特厚煤层综放开采冲击地压防治技术与实践

基于华亭煤矿250102综放工作面冲击地压显现强烈、巷道返修难度大,开展了一系列技术研究和防治实践。分析表明,大采深、煤层具有冲击倾向性、坚硬厚层砂岩顶板、护巷煤柱留宽不合理是导致该工作面发生冲击地压的主要因素,并采用综合指数法判定该综放面冲击危险指数0.89,具有强冲击地压危险性。在早期预测的基础上,采用微震法对冲击危险区域进行监测。对具备冲击危险的区域,综合采用巷帮煤体卸压爆破、顶板深孔爆破、动压注水(8~13 MPa)与静压注水等卸压解危措施,削弱了冲击地压显现强度,有效降低了综放工作面冲击地压的发生。     

厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压机理及防治

针对呼吉尔特矿区厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压现象,通过现场实测和数值模拟,分析了宽煤柱垂直应力分布特征,通过理论分析,揭示了宽煤柱发生冲击的结构条件;基于冲击地压"三因素"机理,研究了宽煤柱诱发冲击地压机理:在侧向支承压力和工作面采动应力叠加影响下,具有冲击倾向性的宽煤柱应力高度集中,当其达到极限强度发生卸载时,由于煤柱体刚度与顶板岩层刚度相近,造成煤体运动速率很大,呈现冲击地压显现。在此基础上,提出了小煤柱护巷和断顶爆破等措施降低煤柱应力、采用大直径钻孔卸压和煤层注水等措施改变煤体刚度的防治策略,针对311103工作面提出了采取断顶爆破和大直径钻孔的组合防治方法,宽煤柱应力集中程度出现明显降低,防治效果较为显著。     

急倾斜煤层综放工作面冲击危险性评价研究

为了提高急倾斜煤层综放工作面冲击地压危险性评价指标的准确性和增强评价方法的适用性,采用数值模拟及理论计算的方法,得到了综采工作面过煤柱区域的应力分布,分析了采掘工作面应力扰动叠加的影响,提出了近直立煤层动态权重评价法的计算体系,介绍了近直立煤层冲击危险性评价指标和评价指标分级过程,并将动态权重评价法应用于+495 m水平综放工作面冲击危险性评价中。研究结果表明:碱沟煤矿急倾斜综放工作面冲击地压的主要影响因素是煤柱和采掘工作面应力扰动叠加;+495 m水平综放工作面冲击危险等级为Ⅱ级,具有弱冲击危险性,并划分了沿工作面走向830～1 000 m、370～530 m、上分层终采线前后50 m范围3个冲击危险区域,现场验证了动态权重法能有效实现急倾斜煤层冲击地压危险性评价。     

千米深井冲击地压发生可能性指数诊断法评价

古城煤矿3206综放工作面平均采深1190m,煤层和顶板均具有强冲击倾向性。现通过指数诊断法对该工作面的冲击地压发生的可能性进行研究,经计算该工作面冲击地压发生的可能性指数U=0.97,可判断出该面具备了发生冲击地压的应力条件,具有发生冲击地压的危险。     

综放工作面坚硬顶板弱化爆破防治冲击地压技术

为了防止综放工作面尾巷冲击地压的发生,基于忻州窑煤矿11号煤层综放工作面的赋存和开采技术条件,经研究确定对尾巷煤柱坚硬顶板实施弱化爆破卸压技术,并利用数值模拟分析得出了合理的爆破参数.结果表明:炮孔水平投影距离达到2/3煤柱宽度时,炮孔可至应力集中区域,爆破卸压效果较好;炮眼间距为6m时爆破裂隙能贯通,爆破效果优于间距8m;通过顶板弱化爆破技术使煤柱内的应力降低了60％,有效防止了8935综放工作面尾巷冲击地压的发生.     

基于相似材料模拟特厚倾斜煤层煤柱应力演化规律研究

为研究特厚倾斜煤层开采时煤柱应力变化状态,结合抚顺矿区老虎台矿特厚煤层开采现状,针对83003综放面和73005综放面构建力学模型。采用相似材料模拟实验对煤柱应力进行监测,得到了应力演化规律,根据实验结果对现场布置合理的防治冲击地压措施。研究结果表明:煤层赋存越深,煤柱受采动影响的应力值越大,应力集中系数呈增长趋势,变化范围为1.09~3.12;73005综放面和83003综放面之间的煤柱应力明显高于模型边界煤柱应力;工作面之间的煤柱受开采影响次数越多,煤柱应力值越大;工作面推进时,上覆岩层的垮落使岩层中的应力充分释放,随着采空区逐渐压实,应力值有所回升。通过相似材料模拟研究,对工作面的开采进行指导,运用煤层注水、卸压钻孔和加强支护等措施对冲击地压进行防治,达到了理想的效果。     

综放工作面终采线防灭火技术在济宁三号煤矿的应用

自燃煤层综放工作面停采前为创造撤面条件,顶煤无法回收,工作面支架回撤后,顶煤冒落,当工作面封闭不严或沿空掘巷留设的沿空煤柱裂隙发育煤体破碎时,构成了漏风通道,给采空区丢煤自燃提供了条件,从而极易造成已封闭采空区终采线自然发火,如何迅速判断发火位置,利用有效手段将发火点快速消灭,减少自然发火对矿井的危害和降低防治过程中的材料浪费是矿井主要解决问题。通过对163下04工作面终采线自然发火的研究,总结了一套行之有效的综放面终采线防灭火技术。     

厚煤层综放开采冲击地压防治及工程实践

基于东滩煤矿43上13综放工作面冲击地压显现强烈,采用RFPA软件对工作面回采过程冲击地压进行数值模拟,并制定了钻孔卸压、深孔爆破等技术措施,有效降低了工作面发生冲击地压的可能性。实践表明:大采深、煤层结构、顶板特性、地质构造复杂是导致43上13工作面发生冲击地压的主要因素。     

火成岩顶板对工作面冲击地压影响的理论分析

针对火成岩顶板诱发工作面冲击地压的问题,以新安煤矿八采区首采面为工程背景,采用顶板剪切梁模型,考虑煤层的塑性软化性质,分析了火成岩侵入对冲击地压的影响。结果表明:火成岩顶板厚度、剪切弹性模量和抗剪强度3个指标对诱发冲击地压具有重要影响。"煤层-火成岩顶板"变形系统既可能发生顶板断裂型冲击地压,也可能发生煤体压缩型冲击地压,计算得到了2种冲击地压的发生条件。定义了火成岩顶板过渡厚度、过渡剪切模量和过渡抗剪强度,分别给出了以这3项指标判定冲击地压是否发生及发生类型的判别方法。对于新安煤矿八采区首采面,火成岩顶板厚度小于过渡厚度,剪切弹性模量大于过渡剪切模量,抗剪强度大于过渡强度,所以该工作面火成岩顶板首先断裂,将发生顶板断裂型冲击地压。     

保护层不对称卸压工作面分区防冲技术

为有效防控保护层不对称卸压工作面冲击地压的发生，以唐山矿0291工作面为工程背景，采用理论分析和数值模拟等方法，分析了工作面发生冲击地压的影响因素及发生区域。结果表明：煤层开采深度、煤层及其顶板的冲击倾向性、上保护层遗留煤柱、本煤层采空区煤柱及厚硬顶板是诱发冲击地压的潜在影响因素;工作面回采前，受上保护层遗留煤柱及本煤层采空区影响，0291工作面两巷应力呈不对称分布，回风巷高应力区主要位于0250采空区切眼及终采线下方，运输巷高应力区主要位于0251采空区切眼下方;工作面回采阶段具有明显的分区特性，回采初期，运输巷围岩超前应力高于回风巷，应加强运输巷的监测并及时采取防冲措施;当工作面进入0251采空区下方时，运输巷围岩应力迅速降低，防治重点应由运输巷转移至回风巷。依据数值模拟分析结果，划分了冲击危险区，提出了工作面回采过程中的分区防治措施。现场监测结果表明，采取的措施可以有效降低冲击地压的发生。     

综放采场走向压力分布规律及终采线位置确定

为合理确定综放采场工作面终采线的位置,以谢桥煤矿C_(13-1)煤一综放工作面为研究背景,采用相似材料模拟试验和现场测试,从煤层顶板运动、巷道煤层受力和位移、巷道深部位移、轨道上山支架受力、巷道支架受力和变形、工作面周期来压等方面,全面分析了综放采场走向围岩压力分布规律。结果表明,围岩压力峰值位置平均值为14．4m,超前影响距离平均值为66．8 m,在工作面前方平均29．2 m处,围岩矿压显现由缓和趋向剧烈,并将终采线位置确定在离轨道上山30 m处,比预先按传统设计的50 m缩短了20 m留设煤柱,经济效益十分显著。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

保护层开采与先抽后采的综采面瓦斯涌出规律

为了掌握在开采保护层与抽放煤层瓦斯前提下的瓦斯涌出规律,对南山煤矿盆底区南翼15号突出危险煤层采煤方法和瓦斯治理研究.结果表明,顶分层平均瓦斯涌出量最大,回采期间应采用了边采边抽增加供风等措施防止瓦斯超限;底分层煤层瓦斯涌出量较顶分层少73%,应采取综采放顶煤开采方式;开采高瓦斯突出煤层时,应采用预抽技术结合顶分层保护层开采技术以消除底分层的突出危险;外延面直接采用综采放顶煤开采方式.通过对突出危险区域的预先长期的瓦斯抽放,可以消除其突出危险性,简化生产系统的布置与施工,降低生产成本;采用放顶煤技术.可以降低巷道掘进工程量,利用有限两条巷道进行整个煤层的开采,经济效益更加显著.     

薄基岩综放采场直接顶结构力学模型分析

为深入研究薄基岩综放采场矿压显现规律,以山西潞安矿业集团司马煤矿薄基岩区厚煤层开采为研究背景,采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法对薄基岩综放采场直接顶结构特征进行了研究,建立了薄基岩综放采场直接顶结构力学模型,分析了直接顶“半拱”式平衡结构的形成机理和破断规律。结果表明：根据司马矿薄基岩区直接顶厚度和岩层性质不同,将直接顶划分为Ⅰ型和Ⅱ型两种类型;采高6.5 m,直接顶厚度大于15 m时,容易形成“半拱”式平衡结构,采场矿压呈现出来压步距短、静压大、动压小、动载系数小等特征,“半拱”结构有规律的破断失稳是薄基岩综放工作面矿压显现的根源,该结论解释了司马煤矿薄基岩综放采场的矿压显现规律。     

浅埋坚硬厚煤层预采顶分层综放技术研究

为有效解决神东矿区浅埋特厚坚硬煤层开采技术难题,以神东活鸡兔矿井1-2煤层为研究对象,针对浅埋坚硬特厚煤层试验采用上层综采下层综放开采技术,通过数值模拟、相似材料模拟以及理论分析等综合研究方法系统分析了上分层综采对下分层顶煤冒放性影响规律,提出了下分层综放工作面"上压下顶"有利于顶煤回收的"采大放小、高阻支架上下扰动"措施。通过试验应用与现场观测,结果表明:顶煤冒放性得到有效改善,支架后方顶煤充分破碎,工作面资源采出率达到87%,且下分层综放工作面压力显现缓和。     

孤岛综放工作面终采及回撤期间防灭火技术

为了提高易燃厚煤层超长孤岛综放工作面在终采和回撤期间的防火安全,根据煤自然发火防治理论和孤岛综放工作面自燃特点,提出了全工作面支架壁后铺设风筒布堵漏防灭火技术,研究了快速回撤工艺,开发出快速装卸平台.现场应用表明,铺风筒布防灭火技术堵漏效果显著,防灭火效果好;快速回撤工艺和快速装卸平台提高了工作面设备回撤速度,使超长孤岛综放工作面在20 d内回撤完毕,为快速封闭赢得了时间,起到了安全防火目的.     

千米深井大倾角特厚煤层综放开采技术实践

为实现千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采,应用相似材料模拟、数值模拟和现场试验等手段,研究了影响千米深井大倾角特厚煤层综合机械化放顶煤开采的工艺参数、顶板顶煤运移规律、矿山压力规律.通过试验得出二采一放、多轮间隔、由下而上的最佳放煤方式,同时掌握了大倾角特厚煤层放顶煤开采的工艺参数和矿压显现规律,实现了安全开采.     

特厚硬煤层综放开采合理区段煤柱尺寸研究

 水帘洞煤矿3801综放工作面地质条件极其复杂,合理确定区段煤柱是实际遇到的工程难题。通过采场前后方侧向应力场与位移场在线观测,获得了综放沿空实体煤侧向应力分布规律及变形情况;通过数值模拟得到了不同煤柱尺寸沿空实体煤侧向应力分布变化规律。综合分析得到了合理煤柱留设尺寸,为彬长矿区同煤系特厚硬煤层综放开采确定合理煤柱尺寸提供了科学依据。