采区准备巷道层状复合顶板的离层和机理

以澳大利亚一煤矿的现场观测数据为基础，研究长壁工作面采区准备巷道层状复合顶板的离层和扩展特征及离层机理。对3个不同的采矿阶段，即掘进阶段，掘进之后回采之前和回采阶段的巷道顶板离层发生的时问、位置、大小和所对应的地质条件及离层在各阶段的扩展过程和特点进行了研究。从时间上看，巷道顶板离层在巷道成巷之时即出现，其尺寸随着采矿活动的变化而变化。从空间上看，在成巷初期离层在顶板6m范围内分布大致均匀，之后形成2个位于顶板附近和深部的离层区。随着时间的推移，两离层区域逐渐合并，在巷道顶板上方6m范围内形成为巷道高度的2倍的离层区。在成巷初期，最大离层决定着巷道的离层特性。在成巷后期，离层数量则起主导作用。研究结果还显示采区巷道复合顶板的离层机理与各采矿阶段的采矿活动有着密切的关系。另外，顶板各岩层的物理力学特性，岩层的变形与时间的关系和蠕变特性，地下水的影响以及各采矿阶段之前和之后的垂直和水平应力大小等都是导致采区巷道层状复合顶板离层的重要因素。     

坚硬顶板冒落的离层遥测预报系统研究

煤矿坚硬顶板冒落时对回采工作面造成的冲击较大，将严重影响开采安全。针对用顶板挠曲变形量值来预报顶板冒落时，预报阀值随着顶板岩性不同而有较大的差异的不足，提出用顶板离层速度高峰段的出现作为预报下位顶板冒落的方法，并研制开发顶板离层遥测系统，经在木城涧煤矿坚硬顶板预报实践表明，该预报系统可以实现对顶板冒落的遥测预报，该成果对地下工程顶板冒落的监测预报具有一定的推广应用价值。     

巷道顶板离层自动监测报警系统

目前在煤矿中使用的结构简单的机械式巷道顶板离层指示仪和借助电气元件的声光报警式巷道顶板离层指示仪，采用人工观测的方法，误差较大，而且不能实现顶板离层的动态监测。为此，济南澳科矿山工程技术有限公司和兖州矿业（集团）有限责任公司研制出了一种采用机电一体化的巷道顶板离层自动监测报警系统，排除了人为的因素，提高了顶板离层监测的准确性、及时性和可靠程度。     

千米深井采动工作面矿压显现规律及覆岩位移特征研究

深部煤炭开采过程中,岩体受到高地应力和强开采扰动的作用,是典型的动静组合加载问题,特别是千米级深井开采中少有成熟工程可借鉴,井下衍生的一系列工程地质灾害直接影响回采安全。为探索千米深井采动工作面矿压显现规律及覆岩位移特征,以平煤十矿24130工作面为依托,构建矿压立体监测–覆岩离层位移监测体系,对采动条件下,保护层开采过程中工作面前方钻孔应力、锚杆应力与巷道顶板离层位移进行长效监测与数据分析。结果表明,深部煤岩体受开采扰动影响呈现出显著非线性力学特性,而非单一线性增减,且开采扰动不是在整个回采过程中均对矿压显现产生明显影响,而是在开采至距采面45～65 m与25 m以内2个范围内存在显著影响;在上述2个范围内推进速度增加,扰动效果显著,因而在围岩较破碎的区域适当降低推进速度至0.5m/d左右,可保证煤岩体结构完整,始终具有一定承载力;此外,釆动对巷道顶板矿压影响相较于巷道巷帮更显著,在支护设计时应该对巷道顶板加强支护;采面前方15～5 m范围为采动对覆岩位移的主要影响区域,该范围内顶板离层发育较快,且顶板离层发育速度受到工作面推进速度的影响更显著,表明该区域内适当控制开采速度在0.8～1.1 m/d时,可保证生产要求的同时更利于工作面前方顶板管理,为千米级深井的采面安全生产提供科学指导。     

浅谈优化巷道布置降低万吨掘进率的措施

优化巷道布置是矿井开采设计过程中的一项非常重要任务,同时也是降低掘进万率,降低生产成本的重要管控手段。基于在煤矿的生产技术管理工作实践中,具体以铜锣坪煤矿延五采区、延九采区的生产巷道布置和煤层开采情况为例进行总结、对比分析,并结合煤电公司其他矿井的实际开采状况,针对采区设计、生产巷道布置、近距离煤层、松软煤层的开采巷道布置提出优化改进措施,对于减少巷道掘进工程量,降低生产成本并提高安全性能具有参考意义。     

近距离煤层回采巷道围岩破裂特征探测研究

某矿在近距离煤层开采过程中,10煤顶板受9煤层开采影响,顶板岩层结构变得十分复杂,采用智能钻孔窥视仪对10煤巷道顶板岩层结构及破裂特征进行了探测。结果表明:当巷道位于9煤采空区下方时,岩层完整性较好,裂隙发育较少;当位于9煤采区煤柱下方时,岩层水平节理裂隙十分发育,且有离层现象,顶板破裂范围达大于8.0m。基于此,提出当巷道位于采区煤柱下方时应普通"锚网梁索"支护的基础上进行"架棚"支护。     

基于Data Mining技术的平顶山矿区不同赋存深度采动煤岩体巷道稳定性研究

为探究不同赋存深度采动煤岩体巷道稳定性及其差异性,选择Data Mining(数据挖掘)技术,基于平顶山矿区不同赋存深度(700 m,850 m,1 050 m)巷道的现场监测数据,选择多元线性回归和神经网络模型对顶板离层进行公式拟合和影响因素的权重分析,并开展顶板离层及锚杆应力的时序预测研究,初步揭示不同赋存深度开采扰动影响范围、巷道变形及应力变化特征。研究结果表明:(1)距工作面距离及锚杆应力对顶板离层变化影响最大,但随着赋存深度的增加,其所占权重降低近50%。(2)顶板离层及锚杆应力的时序预测分析发现,随工作面推进,赋存深度1 050 m巷道顶板离层位移及锚杆应力将出现激增现象,且其最大锚杆应力预测值达15 MPa,为千米以浅两巷道的2~3.5倍;离层预测值高达80 mm,为千米以浅两巷道的6~8倍。表明随着赋存深度增加,煤岩巷道变形及应力变化受开采扰动的影响越来越剧烈,对千米以深巷道应及时加强开采过程中的稳定性监测及控制工作。以上技术路线和研究结果对不同赋存深度煤炭资源安全高效开采具有一定指导作用。     

浅谈煤矿顶板支护技术

受多因素的影响，顶板支护技术一直是制约我国煤矿开采的重大难题之一。而我国煤矿开采一般都是井下作业，因此保证井下工作的正常运行和工作环境的安全是煤矿开采的前提。目前顶板支护技术一般有巷道加固、锚杆支护等。而我国一般采用锚杆支护技术及运用多种手段进行综合研究，这在技术参数和技术方案上取得了很大的进步，同时在经济效益、社会效益及安全效益等方面，也有巨大的突破。     

阳坡泉煤矿10号煤层回采巷道支护设计

分析了阳坡泉煤矿10号煤层的赋存条件和现有回采巷道的使用现状,确定该矿回采巷道顶板为复合顶板,巷道支护形式采用"金属网+预应力锚杆+W钢带+锚索补强"的锚固支护方式。通过理论计算得出了巷道两帮和顶板的松动破坏范围,在此基础上确定了锚杆和锚索支护参数。工程实践表明,阳坡泉煤矿10号煤层回采巷道使用过程中巷道顶帮变形小,支护形式和支护参数合理,满足综采工作面安全生产的要求。     

矿井回采工作面上覆基岩水位变化规律研究

为了分析预测顶板水对煤矿生产的危害,以陕北某国有煤矿为例,通过对矿区南翼水文监测系统的数据分析,结合煤矿生产状况,分析得出矿井正常开采下,基岩含水层水位的变化特征,研究结果在该煤矿S1224工作面的回采过程中,起到了很好的预测预报作用,安全回采煤炭资源近千万吨。     

探析新技术在煤矿巷道贯通测量中的应用

在现代社会中,煤矿开采业不断地发展,一些新型的技术在煤矿的开采中被广泛的应用,而在煤矿的开采过程中,对煤矿巷道的贯通测量是其重要内容,贯通测量的工作范围涉及到了很多的方面,不仅是在地面上进行测量,而且还要延伸到井下,不仅要建设完善的矿山生产服务系统,而且还要提供更加详细的安全信息。在巷道贯通过程中,经常会出现由于围岩压力的影响使得顶板破裂变形或是发生移动,为了确定导线点的控制方位,提升中线的精度避免巷道掘进的方位出现误差,必须加强对高新技术的研究和应用,本文通过对煤矿巷道测量技术的研究,发掘其应用的价值,从而更好地推动煤矿开采业的长远发展。     

大跨度动压损毁回采巷道修复与支护技术研究

 针对陕西彬长集团公司大佛寺煤矿大跨度动压损毁回采巷道支护难题,从工程地质条件、动压影响方面分析复杂围岩环境下回采巷道变形破坏特征,得出局部构造应力、底板遇水强度劣化、动压以及爆炸冲击的综合作用是回采巷道出现大跨度、底臌、顶板下沉以及最终导致支护失效的主要原因。以40106工作面运输巷为工程实例,基于一体化控制思路,确定锚网索、强力单体点柱、角锚杆综合互补控制的修复方案并将其应用于工程实践。现场观测结果表明,通过减小巷道跨度、增强顶板、两帮支护强度可以有效控制大跨度动压软底回采巷道顶板下沉和底臌。     

大倾角煤层回采巷道非对称锚网索支护与实践

根据淮南矿区大倾角(25°～45°)煤层开采地质和技术条件,采用物理模拟综合分析了大倾角煤层回采巷道围岩结构特征及采用锚杆支护时的围岩变形、破坏、应力演化等力学特征,揭示了大倾角煤层回采巷道围岩力学特征非对称演化机理.研究表明,实体煤回采巷道应重点支护顶板和高帮,而留小煤柱回采巷道应重点支护顶板和低帮.基于巷道围岩力学特征的非对称性,提出并实施了大倾角煤层实体煤回采巷道和留小煤柱回采巷道的非对称锚网索支护方法.工程应用表明,非对称锚网索支护能适应大倾角煤层回采巷道围岩结构和力学特征,有效控制巷道围岩变形.     

禾二矿浅埋破碎顶板切顶成巷试验研究

针对浅埋薄煤层沿空留巷在工作面回采后垮落带内顶板不易垮落、沿空巷道动压显现剧烈的关键问题,通过关键理论分析、数值模拟、现场工程地质条件分析等手段,对浅埋深、薄煤层、破碎顶板条件下的切顶成巷技术开展研究,并在该条件下的禾草沟二号煤矿1105工作面回风顺槽进行现场应用。通过数值模拟,对比分析了切顶不充分和切顶充分时沿空巷道围岩应力分布及巷道围岩位移,结果表明:切顶充分时,采空区顶板对沿空巷道顶板动压影响大大减弱,巷道围岩变形较小,能够保证留巷效果。根据禾草沟二号煤矿浅埋、破碎顶板开采顶板运动模式和矿压显现特征,确定了切缝角度和恒阻锚索支护等关键参数,为浅埋、破碎顶板切顶卸压自动成巷的成功应用奠定基础,提出了切顶卸压自动成巷的预裂爆破参数设计、自动成巷支护技术;通过对禾草沟二号煤矿1105工作面回风顺槽留巷的工程地质条件分析,运用切顶成巷技术原理进行了留巷设计,并应用到现场,取得较好的应用效果。     

采空区高泡充填密闭防冲技术研究与应用

我国煤矿自燃发火非常严重,有56%的煤矿存在自燃发火问题,随着南屯煤矿矿井回采向纵深发展,七采区深部、九采区回采形成的采空区逐渐连成一片,形成大面积采空区相连的复杂采区,采空区范围的增加,采空区被采区煤柱、孤岛煤柱、边角煤柱等不同形式的煤柱所分割。因此,针对南屯煤矿七采区深部、九采区大范围采空区存在较为严重的冲击、瓦斯和自然发火重大隐患,开展具有自燃危险区域下大面积采空区冲击灾害的防冲密闭技术研究,对确保南屯煤矿的安全生产具有十分重要意义。     

基于基本顶断裂位置的综放窄煤柱煤巷非对称支护技术研究

针对王家岭煤矿20103综放窄煤柱煤巷顶板支护过程中出现的非对称大变形控制难题,采用钻孔窥视法对基本顶断裂位置和顶板双向移动特征进行现场实测,结合顶板煤体微裂隙非对称演化过程的CT识别,提出槽钢简式桁架锚索与单体锚索平行布置非对称支护技术,并对其组成结构和控制机制进行系统研究。得出:(1)距20103掘进工作面100~300 m长度区间,基本顶在窄煤柱上方距巷道横截面铅垂中心轴2.918 m位置断裂;(2)基本顶断裂后回转下沉引起巷道顶板发生两次离层和水平错动:一次离层和水平错动导致煤柱侧顶板沿巷道长度方向区域性断裂,二次离层和水平错动诱发煤柱侧顶板局部冒漏;(3)窄煤柱煤巷顶板煤体微裂隙演化过程具有明显的不对称性:水平错动带煤体微裂隙数量、发育速度和贯通速度大于扰动稳定带煤体微裂隙数量、发育速度和贯通速度;(4)槽钢简式桁架锚索和单体锚索平行布置非对称支护机制:重点突出、刚柔并济、点线结合、均衡承载。20103窄煤柱煤巷采用槽钢简式桁架锚索和单体锚索平行布置非对称支护技术,煤柱侧顶板和回采侧顶板变形协调一致,围岩控制效果良好,研究成果对类似工程条件的巷道支护具有一定的理论意义和实用价值。     

大斜长回采工作面瓦斯综合抽放技术实践总结

近年来,随着煤矿开采深度的逐步加深,矿井瓦斯灾害影响煤矿安全生产的程度逐渐凸显,为遏制重特大瓦斯事故的发生,国家及河南省相继印发了一系列的规定与标准,瓦斯治理技术推陈出新,不断更新换代,导致煤矿在瓦斯治理各种投入方面较以往严重增加,尤其是对突出矿井而言,形势更为严峻,煤矿为了在保证安全的前提下,实现高效发展,对回采工作面的设计必须进行优化,故而诞生了大斜长回采工作面,针对工作面斜长加长,可以减少巷道工程量,但对瓦斯治理工作同样带来了一定挑战,本文通过实例对大斜长回采工作面的瓦斯综合治理技术进行总结,实现了工作面的安全、高效回采,具有一定的安全效益与社会效益,间接的创造了经济效益。     

构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压机制研究

 冲击地压是煤矿开采中因采动或动载诱发煤岩体变形能剧烈释放,并伴随地下采掘空间煤岩体突然、急剧和猛烈破坏的现象。随着煤矿开采深度和开采强度的持续增加,地下开采面临的构造地质条件日趋复杂,我国越来越多的煤矿开始出现冲击地压现象,破坏性冲击地压频繁发生且日益严重。冲击地压的孕育和显现是构造特征和地层特征在采掘动态平衡过程中能量稳定态积聚及非稳定态释放的结果,是煤岩体性质、地质特征和开采技术条件的综合反映,同时该问题具有明显的时空演化特征。 义马矿区是冲击地压的高发矿区,且冲击地压多发生在回采巷道,巷道冲击地压的本质是巷道围岩在高应力作用下的突然失稳、变形和破坏。向斜构造应力、断层构造应力、上覆巨厚砾岩局部离层断裂垮落造成巷道的非均匀应力和开采扰动是义马矿区回采巷道冲击地压发生的主要影响因素。运用现场调研、相似模拟试验、数值计算和现场工业性试验相结合的方法,深入研究构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压机制及防治技术。主要工作与创新点如下： (1) 针对义马矿区11个典型工作面发生的89次冲击事件进行统计分析,得出了义马矿区冲击地压以回采巷道冲击地压为主,冲击引起的回采巷道变形破坏以底鼓为主。 (2) 设计了具有义马矿区向斜、断层和巨厚砾岩地质特征的相似模拟试验,并采用数字散斑全位移场监测、应力场监测和能量场监测,研究了采动影响下距工作面不同距离和距断层不同距离回采巷道围岩冲击特性及失稳变形破坏特点,并分析了巨厚砾岩离层断裂时巷道围岩变化规律和断层滑移活化时巷道围岩变化规律。 (3) 建立了具有向斜、断层和巨厚砾岩特征的数值模型,研究了采动影响向斜作用下巷道围岩冲击特性(巷道围岩的应力场、能量场、位移场和塑性区(三场一区)是巷道围岩冲击特性的表现形式),对比分析了向斜轴部和翼部回采巷道围岩冲击特性异同;研究了采动影响断层作用下巷道围岩冲击特性,对比分析了断层下盘和上盘回采巷道围岩冲击特性异同;研究了采动影响巨厚砾岩作用下回采巷道围岩冲击特性,从不同砾岩厚度条件下对比分析回采巷道围岩冲击特性;研究了采动影响构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道围岩冲击特性,对同时间不同地点距工作面不同距离回采巷道围岩冲击特性、同地点不同时间距工作面不同距离回采巷道围岩冲击特性和距断层不同距离回采巷道围岩冲击特性分别进行详细分析。 (4) 提出了构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压机制、义马矿区回采巷道冲击地压综合防治体系和具体防治措施,并对回采巷道强力柔性支护体系、U型钢联合支护体系和锚杆支护体系进行评价总结,依据应用实践得到的回采巷道冲击地压前兆规律,得出强力柔性支护体系在防冲巷道支护中对巷道围岩应力场、能量场和位移场的关键控制作用明显优于U型钢联合支护体系和锚杆支护体系,且可以很好地适应并控制巷道围岩变形,对构造与巨厚砾岩耦合条件下回采巷道冲击地压防治起到积极且显著的作用。     

钻孔电视用于煤矿顶板岩体活动观测

由于煤炭开采规模越来越大,特别是在进行大规模井下煤炭开采时,常使被开采煤层的顶、底板岩体活动加剧,甚至造成重大顶板事故。因此,煤矿现场岩体活动的观测研究已成为解决地下煤炭安全开采的重要手段之一。在这方面大同煤矿使用钻孔电视成功地进行了大量顶板岩体活动观测,并取得了很好的效果。     

采煤工作面回采方法中对沿空留巷技术的巧妙运用

山东王晁煤电集团新宏煤矿(新宏煤业有限公司)310采区北翼工作面由于受煤层赋存状况、边界断层、煤层风氧化带等地质构造的影响,为尽可能释放矿井呆滞煤量,在工作面布置上导致布置不规范、不标准。随着回采过程的进行,需要对工作面回采方法进行调整优化,从而使回采方法更符合现场实际,更加有利于生产;为此,我矿成功摸索出了一套适合我矿煤层开采的技术方案,为矿井的安全生产和矿井资源最大限度回收发挥了巨大作用。本文就我矿3103工作面沿空留巷的试行与改变开采方法方面的成功经验作下分析、探讨,希望能对今后矿井生产有所借鉴。