白家庄矿垮落法残采区上行开采相似模拟实验研究

针对白家庄煤矿垮落法残采区上覆煤层开采问题,通过室内相似模拟实验研究发现,受两次采动影响,上行开采层间岩层出现了裂隙产生、扩展甚至贯通的过程,导致其层间岩层发生了结构性变化。掌握了垮落法残采区上行开采层间岩层的应力传递规律,再现了垮落法残采区上行开采层间岩层受两层煤开采共同影响作用下的移动变形全过程和岩层结构演化过程,揭示了垮落法残采区上行开采层间岩层存在块体梁-半拱结构控制层的结构机理与其力学特性。     

“上柱-下垮”复合残采区中部残煤开采可行性评价

针对白家庄煤矿"上柱-下垮"复合残采区中部残煤的安全开采问题,采用实验手段研究了多重采动影响下中部残煤采场岩层的垮落特征、应力分布规律及塑性区分布范围,结合弹塑性力学理论分析了上下煤层开采造成的损伤破坏范围,对中部残煤开采可行性进行了研究。研究表明:(1)上下煤层的采动影响并未破坏中部残煤的宏观连续性,且在中部残煤开采过程中,上覆岩层结构相对稳定;(2)采场岩层的支承压力与塑性区的分布范围基本一致,二者皆可以评价上下煤层开采后层间岩层的损伤破坏范围,其损伤范围包含整个上位层间岩层和下位层间岩层的局部范围;(3)中部残煤主要受上部煤层开采影响,处于上部煤层开采损伤破坏范围之内,因此在中部7号残煤开采过程中,其采场顶板稳定性较差,应采取合理有效的顶板控制措施保证安全生产。     

不同层间岩性组合覆岩垮落规律研究

为了探讨不同层间岩性组合上覆岩层开采时的移动变形规律,以郭屯煤矿首采区为工程背景,采用UDEC数值模拟方法,对煤层开采后不同层间岩性组合的上覆岩层运动规律进行研究。研究结果表明:上覆岩层的下沉量与垮落带高度与上覆岩层的软硬岩的组合密切相关,并给出垮落带最大高度与软硬岩厚度比值的关系式。     

近距离煤层群上行开采可行性论证与实践

为了对近距离煤层群上行开采可行性进行判定,以某矿8号、11号煤层上行开采为工程背景,首先基于比值判别法和"三带"判别法对上行开采可行性进行初步判定,随后基于UDEC2D数值分析软件研究了下煤层开采后顶板变形特征及上煤层采动对层间岩层的影响,分析位移场、应力场变化规律对初步判定结果进行论证。经现场开采实践,8201工作面顶底板未发现大的裂缝和断裂,工作面和巷道矿压显现缓和,证实了上行开采是可行的。     

上行开采厚硬层间岩层移动变形数值模拟分析

煤矿采用上行开采方式时,层间岩层移动变形规律是决定上行开采可行性的关键因素。以同家梁煤矿为工程背景,研究上行开采厚硬层间岩层移动变形问题,结合煤层赋存条件、煤层开采情况及层间岩层物理力学性质和特征等相关因素,对8#煤层上行开采层间岩层的移动变形规律进行数值模拟分析。结果表明位于上行开采工作面后方岩层随工作面推进竖向位移变大,位于工作面前方岩层竖向位移先增大后减小;随岩层深度增加,岩层受上行开采工作面二次采动影响程度变小,岩层的竖向位移和塑性破坏区域范围减小。研究成果为判定上行开采可行性提供理论依据。     

开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响规律研究

为了研究上下煤层开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响的规律，以西山煤电白家庄煤矿上下部煤层分别采用刀柱法和长壁垮落法开采后形成的复合残采区为研究对象，综合运用现场调研、理论分析和数值模拟等研究方法，分析了上下煤层不同开采顺序对中部遗留煤层及其围岩应力分布、移动变形和破坏特征的影响。研究结果表明：相较于“先下后上”的开采顺序，采用“先上后下”开采顺序时，上下部煤层开采完毕后中部遗留煤层及其围岩的应力集中程度更低，双重采动所造成的应力影响范围更小|采用“先上后下”开采顺序时，复合残采区层间煤岩层移动变形量较“先下后上”开采顺序时小|采用“先上后下”开采顺序时，上部煤层遗留刀柱煤柱下方岩体未受到塑性破坏，即该区中部煤层整体稳定性较好。研究可为同类型赋存条件的复合残采区中部遗留煤层安全开采提供理论基础。     

煤层间垮落上行开采技术探讨

因各种原因,煤炭开采时先行开采了下部煤层,在后续开采上部煤层时,形成了上行开采顺序。本文针对煤层间垮落上行顺序采煤法,分析了可以采用上行式采煤的先决条件及采用上行式采煤的条件,论述了垮落上行顺序开采时应注意的几个问题,并结合山西某煤矿上行开采实践给出了具体的可行性判别方法。     

采动影响下巷式残采区上行开采可行性判定

为了揭示巷式残采区上行开采层间岩层破坏失稳机理,考虑上方煤层的采动影响,立足于岩层结构的力学特性,建立了均布荷载下连续深梁力学结构模型。结合虎龙沟煤矿开采实际,对8号煤巷式残采区层间岩层稳定性进行理论计算分析,同时FLAC3D数值模拟分析层间岩层的应力场和位移场分布特点。研究结果表明:当采用上行开采时,在巷式残采区相邻煤柱之间,"内应力拱"会在悬空的顶板中出现,且在整个采场上方顶板中形成更大范围的"外应力拱",则巷式残采区上覆顶板存在稳定的层间控制岩层,能够有效避免集中应力破坏层间岩层,抑制上覆岩层破坏高度的扩展。若在采场上方形成较大范围的"位移拱",则说明层间岩层破断并没有形成层间控制层,不能上行开采。可见稳定的层间控制层对上行开采全局起着决定性的作用。     

急倾斜中厚煤层顶板破断特征及覆岩移动规律研究

为了研究急倾斜中厚煤层综采工作面开采过程中顶板破断特征、覆岩垮落规律及支架受力情况，以石洞沟煤矿31111工作面为工程背景，采用相似模拟实验研究了急倾斜中厚煤层矿山压力与岩层移动规律，获得急倾斜煤层开采顶板、底板、支架的应力分布规律，顶板岩层断裂与移动规律，并揭示了急倾斜煤层开采基本顶断裂的“厂”型结构；同时还进行了采动影响下采区巷道矿山压力与显现研究，获得急倾斜煤层群开采下部煤层采区巷道合理布置的区域。研究成果为该矿31111工作面综采液压支架选型、工作面岩层控制以及下部煤层采区巷道位置选择提供了重要参考依据。     

甘庄煤矿近距离煤层上行蹬空开采技术应用

随着煤炭资源的大规模开采,实行近距离煤层残采区上行开采,能够解放大量优质煤炭资源.针对甘庄煤矿近距离煤层刀柱式开采上行蹬空开采安全性问题,采用岩石力学试验及数值模拟方法,对不同工作面长度上行开采所引起的采动覆岩及层间岩层应力变化进行了预测分析,并综合评价了甘庄煤矿上行开采可行性.研究成果不仅可以为煤矿上行蹬空安全开采提...     

开滦东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性分析

针对东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性进行研究。在分析北二采区5煤层上行开采影响因素的基础上,采用"三带法"、"比值法"进行了初步的经验方法判别。建立工作面开采数值模型预测回采下部8煤层与上行开采5煤层后顶板裂缝带波及范围。经验判别得出5煤层位于8煤层垮落带之上,采动影响系数大于经验临界值7.5,上行开采5煤层可行。数值模拟了采动影响下围岩的扩容区,以体积应变大于等于0.025的等值线密集区视为导水裂隙区,得到8煤层回采顶板导水裂缝带最大高度为53m,上行开采5煤层后顶板导水裂缝带最大高度向上增长0.4m。下部8煤层开采将5煤层顶板改造为极软弱顶板,导致其裂缝带发育高度偏小,利于上行开采。     

上行开采上覆岩层运动规律及可行性研究

地下煤层开采,采场顶板垮落、覆岩沉降和破坏乃至地表沉陷变形是一个整体全过程,是一个统一系统,在此思想的指导下,对地表沉陷规律与上行开采过程中覆岩沉降规律进行了分析和比较,得知垮落带与断裂带高度是否进入到上层煤是煤层能否进行上行开采的关键,同时对影响上行开采的几大因素进行了分析。通过比值法、"三带"判别法、围岩平衡法、数理统计法对七五煤矿下组煤上行开采的可行性进行了研究论证,得知上行开采是可行的;为上行开采的上覆岩层运动规律理论分析与可行性研究论证提供了重要经验和借鉴。     

近距离煤层蹬空开采底板应力分布规律

近距离煤层刀柱式采空区上方进行综采回采工艺时,由于其残留煤柱上覆岩层垮落不充分,在采动压力作用下,造成下煤层老采空区残留煤柱失稳,形成应力集中区,进而引起残留煤柱上覆岩层不规则垮落破坏,造成综采工作面底板岩层失稳,威胁综采工作面安全生产。针对唐山沟煤矿刀柱式采空区上方8#煤层回采实际,对其工作面底板进行受力分析,确定出工作面安全长度,并运用UDEC数值模拟对刀柱式采空区上方工作面应力及底板塑性区进行了分析。     

刀柱采空区上方遗弃煤层上行开采可行性判定

针对刀柱采空区上方遗弃煤层开采问题,分析了现有上行开采可行性判定方法的不足.受关键层理论启迪,基于刀柱采空区上方岩层可形成的结构和上层煤开采对层间岩层的影响,提出了关键层叠合破断距的概念,形成了“5步法”刀柱采空区上方遗弃煤层上行开采可行性判定理论及方法.用本文提出的方法判定白家庄矿8号煤层刀柱采空区上方遗弃的6号煤层可以上行开采,并在生产实际中实施,开采情况正常.     

近距离煤层充填上行开采临界充实率设计

对比分析传统垮落上行开采和充填上行开采覆岩移动机理,发现传统垮落上行开采一定层间距的煤层群将导致上位煤岩层结构破坏而无法正常回采,但一定充实率保障条件的充填上行开采可降低上位煤层的破坏程度。采用叠合梁极限破断理论与塑性区发育高度分析合理的充实率,提出充填上行开采可行性条件,得到充填上行开采的临界充实率。结果表明:对于木瓜矿地质条件,上位煤层(9~#煤)不发生破断时,下位煤层(10~#煤)充填开采的临界充实率为82.1%;下位煤层(10~#煤)开采时塑性区发育高度达到上位煤层(9~#煤)时,下位煤层(10~#煤)充填开采的临界充实率为70.4%,即木瓜矿实施充填上行开采9#煤层的临界充实率为82.1%。     

郭屯煤矿近距离煤层上行开采可行性研究

为了研究郭屯煤矿首采区3下煤层已采区域上部3上煤层在不同层间距下的上行开采问题,基于煤层赋存条件和开采现状,通过理论公式得出垮落带和裂隙带高度,进而模拟并分析了不同层间距下3下煤层开采后3上煤层的变形和破坏特征。结果表明:层间距大于15m时,下部采动对3上煤层影响较小;层间距为10~15m时,3上煤层大部分受破坏,只有局部可采;层间距小于10m时,3上煤层整体性遭到严重破坏并发生台阶错动,无法进行上行开采。通过"两带"高度观测,得出垮采比和裂采比分别为5.65和16.52,与理论分析和数值模拟结果相近,进一步验证了3上煤层上行开采可行性。     

房柱式采空区上部煤层上行开采可行性分析

韩桥湾煤矿二盘区下部2-2煤层厚度大,开采条件优越,先行采用房柱式开采完毕,使其上部1-2煤层不能按正常顺序开采。根据两煤层赋存条件(煤层厚度、层间距、层间岩性等),采用垮落开采的比值法、"三带"判别法、围岩平衡法以及上、下煤层开采的时间间隔,分析论证了1-2煤层上行开采的可行性,确认二盘区上行开采1-2煤层技术上是可行的,由此可解放上方呆滞煤量,延长矿井寿命,提高经济效益,具有重要现实意义。     

多煤层开采垂直应力场影响因素分析

受层间扰动影响,多煤层开采垂直应力分布复杂。以有限元软件FLAC为基础,利用数值模拟方法,结合理论分析,研究了煤层间距、垮落角和岩层横观各向同性对多煤层开采下覆岩层垂直应力重新分布的影响。结果表明:煤层相距越近,垮落角越小,层间扰动越明显,煤柱下方岩层垂直应力集中现象越严重;横观各向同性增强了岩层传递力的特性,改变了垂直应力曲线形状。     

急倾斜煤层开采非连续变形的相似模型实验研究

与缓倾斜煤层开采相比,急倾斜煤系地层常隐含软弱夹层,其露头容易出现台阶和裂缝;与切割岩层的结构比较,层间软弱面并不对移动盆地起全局控制作用,而只产生局部影响。通过综合考虑急倾斜地层与层间弱面两个因素,阐明了急倾斜煤层开采地表非连续变形的发生条件;采用相似材料模型实验,研究了岩层垮落、弯曲、离层的方式和形态;提出了急倾斜煤层开采岩层的层梁移动模式;揭示了地表非连续变形的形态特征和变形机理,为进一步研     

急倾斜煤层开采与开拓巷硐群扰动效应数值模拟分析

针对王家山煤矿急倾斜煤层开采与开拓巷硐群工程越界对地方煤矿安全开采问题,建立了急倾斜煤层开采与开拓巷硐群数值计算模型,分析了覆岩移动变形与应力演化规律。研究结果表明：急倾斜煤层开采,采空区上方煤层先破坏、垮落,顶板沿层理面法向发生弯曲、离层,采空区上部煤体先垮落,呈拱形结构,抑制了上覆煤岩体向采空区的垮落和移动;工作面采高5.2m,顶板发生垮落,底板也会发生滑移,顶板一侧的沉陷大于底板一侧的,在底板一侧出现断崖式现象,但垮落带发育高度小于工作面距井田边界的距离;巷硐群最大位移均发生在泥岩、煤层等软弱岩层以及断层破碎带区域,其扰动效应增加;在软弱岩层时巷道最大影响圈边界增加,影响边界贯通,但最大裂隙带高度为11.5m,裂隙带上脚未发育至井田边界标高。因此,工作面开采与开拓巷硐群对地方煤矿开采没有影响。