综采工作面过上覆煤柱技术及其安全管理

以四台矿8739综采工作面开采为背景,依据工作面的水文地质条件,结合工作面上覆煤柱情况,从综采工作面进入上覆煤柱区到出煤柱过程的来压现象进行了讨论分析。研究了上覆煤柱给综采工作面生产带来的不利影响,通过观察和现场实测的手段研究了过煤柱期间工作面压力变化规律,提出了煤壁注玛丽散、提高顶板的稳定性、预先加强超前支护来控制头尾巷顶板、工作面调整伪斜、优化工序等有针对性的过煤柱安全技术方案。保证了工作面顺利通过上覆煤柱区,避免了顶板事故发生,提高了安全效益,实现了高效生产,进而为相似工作面生产提供理论依据。     

上覆倾向煤柱宽度对压架灾害的影响研究

以大柳塔矿22103工作面开采压架灾害为工程研究背景,通过设置5种不同宽度的上覆煤柱,采用理论分析和数值模拟的方法,分析对比工作面煤壁内应力状态,得出上覆煤柱宽度对开采压架的影响规律及工作面过上覆煤柱过程中的煤壁应力变化规律,提出合理的防治措施。     

综放工作面顶板及上覆煤柱水力预裂卸压技术研究

针对白洞煤业煤体及顶板强度高,工作面顶板不易垮落,上覆煤柱出现应力集中,导致下部煤层开采时,产生回采巷道变形、工作面片帮、顶板破碎及冒顶等问题,采用水力预裂的方法,对工作面顶板及上覆煤柱进行预裂,防止工作面初采和回采过程中顶板大面积悬顶,并切断煤柱应力传递通道,缓减上覆煤柱应力集中,保证工作面安全回采。     

上覆煤柱影响下工作面应力场分布变化规律

为了研究近距离煤层群下行开采过程中,下煤层工作面受到上覆煤柱影响形成高应力区后,导致顶板垮落、冲击地压、煤壁片帮、瓦斯爆炸等煤矿灾害的发生问题,本文运用FLAC~(3D)软件,分别对厚度为1m、2m、3m、5m的上覆煤柱作用下位煤层开采前及开采过程中顶板应力分布动态变化规律进行数值模拟与分析。研究表明:①在下煤层未开采前,上覆煤柱会使下煤层处于应力集中状态;当煤柱厚度增加时,下煤层顶板支承应力场峰值、应力集中系数和应力集中区域范围逐渐减小,支承应力场峰值始终处于煤柱中心线附近。②随着工作面推进距离的增加,采区前方应力集中区域范围逐渐减小,支承应力场峰值及集中系数先增大后减小;在工作面推进过程中,煤柱厚度越小,工作面前方顶板支承应力峰值、集中系数和集中范围越大,应力集中区域与工作面的距离越小,越应注意防止冒顶、顶板破碎等矿井灾害事故的发生。     

浅埋近距离煤层工作面过三角形斜交煤柱开采应力演化规律研究

针对浅埋近距离煤层工作面过上覆三角形遗留煤柱开采,存在顶板局部来压强烈和区段煤柱应力集中导致的巷道大变形等问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,采用现场实测、数值计算和理论分析相结合的方法,研究过三角形煤柱两次采动叠加应力的大小和范围的演化规律,揭示两次采动区段煤柱压力变化规律和相邻巷道破坏机理,明确巷道加强支护的范围和重点支护范围与时机。研究结果表明：上覆三角形斜交煤柱对其下方工作面煤层形成应力集中,最大应力位置位于斜交区段煤柱之下;当下煤层31206工作面开采后,31109区段煤柱应力上升为最大应力,应力峰值区位于与上覆斜交区段煤柱叠合区附近,峰值区宽度为240 m,对应该区域巷道变形破坏较明显。31109工作面开采过程中,在工作面煤壁与上覆斜交煤柱叠加区和工作面区段煤柱与上覆斜交煤柱叠加区存在应力峰值区,形成应力双峰;随着工作面推进,双峰应力不断升高,且煤壁应力峰值区逐步向区段煤柱方向移动,当工作面推进到区段煤柱叠加区时,双峰合并为更高的单峰应力;在工作面出斜交煤柱时区段煤柱应力达到最大,出煤柱叠加区后应力迅速减小;总体上,31109工作面开采后区段煤柱应力峰值区最大应力...     

浅埋近距离煤层过上覆采空区及煤柱矿压显现规律

基于神东矿区石圪台煤矿31201工作面矿压实测结果,对工作面在上覆遗留煤柱下开采及上覆采空区下开采时的矿压显现规律进行了总结。实测结果表明在上覆遗留煤柱下开采时工作面矿压显现剧烈,在临近推出煤柱区时,工作面内煤壁片帮,顶板大规模冒落,直接导致压架事件。在进行长壁采空区下开采时,工作面初次来压步距为48.6 m,工作面周期来压平均为9.68m。为了近一步研究工作面在不同阶段的矿压显现规律,根据31201工作面围岩物理参数,构建平面物理模型,利用模型支架实测工作面在不同采动阶段的矿压显现规律,模拟实验结果表明:实验实测结果与现场实测结果基本吻合。     

浅埋集中煤柱诱发动载矿压机理及防治技术研究

为了防治浅埋煤层综采工作面过上覆集中煤柱期间诱发动载矿压灾害,降低工作面压架风险。以石圪台31203工作面过集中煤柱为研究对象,对动载矿压诱发机理、工作面过煤柱期间的受力特征等进行了分析。结果表明：31煤开采过程中,上覆集中煤柱发生屈服破坏,靠其支撑的顶板岩层随煤柱破坏而发生垮落,当顶板与31煤层顶板同时折断时,极易诱发动载矿压灾害。受到采动应力的影响,工作面过煤柱期间集中煤柱逐渐破坏,应力逐渐释放并向31煤转移,尤其在工作面出煤柱时,煤柱发生瞬间破坏,诱发动载矿压。通过采取预裂爆破、合理控制循环进度等综合防治措施,保证了工作面安全通过集中煤柱,防治效果显著。     

孤岛工作面矿压显现规律数值模拟研究

以常村煤矿s6-5孤岛工作面为工程背景,采用Flac~(3D)数值模拟软件研究了常村矿s6-5孤岛工作面采场的应力分布特征。研究表明:s6-5工作面采空区内顶板经过垮落压实后应力由卸压状态逐渐回升,工作面前方煤体上下端头处应力集中明显,三角煤体破碎严重,中部煤体破碎程度相对较低。采空区顶板及上覆岩层出现明显卸压,工作面上下区段护巷煤柱上出现明显应力叠加集中,在开切眼至工作面推进煤壁的范围内护巷煤柱应力峰值较大且载荷集中。     

综采工作面回采过上覆集中煤柱及采空区技术

为解决综采工作面在回采过程中过上覆煤层集中煤柱及采空区易出现大面积冒顶事故的问题,以石圪台煤矿31201综采工作面为研究对象,对工作面过上覆煤层集中煤柱及采空区过程中出现的冒顶事故原因进行了分析。结果表明:根据工作面矿压观测情况可知,工作面3次周期来压异常区域均处于上覆22煤层房采区集中煤柱及采空区区域,22煤层房采集中煤柱及采空区导致31201综采工作面出现次生顶板结构,受采动影响22煤层集中煤柱及采空区破坏失稳,形成动载矿压最终产生大面积冒顶事故。针对冒顶事故,通过采取矿压观测、微震监测、岩层内部位移监测、地表观测和上覆集中煤柱爆破等技术手段,对工作面的继续回采提供了安全技术保障。     

浅埋层近距离房柱区下层煤开采岩移规律数值模拟

采用数值模拟对浅埋层近距离房柱区下层煤开采时覆岩应力和位移变化进行了研究,结果表明,在上覆关键岩块的回转失稳条件下,煤柱的宽度越大,工作面顶板的应力越大,出煤柱时释放的应力越大。适当减小煤柱宽度,可有效减少顶板应力的释放;对煤柱进行预裂卸压,可降低对工作面安全生产的风险,预防控制工作面出煤柱时安全事故的发生。     

应力集中区构造复杂工作面的治理

孙村煤矿5418断东工作面开采过程中，因上覆5217面留设了煤柱，工作面来压剧烈，震顶频繁，顶板离层，伪顶落，断层处漏顶，通过采取了一系列技术措施，控制住了顶板，防止了冲击地压发生，安全通过了煤柱应力集中区。     

综采工作面过空巷围岩稳定性的影响因素研究

为了研究不同因素对综采工作面过空巷时围岩稳定性的影响,采用ANSYS软件建立数值模型,分析不同埋深、不同采高、不同空巷宽度下的空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱切向应力的变化规律.研究结果表明:埋深增加对空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱应力都产生不利影响;采高增大对空巷顶板沉降和煤壁位移影响较小,对煤柱内应力分布影响较大;空巷宽...     

孤岛煤柱矸石膏体充填开采相似材料模拟

根据相似原理,通过相似材料试验,对孤岛煤柱矸石膏体充填开采过程中支承压力分布规律以及采场围岩相互关系进行了研究。结果表明矸石膏体充填并没有改变工作面煤壁前方应力赋存状态,仅仅是改变了应力大小;随着工作面推进,采场形成"煤柱-充填体-煤壁"支承结构共同支护顶板,而充填体对煤柱提供侧向约束作用,既可提高了煤柱的稳定性,又可减小了煤柱的宽度,提高煤炭回收率。     

复杂围岩环境大采高工作面“R-S-P”系统稳定性研究

文章以羊场湾煤矿大倾角大采高工作面为研究对象,结合大采高工作面赋存环境与地质特征,利用FLAC3D数值模拟软件对6.2m采高开采扰动后工作面上下端头应力场分布与演化规律、上—下运巷顶板覆岩及煤柱应力特征规律及煤柱宏观变形特征等进行模拟分析,结果表明:随着开采扰动区域内顶板覆岩的冒落,"顶板覆岩—支护—煤柱"即"R-S-P"系统的主要力学参数发生变化,应力重新分布且各具特征,工作面与煤柱超前应力峰值及应力降低区范围各不相同。     

综采工作面过小窑应力煤柱支护方案研究

采煤工作面上覆的遗留煤柱对工作面顶板形成较大压力,导致综采工作面巷道顶板矿压显现明显。正常支护方案已不能满足巷道支护强度,在这种情况下,急需重新制定顶板支护维护方案。     

近距离煤层大倾角工作面采空区下安全开采技术研究

 以近距离煤层大倾角工作面采空区下开采为研究背景,针对煤壁片帮、顶板冒落及支架、运输机下滑的机理进行了分析。文章认为,上覆煤层采空区遗留煤柱造成应力集中,采场二次采动破坏加剧了工作面煤岩体的变形,其整体强度降低,煤层倾角及底板破坏深度对支架及运输机下滑的影响比较大,文章提出了针对性的安全开采控制技术,实现了工作面的安全开采,对类似条件下工作面安全开采提供了有益的指导作用。     

综采工作面过上覆煤层孤岛煤柱的实践

以鲁西煤矿3下104综采工作面为例,介绍采用穿采煤柱降低应力集中程度,加强巷道支护和工作面顶板管理,确保综采工作面安全通过上覆煤层孤岛煤柱区。     

不同覆岩浅埋深煤层旺采工作面矿压规律研究

为保证浅埋深煤层旺采工作面安全高效回采,通过现场观测及理论分析的方法,对不同覆岩旺采工作面的矿山压力显现规律进行观测分析,同时对大柳塔矿和哈拉沟矿旺采工作面采取煤柱优化后的矿山压力显现规律进行了研究.结果表明:平巷护巷煤柱留设10 m能够保证工作面安全回采;刀间煤柱留设0.5m能够起到辅助连续采煤机割煤、装煤的作用,但不能达到支撑上覆岩层载荷的作用;支巷间留设2.0m煤柱能起到支撑顶板的作用.薄松散层厚基岩旺采工作面采空区覆岩易形成大拱结构,其上覆岩层载荷重新分布并作用在开采区段四周的隔离或保护煤柱上,其下部小结构的岩层载荷作用在旺采工作面区域所留设的煤柱上,矿山压力显现特征不明显.     

采空区下近距离煤层回采工艺应用

针对新景矿9108工作面近距离过上覆8^(#)采空区期间,工作面顶板出现破碎、煤壁片帮等现象,新景矿通过技术研究分析了工作面回采现状,以及根据生产实际情况对工作面对顶板及煤壁采取"注浆+梯形锚棚+撞楔超前支护"联合控制技术,通过实际应用效果来看,保证了工作面安全高效回采,取得了显著应用成效。     

条带煤柱膏体充填开采覆岩结构模型及运动规律

以岱庄煤矿2351膏体充填工作面为例,研究了条带煤柱膏体充填开采覆岩时空结构模型及运动规律。结果表明：随着工作面的推进,覆岩由“C”型空间结构逐渐转化成不等高支撑的铰接岩梁;工作面的直接顶板即为基本顶,初次来压步距33.6 m,前4次周期来压步距分别为18.3、8.8、13.7、9.0 m;覆岩重力主要作用在工作面前方煤壁和充填膏体上,顶板超前应力和影响范围较小,主要影响范围小于15 m;2351工作面在现行工艺技术条件下,最大合理控顶距为8.8 m,充填支架合理工作阻力为27 MPa、合理初撑力为21 MPa。