近距离上保护层开采下伏煤岩体卸压效应研究

为了研究近距离上保护层开采的卸压效果,以平煤五矿己15-23190工作面为工程背景,运用FLAC3D软件模拟近距离上保护层开采后被保护层的应力分布和变形特征,模拟结果表明,上保护层开采后,被保护层充分卸压时其垂直应力降至原岩应力的25%,最大膨胀变形率为1.05%,卸压效果明显。工程实践表明,近距离上保护层煤巷掘进后,被保护层的瓦斯压力和瓦斯含量显著下降,煤层透气性系数明显增加,有效消除被保护层的突出危险性。     

开采上下保护层卸压效果的数值模拟分析

为了确定在冲击地压矿井中如何选择保护层进行开采,采用了FLAC3D软件对不同煤层条件进行了保护层的模拟开采,分析了保护层开采后的应力分布以及所受层间距和上下位置关系的影响情况。模拟结果表明,层间距越大,卸压范围越小,卸压程度也越弱,同时在保护层开采的边界位置还存在应力增高的现象。通过对开采上下保护层的模拟分析发现,开采下保护层时,其卸压范围和卸压效果要优于开采上保护层。研究所得成果可以为冲击地压矿井如何合理有效地顺序开采提供依据,以降低或避免冲击地压事故的发生。     

近距离上保护层开采下伏被保护层卸压效应研究

使用ZKBY-Ⅱ型顶板离层仪对戊_9-10煤层的变形膨胀进行观测,对近距离上保护层回采时下伏被保护层应力分布和膨胀变形规律进行了研究。结果表明,近距离上保护层开采后,在采空区下方的一定范围内被保护层产生卸压膨胀变形,煤体弹性潜能得以释放,透气性增大,消除或减小了被保护层煤与瓦斯突出危险性,研究取得了显著的经济技术效益。     

近距离煤层群下保护层开采卸压保护效果研究

为了防治石屏一矿近距离煤层群开采过程中存在的煤与瓦斯突出风险,运用FLAC3D数值模拟软件分析了11025下保护层开采对上覆C19主采煤层卸压保护效果。研究结果表明:平均厚度1.3 m的下保护层开采后,距离20.9 m的上覆煤层应力释放呈现很强的分区分带性,采场中部一定范围内的应力明显降低,靠近采场边缘应力增大,中心最大位移量约为440 mm。基于法向应力和膨胀变形率指标确定煤层倾向方向卸压角运输巷侧为δ1=60.4°,风巷侧为δ2=67.9°,走向方向两端卸压角δ3=δ4=58.7°。下保护层开采后,卸压范围内C19主采煤层透气性系数提高7倍,最高瓦斯抽采速率1.13 m3/min,瓦斯压力降为0,起到了良好的卸压保护效果。     

远距离下保护层开采上覆被保护层卸压效应研究

利用FLAC3D数值模拟软件对淮南矿区新集一矿远距离下保护层回采时上覆被保护层应力分布和膨胀变形规律进行了研究。结果表明,下保护层回采后可使远距离被保护层得到充分卸压,通过卸压应力反算出卸压保护角为60～64.5°,被保护层膨胀变形量最大为26.82mm,此时膨胀变形率为5.96‰,膨胀变形为抽采被保护层瓦斯创造了条件。     

近距离煤层群保护层开采对比分析及瓦斯抽采效果研究

为了对比分析在近距离煤层群条件下有保护层和无保护层开采时下伏煤层开采的卸压效果,采用数值计算及现场验证的方法对有无保护层开采时下伏煤层开采时卸压程度进行了研究,得到了有保护层和无保护层开采时,被保护层在开采过程中的垂直应力、卸压范围及塑性区变化规律。研究表明:在有保护层开采时,被保护层的卸压范围相对增大且应力集中系数相对较小,而塑性区发育范围相对增大。现场抽采数据表明:无保护层开采时抽采浓度、纯量相对14207工作面有保护层开采时偏低,有保护层开采时抽采效果更好,为优化底抽巷卸压瓦斯抽采系统,提高瓦斯抽采质量浓度、抽采量以及抽采率提供了一定理论依据。     

下峪口煤矿中近距离上保护层开采试验研究

针对下裕口煤矿开采2#煤层保护下伏严重突出3#煤层的技术问题,以21326工作面作为试验工作面,测试了保护层开采前后被保护3#煤层透气性系数、钻孔瓦斯自然涌出衰减系数等瓦斯参数,测定了保护范围内外瓦斯含量,验证了划定的保护范围合理性,对被保护层工作面区域防突措施进行了效果检验。研究得到:下峪口煤矿上保护层2#煤层开采最大有效保护垂距、被保护3#煤层倾斜上下方、走向方向卸压角、保护范围内的残余瓦斯含量,上保护层开采结合卸压瓦斯抽采的区域防突措施有效。     

近距离上保护层开采瓦斯综合防治技术研究

平煤六矿戊8-22180工作面作为上保护层开采后,会对采空区周围的煤岩层产生一定的卸压作用,同时会在保护层的上方和下方一定范围内产生离层裂隙和竖直裂隙,对于下方被保护层来说,就会改变被保护层区域内的应力、应变状态和煤层瓦斯参数,尤其卸压释放出的瓦斯会沿着裂隙向采空区及采面运移,造成生产期间瓦斯较大。针对这一现象,采用了卸压瓦斯抽放、上隅角瓦斯抽放以及增加风量等方法来治理采空区的瓦斯,并通过数据的收集与分析考察治理效果,得出了戊8-22180工作面的瓦斯涌出规律。     

保护层开采对被保护层卸压增透的现场应用

宝雨山煤矿二1煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高,具有突出危险性。利用开采保护层对二1煤层产生卸压增透作用,在保护层一7煤中的12B06工作面区段平巷中布置穿层钻孔进行抽采卸压瓦斯,通过比较卸压前后二1煤层的各项参数表明,开采保护层和穿层钻孔的抽采使二1煤层消除了突出危险性。     

远距离下保护层开采对上覆煤岩层卸压效果的影响

为探究晋城矿区下保护层开采对上覆岩层卸压效果,综合运用数值模拟和现场实测等手段,并以该矿区开采9号煤层作为3号煤层下保护层为工程背景开展研究。采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,通过钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙。煤层瓦斯参数测定发现,被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%,表明开采9号煤层作为保护层对上覆3号煤层卸压消突效果显著。     

煤层群开采保护层厚度设计优化数值模拟研究

保护层开采是效果明显的安全措施,能够有效预防煤层群开采过程中瓦斯事故。以屯兰煤矿为工程背景,采用数值模拟分析手段,分析7号煤层作为保护层时,开采厚度分别为0.8 m和1.5 m时,被保护煤层应力、位移变化特征,以及在保护层开采过程中煤层内部应力集中程度、泄压范围和煤层膨胀变形程范围,通过多个因素综合对比分析,最终确定最佳保护层开采厚度,相关研究对邻近煤矿保护层开采具有借鉴意义。     

软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术研究

为了解决目前平煤十三矿瓦斯抽采效果不佳的难题,结合煤矿的现场实际条件,提出了软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术,选择13100软岩保护层工作面作为首采面,然后在保护层工作面实施底抽巷穿层钻孔,并对底抽巷卸压区、未卸压区的单孔瓦斯浓度、瓦斯纯量进行测量。研究结果表明:通过连续2个月的观测,13100软岩保护层工作面底抽巷卸压区单孔平均瓦斯浓度在40%以上,较未卸压区至少提高了160%,同时单孔抽采纯量是未卸压区抽采纯量的32倍。     

弱透气性煤层受岩石下保护层开采影响卸压增透效果研究

针对平煤股份十矿大埋深弱透气性煤层下保护层开采工程,采用岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,研究了被保护层变形规律、应力演化过程、卸压保护范围及瓦斯抽采效果。结果表明,随着保护层工作面的推进,其上覆煤岩体同时发生拉伸应力和剪应力破坏,被保护层大量的裂隙扩展发育,孔隙率大幅提高;随着保护层的开采,被保护层呈现出压缩和膨胀的变化规律,位于保护层采空区中部上方的被保护层变形最大,变形膨胀率最大,因此有利于煤层的卸压增透和瓦斯的抽放;岩石保护层开采后对被保护煤层沿倾斜方向预计保护范围卸压角为78°。工业试验显示:在己_15-16-24130岩石下保护层开采后,上覆己_15-16煤层变形膨胀率在0.62%~1.54%,己₁₇煤层变形膨胀率在1.71%~3.67%;在预计保护范围线位置测定的煤层最大综合残余瓦斯压力为0.42 MPa,最大残余瓦斯含量为4.210 7 m³/t。证明预计保护范围是可靠的,为平煤十矿下保护层开采区域瓦斯治理技术的推广应用提供了可靠的依据。     

深部高应力软岩巷道围岩控制技术研究

针对车集煤矿深部巷道特变形大、难维护等特点,采用理论分析、数值模拟和工业试验等综合手段,研究了深部高应力软岩巷道围岩控制技术,以原有巷道破坏现状为基础,分析了全断面分阶段支让协同控制技术体系,主要包括高应力大变形巷道初次强支让压技术、高应力巷道底板卸压技术、巷道二次强支强注稳定成巷技术,并进行了工业试验。研究得出,该技术具有明显的技术经济及社会效益,可进一步深化研究和推广应用。     

定向钻进技术在煤矿保护层开采卸压瓦斯抽采中的应用

针对西北某煤矿上保护层开采过程中卸压瓦斯大量逸散至工作面,常规钻孔存在工程量大、抽采效果差等问题,采用煤矿井下定向钻进技术对下部被保护煤层卸压逸散出的游离瓦斯进行提前抽采,并将其抽采效果与常规钻孔进行对比分析,同时对不同层位的定向钻孔瓦斯抽采效果进行考察对比.研究表明,同一区域的定向钻孔瓦斯抽采效果优于常规钻孔,其单日...     

近距离煤层上行开采围岩应力演化特征分析

基于潘一东煤矿地质概况及原始地应力测试数据,采用相似模拟与数值模拟相结合的方法,分析了近距离煤层上行开采过程中两煤层采场超前支承压力变化规律和覆岩裂隙发育特征。结果表明:下保护层开采弱化了覆岩关键层的承载能力,采空区后方形成的覆岩断裂线对上覆被保护层基本顶初次垮落步距具有一定影响;下保护层采场超前支承压力峰值呈线性增长趋势,而被保护层采场超前支承压力峰值受保护层采动影响呈增大—稳定—减小的趋势,工作面推进距离达到1/2“见方”及“见方”时,悬顶岩梁会发生大面积垮落失稳,应注重采场动力灾害防治工作。     

近距离下部煤层应力分布规律研究

针对近距离煤层中上部煤层开采容易引起下部煤层应力环境复杂化而导致巷道难以维护的问题,采用数值计算的方式分析了近距离煤层的煤柱宽度、埋深、层间距等因素对下部煤层应力分布的影响。研究得出:随着煤柱宽度增加,上部煤柱底板附近应力呈降低趋势,但应力衰减速度和下部煤层应力增高区范围呈增加趋势;随着埋深增加,上部煤柱底板岩层应力和传递深度呈现增加态势,但下部煤层应力增高区扩散范围逐渐减小;层间距的变化对于上部煤柱底板岩层的应力传递影响较小,但下部煤层应力增高区扩散范围增大,且增加幅度高;当采空区顶板能够及时垮落时,工作面长度变化对于上部煤柱底板附近岩层应力分布影响并不明显,但使得采空区下方低应力区范围扩大,有利于下部煤层巷道布置位置选择。     

保护层开采效果考察及应用

分析了平煤股份十二矿开采己₁₅保护己_16-17煤层的可行性,研究了保护层开采效果考察方案,并在己_16-17-17180工作面进行了方案考察,主要考察了保护效果和保护范围。研究表明:己₁₅煤层作为保护层开采,对于降低己_16-17煤层原始瓦斯压力、降低原始瓦斯含量、增强煤层透气性系数具有非常有效的作用。在保护范围内,一般可使己_16-17煤层瓦斯压力降低到0.34 MPa以下,可使其瓦斯含量降低到5.42 m³/t以下,各项防突预测指标均达到安全开采的临界值以下,充分说明经过上保护层的开采后,被保护层的煤与瓦斯突出危险性得到了消除,为实现被保护层安全、高效开采提供了可供技术支撑。