近煤层岩巷掘进中防治煤与瓦斯突出技术研究

为了保证近煤层岩巷的安全快速掘进,采用FLAC2D分别对煤层距巷道底板5,10 m时的情况进行了数值模拟,研究了近煤层岩巷掘进工作面前方岩层、煤层的应力分布规律,结果表明:煤层距巷道底板5 m时,前方5~20 m为煤层应力集中区;煤层距巷道底板10 m时,其应力集中区在10~25 m,其应力峰值处在煤层距巷道底板5 m时的集中应力区与原始应力区的交界处。根据煤层应力集中区情况,建议煤层距巷道底板5 m时必需采取防突措施,防突长度为掘进工作面前方20 m,并进行了合理的钻孔设计。     

煤巷掘进围岩应力集中区及卸压破碎区的确定

为了有效防止煤巷掘进中煤与瓦斯突出,需合理设计超前排放孔参数。基于煤巷掘进工作面围岩应力分布规律,采用数值模拟及现场钻孔测定相结合的方法,综合分析确定掘进工作面围岩应力集中区及卸压破碎区的范围,并在某矿021710掘进工作面得以实践。应用结果表明:该掘进面前方卸压破碎区范围为0~2m,应力集中区范围为2~11 m;上帮卸压破碎区范围为0~3 m,应力集中区范围为3~9 m;下帮卸压破碎带范围为0~2 m,应力集中区范围为2~9 m。     

FLAC程序在客光矿石门揭煤中的应用

为了实现容光煤矿安全揭煤,以容光矿为背景,运用FLAC-3D软件进行数值计算,通过考虑岩层的分层力学性质变化,再现了掘进巷道围岩应力、应变分布,并且通过观测线对揭煤各部巷道底板应力变化情况进行研究.结果表明:斜井工作面下方有“漏斗”型采动卸压区,在距煤层法距5 m处,井筒工作面卸压范围为下部8～10 m,“漏斗”四周距井筒壁外围2～3 m左右;揭穿煤层时,井筒工作面卸压范围为下部11～13 m,“漏斗”四周距井筒壁外围2～3 m.掘进面距离煤层越近,峰值应力越大,5m垂距时为25 MPa,揭开煤层后为35MPa.应力集中区由掘进面向顶板处发展,而深部应力移动区向靠近煤层区发展.在距离井筒工作面下方5 m,井壁周围2m左右的范围内,有相对较为明显的位移变化.     

近直立特厚煤层应力演化规律研究

为了及时准确的识别工作面走向和倾向应力集中区,进行设计合理的卸压参数和防护措施,降低近直立煤层冲击地压动力灾害的破坏性,采用应力在线监测系统对工作面超前区域的应力演化过程进行连续监测,研究近直立特厚煤层应力演化规律。研究表明：近直立特厚煤层走向方向超前支承压力影响范围为超前综采工作面5～20m,倾向方向应力集中峰值区距巷道壁6～13m|依据获得的应力演化规律,针对影响范围和峰值区采用了煤体卸压爆破和煤层注水方法开展了现场防冲工程实践,卸压工程实施后经检验,煤体应力集中程度明显减小,巷道变形量也得到了有效控制,研究结果起到了较好的指导意义。     

采掘叠加集中应力区的防突措施效果分析

煤层回采工作面会在工作面前方一定范围内形成应力集中区,而在应力集中区进行采掘活动时,会导致集中应力的叠加,容易诱发煤与瓦斯突出事故。以某矿煤巷掘进工作面通过上覆煤层工作面停采线应力集中区为实例,对区域和局部防突措施效果进行了分析,结果表明,在工作面停采线应力集中的影响范围可达周围40 m,尤其是在工作面前方,瓦斯排放钻孔对缓解应力集中影响有明显效果。     

亭南煤矿工作面定向长钻孔“区域预抽+卸压防冲”可行性分析北大核心

针对亭南煤矿在402工作面回采前利用普通钻机施工卸压钻孔过程中存在钻孔施工成本高、施工周期长、钻孔偏斜造成该区域抽采钻孔漏风、抽采负压减小、同时多道工序施工之间相互干扰影响巷道掘进效率等问题,通过数值模拟,利用定向钻机采用φ120 mm的定向长钻孔抽采工作面回采区域内瓦斯,采用φ150 mm的定向长钻孔对工作面回采巷道迎头和巷帮进行大直径钻孔卸压,对比分析了定向长钻孔超前迎头500 m与卸压孔超前迎头30 m施工后,超前迎头应力峰值位置、应力集中区分布范围、应力降低区分布范围、塑性区分布范围等的分布特征。结果表明:定向长钻孔卸压后的应力峰值基本分布于距巷帮2.5 m左右,且高应力集中区主要分布在距巷帮2~5 m范围,在此范围内补打定向长钻孔卸压后,应力峰值向煤体深部转移,应力集中范围减小,卸压范围增大,具有更好的卸压效果。     

长平矿掘进工作面煤体应力分布规律探讨

基于对长平矿掘进工作面新鲜暴露煤体前方的应力测定,针对钻屑量能直接反应煤体内应力分布大小的规律,运用岩石力学理论、力学数值模拟及煤层的基本参数,对掘进工作面卸压区宽度进行了理论推导,并对掘进工作面新鲜暴露煤体的钻屑量进行了现场实测。得出了掘进工作面应力分布规律:卸压带宽度约为0～3.5 m,集中应力带宽度约为3.5～8.5 m,8.5 m以后为原始应力区。     

煤柱下煤层巷道围岩变形破坏机理

针对寨崖底矿煤柱下回采巷道失稳问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,分析了寨崖底矿煤柱下煤层巷道的破坏机理。得出了上煤层工作面回采后,遗留煤柱底板应力分布规律。发现煤柱下煤层高应力集中区围岩受工作面采动动载高应力扰动出现垂直应力峰值增大、应力集中区范围增加、非对称应力场,是此类巷道大变形破坏的根本原因,且预测采动影响范围为工作面前方60 m至后方130 m。     

突出煤层掘进工作面前方集中应力带的确定

对于有突出危险的煤巷掘进工作面有必要确定出工作面前方的集中应力带的范围。通过对乌兰矿突出煤层掘进工作面机巷打钻及防突预测中的钻屑量实测数据的分析,确定了集中应力带的范围为掘进工作面前方5~16 m。     

解放层开采卸压效果数值分析

为了优化防冲设计,实现安全高效开采,采用FLAC数值模拟软件模拟了3上煤解放层的回采对3下煤的解放效果。结果表明:3上煤工作面巷道上下帮应力集中系数达3.3,切眼附近应力集中系数达3.4,工作面前方煤体内应力集中系数达3.5,垂直应力峰值区距工作面煤壁10 m左右;切眼附近走向卸压保护角为72°,工作面前方附近走向卸压保护角为76°,倾斜方向卸压保护角为85°。     

大倾角厚煤层综采面回采对邻近煤柱和掘进面的影响研究

为了研究大倾角煤层综采面回采对区段煤柱和下区段工作面回风巷掘进面的影响,采用数值模拟和现场监测的方法研究了区段煤柱的应力分布、回采面对掘进面的扰动情况。研究结果表明,大倾角煤层工作面应力集中区域与缓倾斜煤层明显不同,煤柱受到的工作面与煤柱侧叠加应力并非均匀分布,靠近上区段侧的应力集中明显高于下区段侧;当前南山煤矿B8煤层大倾角工作面20 m宽区段煤柱能够保持稳定,通过弹性核理论计算其合理区段煤柱宽度为18.4 m;回采工作面与相邻掘进工作面相距218 m时开始相互扰动,两面之间的最大扰动影响发生在回采面越过掘进面46 m时。     

三软煤层沿空留巷矿压显现规律研究

为探究沿空留巷矿压显现规律及支护对策,以河南西部典型三软煤层为研究对象,构建了数值分析模型,模拟了工作面前方和后方一定范围内巷道围岩变形和应力变化规律,得到了工作面后方围岩受采动影响大、范围广,顶板下沉现象明显。基于现场实测,得到了顶板下沉量、底板鼓起量、充填体的变形、实煤体变形等随采动影响的变化规律,监测了锚杆的轴向受载情况。研究发现,巷旁膏体充填与巷道内高强锚杆+W型钢带构成的支护体系,较好地解决了三软煤层回采巷道围岩控制问题,为类似开采条件下沿空留巷的实施提供了理论和实践依据。     

低透气性突出煤层煤巷“三带”的研究与应用

针对车集煤矿2309工作面煤层瓦斯含量较高、煤层透气性较差等问题,采用Origin数值分析,对2309工作面切眼两侧顺层钻孔内瓦斯浓度变化规律及2309工作面切眼两侧卸压带宽度进行了研究。研究得出:2309工作面切眼卸压带内宽度自巷道左帮开始为0~12.7 m,应力集中带位于12.2~16.7 m,原始应力区为大于16.7 m。因此,2309工作面向前掘进时进尺不大于12.7 m,且对本煤层施工的顺层钻孔封孔长度不小于12.7 m,才能够有效保证钻孔的抽采效果;同时根据钻孔瓦斯浓度衰减规律,要求顺层钻孔在封孔结束后30 d内必须保证抽采负压,确保钻孔的抽采效果。研究为矿井的瓦斯抽采和巷道掘进速度提供技术支撑,有效保证了突出煤层瓦斯防治的治理水平。     

深部临空巨厚坚硬顶板断裂矿震规律及成因研究

为研究特厚煤层临空巨厚坚硬顶板断裂的矿震规律,以250105工作面实际工程地质及开采特征为研究背景,采用微震监测技术对矿震事件进行了定位和统计分析,得到了矿震事件多集中在工作面采空区侧及工作面前方0~100 m。同时,采用数值模拟,分析了不同开挖阶段工作面围岩的应力分布状态,得到了工作面前方20~90 m及靠近回风巷侧顶板岩层0~40 m均为应力高度集中区域。研究结果表明,250105工作面回采期间矿震事件主要集中分布在工作面前方及工作面临空侧,厚硬顶板的破断对矿震事件的诱发起主要控制作用。     

特厚煤层超前采动原位应力演化规律研究

特厚煤层超前采动应力演化规律是顶板控制的基础,但目前缺乏现场采动过程应力演化的研究成果。依托同煤集团同忻矿8309工作面,进行了特厚煤层采动应力演化规律原位实测研究。现场试验结果表明:随着工作面推进,前方煤岩扰动强度不断增大,支承压力由原岩应力逐渐上升至峰值强度,然后随着煤岩的破坏开始下降至残余强度;侧向水平应力则呈现出阶段性稳态降低的趋势。根据支撑压力规律,工作面前方煤岩具有扰动分区化特征:该试验点工作面前方200 m以上为未扰动区域;工作面前方100~200 m为弱扰动区域;工作面前方50~100 m为强扰动区域;工作面前方50 m以内为剧烈扰动区域,结合工作面前方不同区域扰动强度提出了针对性的分区支护措施建议。研究成果可为室内开展扰动应力路径加卸载试验和特厚煤层现场安全高效开采提供指导。     

倾角变化对回采工作面区段煤柱应力分布的影响

依据平煤集团十三矿二 1 煤层的具体条件,分别对煤层埋深300,500,800 m和倾角0,25°,30°情况下运输巷下帮侧向压力分布规律和不同宽度区段煤柱受力情况进行了数值分析,并对该矿12020采煤工作面下巷实体煤侧的应力、围岩变形及锚杆受力的情况进行了现场监测。结果表明：随煤层倾角增大下区段运输巷与上区段回风巷两侧应力呈非对称分布,采场顶板应力分布也是高度不均匀、不对称的,侧向水平应力峰值随煤层倾角增大而增大,且工作面后方增加幅度大于工作面前方;峰值位置随煤层倾角增大而逐渐靠近煤壁。煤层倾角加大时,应力明显偏向下区段运输巷,使得下区段运输巷顶部出现明显应力集中,并且随着煤层倾角的增大,应力集中程度更加显著。     

沿空掘巷技术在嵩山煤矿三软煤层中的应用

煤矿软岩问题一直是困扰煤矿生产和建设的重大难题之一,尤其是三软煤层地质条件下煤炭开采,巷道围岩矿压大,巷道变形快,底鼓严重。巷道围岩的突出特征是围岩由非均质层状岩体组成,围岩变形不协调而容易离层和失稳,表现为巷道变形破坏明显。河南省偃龙地区三软煤层地质条件下,综采工作面回风巷、运输巷煤巷变形的有效控制,一直是个技术难题。论述了目前传统的三软煤层地质条件下留设大煤柱掘进的煤巷,维护的现状及存在的问题。 以嵩山煤矿二二采区2203综采工作面回风巷4号段为例,结合现场实际情况,将沿空掘巷技术应用到该段煤巷掘进中,着重分析了沿空掘巷技术在三“软”煤层条件下煤巷掘进中的适用性。实践表明,在三软煤层地质条件下,沿空掘巷技术适用性强,相较于留设大煤柱掘进的煤巷,沿空掘进的煤巷巷道变形慢,得到了有效的控制,大大减少了返修量,具有很大的经济效益和社会效益。     

采空区下近距离煤层巷道围岩稳定性分析及控制

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLAC 3D软件建模分析及现场应用实践等方法,对近距离特厚煤层开采条件下工作面采空区覆岩运动及顶板应力变化规律进行了研究分析。结果表明,上部2号已开采煤层覆岩关键层岩体发生断裂对下部3-5号煤层工作面来压强度影响巨大,容易引发工作面采空区顶板大面积来压。据此提出优化30501工作面巷道布置,将原回风巷向内侧偏移25.4 m,工作面倾斜长由原来的180 m缩短为154.6 m,从而减小上部煤层工作面留设的区段煤柱应力影响范围,同时通过优化工作面开采工艺、合理确定工作面三机设备选型和端头及超前支护方案。现场应用结果表明,工作面在掘进和回采过程中矿压显现程度及次数明显降低和减少,未发生过顶板、瓦斯等大型事故,实现了安全高效回采。     

三软煤层沿空留巷技术研究

通过对新郑煤电12209工作面运输巷三软煤层进行分析,提出了三软煤层巷旁浇筑支护沿空留巷技术方案,包括超前扩帮支护、巷道喷浆注浆加固、单体液压支柱抬棚支护、切顶卸压和沿空留巷混凝土墙体浇筑等工艺技术.经沿空留巷现场监测点监测发现,留巷出现变形、顶板向充填墙体一侧倾斜下沉、底鼓严重、煤帮局部挤出等问题.针对监测到的情况,...