厚煤层错层位巷道布置采全厚采煤法的研究

为提高煤炭资源采出率与综合解决厚煤层全高开采的技术难题,依据理论研究与生产实际,用新的理念提出了一种厚煤层无煤柱开采的错层位巷道布置采全厚采煤法,该方法已经应用于煤层倾角0～25°,煤质松软或中硬,自然发火期3～6个月以上的条件,安全生产1a多.使用该方法能够提高煤炭采出率10%以上,提高巷道掘进速度1倍以上,降低掘进成本30%.     

错层位巷道布置放顶煤开采关键层的稳定特征

通过理论分析错层位巷道布置关键层的稳定特点,发现接续工作面的长度对上一工作面关键层的稳定性有影响.借鉴已有成熟的关键层理论公式,在计算中采用四边固支薄板并结合固支梁的力学特性,对错层位巷道布置关键层的稳定性进行公式推导,得出关键层跨度的极限临界值.通过相似模拟实验,验证了错层位巷道相邻工作面关键层稳定的特点.结果显示,错层位巷道布置随着接续工作面长度的增加造成接续工作面之间公共关键层的位置不断升高,直至地表,多个工作面之间显现出单一超长工作面关键层的特点.     

错层位巷道布置系统的数值模拟研究

计算机数值模拟是已被学术界和工程界广泛接受作为一种力学状态的分析工具.它可以真实、生动地再现岩石的破坏过程中所发生的一系列连续变化.利用RF-PA,即岩石破裂过程分析软件模拟了错层位巷道布置施工现场的两种情况,得出了与采用理论研究和物理相似模拟实验研究相一致的结论.     

浅谈厚煤层错层位巷道布置采煤法

能源资源是发展生产、保障人民生活的重要物质基础。随着社会发展、科技进步和人口的增长,化石能源的消耗速度也越来越快。因此,最大限度地节约与综合利用能源已是矿业乃至科学技术发展的明显趋势。论文通过对错层位巷道布置采煤法的介绍,阐明了该采煤法对提高煤炭回采率所具有的重要意义。     

错层位接续工作面基本顶的断裂垮落及其分类

 采场上覆岩层顶板的划分具有重要的意义。现有的划分方法基于采高、松散系数的判定,并且此类研究在厚煤层一次回采的应用中已证明存在一定的局限性。错层位巷道布置采全厚采煤法与以往的厚煤层整层回采方法在接续工作面存在本质的不同,理论分析及相似模拟实验表明,在该技术的接续工作面上覆岩层随着回采空间的增加,随采随冒的直接顶厚度显著增加,并且达到首采工作面上覆稳定岩层层位时为一个分界点。拟通过理论分析并总结相似模拟试验现象,立足于直接顶和基本顶的定义及特点,以弹性薄板力学及关键层理论作为研究的基础,对错层位巷道布置采全厚采煤法接续工作面顶板进行科学的分类划分,并且结合影响基本顶破断、垮落的所有因素综合分析,从而在工作面长度等因素与基本顶板来压显现中建立一个科学的判定关系,为实际生产提供一定的理论依据。     

错层位巷道布置条件下端部顶煤的破坏特点分析

 摘要：通过对错层位巷道布置和传统放顶煤开采条件下上覆岩层运移规律的分析,认为在新技术条件下由于三角煤柱对顶板无支撑作用,在出现了接续工作面以后上覆岩层的破断垮落是连续的,导致发挥作用的关键层位置提高;结合格里菲斯强度理论分析认为,关键层位置的提高将对顶煤冒放性起积极作用,通过相似模拟实验和计算机测点扫描数据分析,发现在出现接续工作面之后关键层的位置由22m处上升至35m处。随着接续工作面的不断增加,关键层破段跨距不断增加,导致关键层不断破断,从而发挥作用的关键层位置不断上升,因而端面顶煤将承担更多覆岩的压力;认为理论分析基本符合实际情况,最终得出新技术条件下工作面端部支承压力随着接续工作面的增多而相对增大,从而有利于顶煤冒落的结论。     

三软厚煤层错层位巷道布置相似模拟试验

针对裴沟煤矿31采区工作面回采时采出率低、巷道掘进与维护困难等问题,通过现场勘查、理论分析、相似模拟等研究手段,对比分析了错层位内错10 m巷道布置形式与原有巷道布置形式的优缺点。结果表明:错层位内错10 m巷道布置形式可提高工作面回采率9.9%,错层位巷道布置系统接续工作面回采巷道底板处应力远小于原有巷道布置系统的应力,巷道掘进与维护容易,最终肯定了错层位巷道布置系统在三软厚煤层的适用性。     

基于采空区模拟的错层位外错式巷道位置选择研究

为了研究错层位外错式巷道布置法中下区段沿底巷道位置选择问题,首先通过理论计算对302工作面的顶煤应力分区进行划分。采用FLAC3D数值模拟软件对采空区进行充填模拟计算,并以此为基础对错层位工作面开挖后垂直应力及塑性区分布情况进行分析,最后综合考虑理论计算及采空区充填处理的数值模拟计算结果,确定下区段沿底巷道水平错距为3m。结合错层位外错式所具有的空间位置关系提出区段间相邻巷道联合支护方案,并采用FLAC3D数值模拟软件对实验结果进行验证,最终结果认为该巷道布置及支护方案有利于减少煤柱留设尺寸,提高资源回收率,同时可以对区段间相邻巷道起到良好的控制作用。     

错层位巷道布置系统的数值模拟研究

计算机数值模拟已被学术界和工程界广泛接受，且作为一种力学状态的分析工具，它可以真实、生动地再现岩石的破坏过程中所发生的一系列连续变化。文中利用RFPA，即岩石破裂过程分析软件，模拟了错层位巷道布置施工现场的两种情况，得出了与采用理论研究和物理相似模拟实验研究相一致的结论。     

三进两回型工作面错层位布置及数值模拟

以某矿3#煤层三进两回型工作面地质条件为背景,应用错层位巷道布置采煤法对其回采巷道进行优化布置,通过对比新方法与原方法的煤炭损失率、排瓦斯容易程度、巷道掘进与维护等方面,初步得出错层位巷道布置形式在三进两回型工作面中的独特优势。而后利用FLAC3D数值模拟研究了2种布置方案在工作面回采结束后复用巷道53022周边区域的应力、位移分布特征。数值模拟结果表明:采用错层位巷道布置不仅可以减小煤炭开采损失,而且可以大幅减小煤柱侧应力集中区,减小复用巷道顶底板移动量,利于巷道的掘进与维护。     

厚煤层错层位巷道布置技术在镇城底矿的应用

镇城底矿自2003年4月成功应用轻型综采低位放顶煤开采技术以来,取得了良好的经济和社会效益.为了进一步减少煤炭损失,提高采区回采率,我们引进了厚煤层错层位巷道布置.本文通过方案实施、技术经济以及矿压等方面的分析和论述,得出了一些有益的结论.     

错层位沿空巷道围岩结构及其卸让压原理

错层位沿空巷道特殊的围岩卸让压结构能够解决常规沿空掘巷在深部开采、坚硬顶板时存在巷道维护困难的问题。对比分析了留煤柱护巷和沿空留(掘)巷围岩结构特征,阐述了影响沿空巷道围岩稳定性的主控因素——侧向基本顶关键块的运移。通过力学分析和实验室实验,研究了错层位巷道侧向基本顶下方卸让压围岩结构体系卸让压的力学机理。研究表明:错层位布置使巷道远离侧向集中应力,实现了侧向支承压力向煤体深部转移的效果,避免了沿空巷道受深部高地应力的影响,实现了自动卸压的效果;矸石-三角煤柱结构通过松散矸石大变形缓冲顶板显著运动动载,通过高承载限侧矸石、高稳定性三角煤柱承担关键块静载;自由空间-碎胀矸石组合结构使坚硬顶板充分回转、降至低位态,实现结构性让压,避免顶板受侧向关键块剧烈运动的影响。     

石沟驿矿区六层煤巷道层位布置研究

通过石沟驿矿区开拓开采六层煤的现状，介绍本煤层中巷道适宜的布置层次。     

近距离煤层开采巷道合理位置的确定

针对近距离下煤层复合顶板回采巷道压力比较大、巷道维护困难并且费用较高的问题,提出了下煤层回采巷道采用内错布置的方式,并且确定了在近距离下的回采巷道的分段支护以及联合支护的方案。实践结果表明支护效果良好,极大提升了作业效率,希望能够为其他矿井提供借鉴与参考。     

错层位外错式沿空掘巷机理及相邻巷道的立体化联合支护技术

针对特厚煤层中应用错层位外错式沿空掘巷与相邻巷道的立体化联合支护机理展开研究。首先理论分析了错层位外错式沿空掘巷布置特点,发现:① 沿煤层顶板及起坡下方的三角煤体保持稳定且对实体煤提供侧向支承应力σx作用,因此一侧采空情况下实体煤从上至下出现了新的变化,即侧向支承应力从0增加至σx;② 依据巷道布置层位与侧向支承应力的不同,将特厚煤层从上至下进行了分区,分别为一侧采空实体煤分区、过渡区与弹性区;③ 布置接续工作面沿空掘巷时,其围岩处于弹性状态,巷道顶部属于一侧采空实体煤内的破碎区、塑性区,因此承载小,也即实现了围岩稳定与载荷低二者之间的统一。利用相邻两条巷道高、低不同这一立体化空间关系,提出相邻巷道的立体化联合支护技术,分析其特点包括:① 沿煤层顶板布置巷道,主动支护可打入深部稳定岩层内;② 通过加强一侧采空实体煤内的加固作用,为相邻沿煤层底板巷道提供锚固点;③ 底板沿空掘巷顶部支护体可深入顶板岩层、联合锚固区与过渡区,可实现全长锚固以更加充分发挥支护作用。为了验证前述理论成果,采用数值模拟进行计算分析,发现:① 采用错层位外错式沿空掘巷技术,显著改善了沿空巷道围岩性质与应力分布现状,实现了低应力与围岩稳定二者的统一,且验证了前述对错层位外错式沿空掘巷特厚煤层纵向分区的成果;② 零原岩应力场条件下联合支护效果较为明显,沿顶巷道顶板锚索深入基本顶段、巷帮一侧锚固段、沿底巷道顶板锚索深入岩层内与联合锚固区均出现应力集中作用,显著改善了沿底巷道单巷支护受顶煤厚度限制无法形成有效锚固点的现状;③ 在对实际工程背景的数值计算发现,与沿底巷道围岩大范围破坏且无法控制相比,采用错层位外错式沿空掘巷相邻巷道联合支护技术可显著控制沿空巷道围岩破坏范围。     

"沿空留巷"在采煤工作面下巷的应用

沿空留巷是解决采煤工作面接续紧张,提高回采率及取得高产高效的重要途径,对锚杆巷道的沿空留巷进行了研究,应用了支架与围岩共同承载原理来选择支护参数,应用现场实践,取得了试验的成功,为以后锚杆巷道沿空留巷提供了科学依据。     

采场底板高承压水突水“三场”演化研究

采场底板承压水严重威胁着工作面的安全生产。通过理论分析建立了裂缝尖端力学模型,推导了裂缝力学平衡方程,分析了高承压水上工作面回采引发底板突水的裂缝扩展条件;利用RFPA软件模拟分析了承压水上工作面回采期间围岩应力场、损伤场与渗流场的演化过程,揭示了煤层底板承压水突水机制。研究结果表明:导水裂缝的扩展条件是孔隙水压力与地应力的合力大于煤岩体内部黏聚力;采矿活动改变了围岩应力场分布,造成局部应力集中,并引发煤岩体内部损伤破坏,大规模突水后主应力比裂纹开始扩展时显著增大;内部损伤增强了煤岩体的渗透性,增大了渗流场影响区域。     

兰山采场溜井运输平巷通风系统改造实践

朱家包包铁矿兰山采场矿石运输为公路—溜井—铁路运输,随着采场的下降,溜井已达报废时期,但由于新的矿石运输系统正在建设还未投入使用,所以两条矿石溜井只保留一条,另一条进行报废.溜井报废的同时,通风系统随之报废,为了确保保留的溜井、运输平巷作业安全,作业面有新鲜风流,达到井巷通风技术要求,必须对现有的通风系统进行改造.通过改造,兰山溜井、运输平巷的通风达技术要求,并且投资少、工期短、效果明显.