急倾斜煤层开采覆岩变形分析及其应用

分析了碎屑结构煤系地层岩体变形破坏的岩体力学特征及断裂带导水机理,认为岩体体积扩容是工作面顶板破坏内导水性增强、形成导水断裂带的根本原因.应用FLAC3D模拟分析了连续介质、大变形条件下急倾斜特厚煤层开采引起的覆岩体积应变分区特征,分为连续介质条件下的内部塑性破坏-压缩区、扩容区及外部弹性压缩区.依据垮落带形成过程中的体积变化特征,将连续介质条件下获得的内部塑性破坏-压缩区划为垮落带;扩容区划为断裂带;以分隔扩容区与外部弹性压缩区的体积应变0等值线最大高度确定防水煤柱高度.此方法应用于开滦赵各庄2137急倾斜特厚煤层开采工作面,确定上部防水煤柱高度为63.8 m.

急倾斜特厚煤层水平分层开采矿压特征

运用相似材料模拟、数值模拟、现场实测等研究手段,对急倾斜特厚煤层分层开采的矿压特征进行了研究,初步揭示了急倾斜特厚煤层开采顶板岩层移动的复杂性、周期来压的双重性、陷落区的叠加性和动态性、应力场和位移场的不均衡性等特有规律,分析了巷道支护困难、易底臌、动力冲击等矿压现象的原因.

急倾斜工作面防水煤柱留设方法及其稳定性分析

采用相似模拟实验及地质雷达探测相结合的方法，研究了四川省煤炭产业集团有限责任公司铁山南煤矿急倾斜采煤工作面采动断裂带的分布范围．结果表明，上下采空区采动裂隙没有贯通．应用3D—σ有限元程序，计算了防水煤柱宽度分别为60，70，75和80m时各特征点的应力大小，在此基础上分析了防水煤柱的稳定性．计算结果表明，当防水煤柱宽度为75m时，各特征点的强度大于应力，但稳定性系数较小；当防水煤柱宽度为80m时，其稳定性系数为1．2～1．9．根据试验及模拟结果并结合工程实际，确定防水煤柱宽度为80m．应用综合方法确定的防水煤柱宽度比经验方法减少30m．

急倾斜煤层顶煤可放性识别的距离判别方法及应用

探讨了急倾斜煤层放顶煤的工程特点,将距离判别分析方法用于急倾斜煤层顶煤可放性识别问题中,建立了急倾斜煤层顶煤可放性识别的距离判别分析模型.最后,将该模型用于工程实例,识别结果符合实际情况.研究表明,距离判别分析模型分类性能好,识别精度高,误判率低,是急倾斜煤层顶煤可放性识别的一种有效方法.

急倾斜煤层可采工艺性评价及应用研究

为了预测急倾斜煤层开采的效果和决策辅助技术,对急倾斜煤层可采工艺性进行综合评价.在急倾斜煤层开采工业性试验及开采实践的经验和统计数据分析的基础上,建立了适合急倾斜煤层地质条件开采工艺性块段评价的层次结构,影响急倾斜煤层开采的复合因素有8个,基元因素13个;运用多指标综合评价方法和模糊数学原理,构造了急倾斜煤层可采工艺性影响因素的评价函数,建立了模糊综合评价模型.用该模型对京煤集团大台煤矿289个工作面进行了评价计算,并且根据工作面块段的评价值对工作面单产进行了预测,结果表明,工作面中1级27个,占9.34%;2级87个,占30.1%;3级112个,占38.75%;4级63个,占21.8%。评价结果与开采结果基本相吻合.

急倾斜综采工作面设备稳定性控制技术

为解决急倾斜煤层综采工作面设备稳定性差、采煤机开机率低以及操作人员安全保障低的问题,采用现场实际应用结合理论分析的方法研究了工作面设备稳定控制措施,结果表明:在工作面下端头排头支架稳定的基础上,每隔8架支架安装防滑防倒和调架千斤顶保证整体支架的稳定;刮板输送机机头通过防滑千斤顶、锚链和地锚连接后每隔7架支架安设一组输送机防滑链实现了输送机的稳定;采煤机单向割煤速度不超过2 m/m in;同时通过安装人行道防飞矸装置保证了工作人员安全,利用改造的超前液压支架组提高了超前支护质量。

急倾斜煤层顶煤可放性分类预测的Fisher判别分析模型及应用

基于Fisher判别理论建立了急倾斜煤层顶煤可放性分类的Fisher判别分析模型.选取老顶、直接顶、底板、瓦斯、采深、倾角、煤层厚度、坚固性系数、夹矸等9项指标作为Fisher判别分析模型的分类判别指标.利用国内矿区急倾斜煤层可放性分类实例数据作为训练样本进行训练,建立顶煤可放性分类的Fisher判别分析模型,求得判别函数.用建立的模型对5个矿山的急倾斜煤层顶煤可放性进行分类预测,结果与实际情况符合良好.

大倾角煤层综采工作面回采实践

综采是一种煤炭高效开采技术,适用于倾角较小煤层的开采。为了提高开采效率,煤矿开始使用综采技术进行大倾角煤层开采,这使得综采技术的应用面临许多问题。首先,分析了大倾角煤层综采工作面回采关键技术问题,主要有液压支架稳定性、运输机稳定性和回采工艺工序等方面。然后,结合具体情况探讨了大倾角煤层综采工作面回采情况。可以为实现大倾角煤层的高效开采提供一定的技术参考。

绿水洞煤矿大倾角煤层综采技术研究与应用

系统地介绍了绿水洞煤矿大倾角综采关键技术和设备以及现场应用效果 。

多场耦合下急斜煤层开采三维物理模拟(1)

复杂环境与多场耦合作用下,采空区煤岩体非对称变形诱致局部化失稳并演化为动力灾害。针对于西北强震作用下煤矿采空区(局部化)动力失稳定量预报,以乌鲁木齐矿区急倾斜煤层放顶煤开采为背景,首先系统分析了物理模拟复合材料损伤与破裂的"声-光-电"信号迁移途径与有效可靠的测试方法,继而构建了大型立体地球物理模拟装置与"声-光-电"指标信息测控系统,形成动力灾害源的识别技术和危险性分析技术(平台)。这最终为急倾斜厚煤层放顶煤开采技术参数的合理确定、提高灾害识别能力和预测精度以及灾害控制奠定科学基础。

急倾斜煤层开采覆岩裂隙演化与渗流的分形研究

采用分形几何学对离散元计算得出的急倾斜煤层开采覆岩裂隙发育进行了分析,结果表明,采空区上方岩土体节理裂隙发育边界角度较陡,近地表附近岩土体节理裂隙发育边界角度较缓.覆岩内裂隙闭合与张开裂隙的分形维数与开采深度呈线性关系,且两者之间的比值随采深的增加而增加,即覆岩内张开裂隙闭合率随采深的增加逐渐提高,说明浅部覆岩内裂隙的闭合对于阻止地表水入渗可起到积极的作用.对工作面内的雨水渗流量与裂隙闭合率关系进行深入研究,得出工作面的水渗流量与裂隙闭合率呈非对称抛物线关系,进一步证明了裂隙闭合的阻水作用.

急斜煤层(群)水平分段顶煤超前预爆范围的确定

基于理论分析、地质环境与开采条件调查,构建了煤岩断裂与失稳多元指标监测方法。通过钻孔应力计、光学钻孔窥视仪和顶煤松动范围监测等进行实测,综合对比分析超前预爆破中顶煤应力与变形规律。最终确定超前预爆破范围为10.0～35.0 m,支护范围为0～45.0 m。

急斜煤层初次破断后基本顶稳定性分析

针对急斜煤层水平分段综放开采的特点，将沿倾向初次破断后的基本顶视为三边固支一边自由，受纵横载荷共同作用的斜置矩形板力学模型．应用Kirchhoff薄板理论，考虑中面内力对弯曲的影响，运用能量法得到了顶板挠度的解析表达式．探讨了基本顶的挠曲变形特征，分析了煤层倾角、水平分段高度和基本项厚度对挠曲变形的影响．研究发现：在急斜煤层岩层控制中，煤层倾角存在介于55～65°之间的临界区域，据此可推断在上覆岩层中是否存在“上三带”（危险性离层带）；通过选取合理的水平分段高度，尽可能满足生产的需求，又可有效地控制顶板的变形；顶板厚度大于4m可作为急斜煤层关键层的几何特征．结合新疆六道湾煤矿的具体开采情况，验证了模型和结论的合理性．

急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术研究

针对急倾斜煤层巷道围岩在开挖支护后所表现的非对称变形破坏现象,采用工程地质调查,数值模拟、理论分析等手段,分析了急倾斜煤层巷道的变形破坏具有非对称性,呈现"顶板下滑,底板鼓起"的相互错动变形特征,导致支护结构承受围岩的载荷也具有明显的非对称性。基于上述研究,提出了"锚网索非对称耦合支护技术",通过非对称布置且相互间工作性能耦合的锚网索支护方式来控制巷道的稳定性,达到对围岩变形破坏有效控制的目的。工程应用的结果表明:采用锚网索非对称耦合支护形式,可以有效控制围岩的剧烈变形,巷道的安全性大幅度提高。

高应力回采巷道围岩变形特征及协调支护技术研究

为了研究高应力条件下回采巷道围岩变形特征,以石板沟煤业18002工作面回风巷为研究对象,根据该巷道工程地质特点,采用FLAC3D数值模拟软件,分析高应力工作面回风巷的变形影响因素,提出高预应力高强锚杆与锚索协调支护的总体思路.分析可知,围岩变形较大是多重原因综合作用的结果;采用高预应力高强锚杆-锚索协调支护对高应力巷道围岩变形控制效果明显;工业性试验结果表明,该技术能有效控制巷道围岩变形,为矿井安全生产创造条件,并取得较好的效果.

急倾斜煤层顶煤可放性识别的支持向量机模型

分析了急倾斜煤层巷道放顶煤开采顶煤可放性的主要影响因素,在巷道放顶煤工业性试验及开采实践经验数据分析的基础上,将基于结构风险最小化原理的支持向量方法用于急倾斜煤层顶煤可放性识别问题中,建立了基于径向基核函数的可放性识别支持向量机模型,并将该模型用于工程实例检测。研究表明,该模型能通过有限经验数据的学习,建立顶煤可放性与影响因素之间的非线性关系。

急倾斜极近距离煤层联合开采采煤方法研究

为了解决急倾斜极近距离薄厚煤层开采时回采巷道布置困难,通风条件差等问题,根据新疆拜城大宛其煤矿的煤层地质条件,比较研究了水平分段迈步式放顶煤采煤方法、伪倾斜整体顶梁组合悬移支架放顶煤采煤方法,选出了一种适合急倾斜极近距离煤层联合开采的放顶煤采煤方法,将急倾斜极近距离2层煤作联合开采,在2层煤间布置倾角为30°的联络斜巷,形成U型通风的采煤方法,即优选用水平分段迈步式放顶煤采煤工艺。结果表明:该采煤方法改善了工作面的作业环境,降低了工人的劳动强度,提高了生产效率,采出率达到了85%,工作面的生产能力达到了40万t/a。

急倾斜煤层充填开采覆岩运移规律模拟试验研究

以木城涧煤矿大台井845工作面为背景,利用聚苯乙烯泡沫塑料作为充填体,采取随采随充的方式,对急倾斜煤层矸石充填开采过程进行了相似模拟实验,研究了急倾斜煤层充填开采的覆岩运移规律。研究表明:急倾斜煤层充填开采过程中,顶板不易垮落,采空区上部岩层存在冒落带和裂隙带等两带区域,最终形成倾斜的非对称的梯形冒落拱;聚苯乙烯泡沫塑料块可以较好的模拟松散矸石的块体堆积,起到支撑和让压作用;随采随充的充填开采方式把握了充填时机,有效地控制了顶底板的裂隙扩展和应力集中,降低了顶底板变形速度和变形量,避免了围岩冲击,完善了急倾斜煤层采煤法。

急倾斜特厚煤层水平分层综放开采煤巷支护技术

分析了急倾斜特厚煤层水平分层综放开采煤巷矿压的特点,介绍了高强度锚杆支护技术在华亭煤矿试验情况,对锚杆支护效果进行了矿压监测和技术分析,并对支护参数进行了修正。

急倾斜煤层开采对地表沉陷影响的数值模拟

针对急倾斜煤层开采复杂的采矿地质条件,运用求解非线性大变形问题有限差分法(FLAC),对不同开采方案所引起的岩体移动和地表沉陷进行了研究,总结出了岩体移动的基本特征和地表沉陷的相关参数.结果表明:煤层开采对地表沉陷的影响有一个发展变化的过程,呈现出较为明显的阶段性,在开采影响剧烈区内应该加强对重点部位的加固与维护;综合比较4个开采方案,煤层区段间正台阶顺序开采较为有利,地表构筑物受采动损害小,区段间相互影响小,有利于巷道布置.