压力存在两个峰值区域,工作面后方支承压力沿面长方向的中间存在一个峰值区域,两者之间为低支承压力区域。顶煤层位支承压力峰值大于煤层的机采层位,但支承压力的影响范围小于机采层位,且顶煤的极限平衡区宽度较机采层大。工作面正常推进期间较初采期间的支承压力极限平衡区宽度增大,孤岛工作面加长后支承压力峰值系数在初采期间增加,而在正常推进期间降低。超长孤岛工作面减小孤岛工作面侧向支承压力的叠加影响。     

综放工作面煤层高压注水技术实践

炭窑峪煤业402综放工作面煤层属中硬煤层,该矿采用煤层高压注水,橡胶封孔器封孔等技术,通过合理确定注水钻孔间距、施工长度和注水时间,对煤层进行高压注水,软化煤质,起到了提高回采率,降尘,及降成本的良好效果。     

特厚坚硬煤层分层综放开采关键技术研究

通过对特厚坚硬煤层综放开采技术的系统分析，指出提高坚硬顶煤的冒放性和瓦斯的综合治理是该条件下综放开采所面临的主要技术难题。在对特厚坚硬顶煤结构及破碎特点分析的基础上，提出了提高坚硬顶煤冒放性的主要技术途径和措施，在宁夏太西集团白芨沟矿煤层特厚、坚硬、顶板坚硬、高瓦斯和浅埋深条件下，成功地进行了分层综放开采的实践，达到了工作面年产 １５０Ｘ １０４ｔ的生产水平。在该条件下实现了综放开采技术的突破，取得了预期的效果。     

综放开采工艺顶煤弱化方式探讨

本文通过厚煤层综放开采顶煤弱化技术的研究,确立不同开采条件的顶煤弱化工艺模式。通过现场生产实践,验证不同方案的可行性,指出存在的具体问题和今后发展方向。