急倾斜煤层开采地表塌陷坑形成机理与安全矿柱尺寸研究

地表塌陷坑和台阶状塌陷盆地是急倾斜煤层开采地表移动的主要形式。本文从力学原理出发 ,对急倾斜煤层开采地表出现塌陷坑的机理、决定因素进行了研究 ,当煤层倾角大于 5 5°时 ,冒落岩石下滑形成上部自由空间 ,这是产生地表塌陷坑的先决条件。利用极限平衡条件 ,获得了避免地表出现塌陷坑的矿柱安全留设尺寸及其稳定性系数表达式。当落入塌陷坑中的岩石和表土不足以支撑其它岩层时 ,地表塌陷坑的渐近破坏将可能导致地面出现台阶状塌陷盆地。研究结果表明 ,该方法可以用于指导生产实践中相关问题的解决。

急倾斜中厚煤层双斜开采顶板垮落堆积与应力演化特征

俯伪斜开采降低工作面倾角能力有限,倾角60°以上急倾斜中厚煤层长壁综合机械化开采方法亟待突破。以华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿3212工作面为工程背景,在俯伪斜开采的基础上提出了双斜开采的采煤方法,并采用物理相似模拟、数值模拟等方法,分析了双斜开采顶板破断矸石充填滑移堆积规律及应力演化过程。结果表明:双斜开采工作面布置需要与矿井开采设计相协调,工作面两巷维护难度大,其中回风巷侧受采动应力影响大,而运输巷与工作面支架的协调配合难度大;双斜开采由于其异形采空区顶板结构,垮落步距更大,其矸石垮落堆积呈倒三角形且存在周期性滑移特征,并且由于大块矸石堆积造成工作面上部和中部的非均匀来压现象;双斜开采原岩应力随工作面的推进逐渐增大,工作面倾斜上部、中部、下部来压强度不同,一般倾斜中上部来压大于下部,但倾斜下部支承压力应力集中系数大于工作面中上部,双斜开采顶板应力演化特征受工作面形状和推进距离的影响,并由于巷道调斜角作用,应力释放范围呈现由倾斜上部至下部逐渐变小的非对称特征。

黄土丘陵区急倾斜煤层开采引发地面塌陷及地裂缝分析——以甘肃省华亭县某社区地面塌陷为例

为分析煤层倾角变动时矿山开采引发的地表变形特征,对研究区急倾斜煤层开采引发的地面塌陷进行调查、分析,在此基础上运用数值模拟软件MSPS对该区矿山开采工作面进行数值模拟,获得了地表下沉等值线图。结果显示,研究区内最大沉降值为2130 mm,而地质模型预测出相同位置的下沉值为2370 mm,二者数据基本吻合。该方法为相似条件下煤层的合理开采和矿区地质环境保护提供了重要的参考依据。

煤矿急倾斜煤层柔性掩护支架采煤法开采参数分析

以神角煤矿为例,介绍了1种煤矿急倾斜煤层柔性掩护支架采煤法。通过对煤矿的生产技术条件进行分析,进而计算出作业面主要参数、巷道支护参数、回采工艺参数,确定了最佳的柔性掩护支架采煤技术方案,为煤矿急倾斜煤层的开采提供了支持,明确了根据柔性掩护支架采煤法的开采参数进行煤矿设计,可以提高煤矿的生产效率和经济效益。

急倾斜煤层水平分层开采强矿压显现机理与防治

急倾斜特厚煤层分层放顶煤开采期间强矿压动力显现频发,以某矿2522综放工作面为工程背景,采用现场实地调研、理论计算分析、微震数据监测和卸压爆破防治等方法进行了研究。结果表明:主采2号煤中直角三角形ABC内煤体因处于塑性状态而承载能力下降,直角梯形ACDE内的煤体起到主要的承载作用;顶板对煤体所施加的非均布载荷的峰值应力为69.7 MPa,投影距离为18.6 m,对2522运输巷及其附近一定宽度的工作面造成较大的静载影响;根据微震能量事件定位情况计算确定了2522运输巷及其附近工作面的底板煤层中强矿压动力显现影响三角区范围。对2522运输巷上侧顶板覆岩以及底板煤体采取卸压爆破防治措施后,所测得的煤粉量沿钻孔长度变化值均下降至低于临界煤粉量,同时日微震事件总能量和日微震总频次也呈现出急剧下降的趋势,验证了卸压爆破防治措施的有效性。

急倾斜煤层群保护层开采条件下采场应力演化规律

急倾斜煤层群开采存在复杂的岩层运移过程并易导致强矿压事故的发生。为保障兴安煤矿煤层群的安全开采,采用保护层开采技术对主采煤层进行卸压优化,依托FLAC^(3D)数值模拟软件建立急倾斜煤层开采数值模型,探究保护层开采条件下的采场应力、位移与被保护煤层应力、位移的分布演化规律,利用理论计算方法分析了有效卸压保护范围,验证保护层开采技术的可靠性。研究结果表明:急倾斜煤层保护层开采条件下会出现位移与应力扩展的不共轴现象;保护层推进过程中,采场应力与位移演化呈现出初始增长、快速增长、逐渐稳定的3阶段演化规律;保护层开采的有效卸压范围超过80%。

急倾斜煤层水平分段开采煤层厚度变化区矿压显现规律与防治技术研究

针对急倾斜煤层水平分段开采煤层厚度变化区冲击压灾害频发现象,以王家山矿2号井水平分段开采工作面为工程背景,采用有限差分数值模拟(FLAC3D)方法,研究了急倾斜特厚煤层水平分段开采应力场和塑性区演化规律,揭示了急倾斜煤层水平分段开采煤层厚度变化区冲击矿压发生机理,并提出了防治对策。研究结果表明:在煤层厚度发生改变时,两巷道附近走向高应力逐渐在煤层厚度变化区内集中,直至转移至回风巷道顶板附近,最大值可达到40MPa,易导致回风巷道顶板出现冲击矿压情况。研究结果与现场实测相吻合。

急倾斜煤层综合开采过程中的安全管理与风险评估

随着对能源需求的不断增长,急倾斜煤层作为重要的煤炭资源之一备受关注。然而,由于其独特的地质特性,急倾斜煤层的综合开采过程面临着严峻的安全挑战与高风险。本文通过对急倾斜煤层的地质特性进行深入分析,探讨了这些特性对煤矿开采的挑战,并提出了一套有效的安全管理策略,采用定量风险评估方法,系统地识别和评估了在开采过程中可能面临的潜在风险,对未来的发展方向提出了展望,以期能够提高急倾斜煤层综合开采的安全性和效率,并为全球煤炭产业的可持续发展提供实用的指导和经验。

急倾斜煤层开采速度对煤岩体的扰动规律分析

急倾斜煤层由于其赋存环境复杂,煤岩体所受推进速度的扰动效应明显。为掌握不同推进速度下煤岩体应力、能量演化规律,构建急倾斜煤层开采的数值模型,统计分析不同推进速度下微震能量-频次、产量、回采率等特征,并基于推进速度与卸压力度耦合作用关系确定合理的推进速度。数值模拟结果表明,随着煤层开采后岩柱发生弯曲撬动,在靠近B1+2煤层顶板处形成高应力集中及高能量积聚区域,随着推进速度增大,岩柱内高应力集中及高能量积聚程度均升高,岩柱弯曲撬动效应愈明显。微震监测结果表明,随着推进速度增大,微震事件频次、能量增大,煤岩体受扰动程度增强,产量增大但回采率降低,煤炭损失增大。基于推进速度与卸压力度的耦合分析,提出单日产量/单日炸药使用量K值,得出推进速度为3.2 m/d时,K值最大,降低和提高推进速度K值均减小,即在保证卸压安全的情况下,可以适当提高推进速度。研究结果可以为急倾斜煤层推进速度的确定提供一定的参考。

急倾斜煤层分段开采冲击矿压防治工程研究

针对某煤矿工作面急倾斜煤层分段开采矿压冲击的问题,研究与分析了分段开采时上覆岩的垮落特点、分段开采的冲击机理,提出了利用防控动载、静载力源的卸压防治技术预防矿压灾害的方案,通过煤层顶板深孔爆破实现动载防控,底板钻孔爆破实现静载防控。在某工作面实施该矿压防控方案,结果表明,实施矿压防控措施后,开采作业中矿震发生的次数以及总能量均逐渐减少,矿压防控效果良好。

急倾斜特厚褶曲煤层分层综放工作面俯斜旋转开采工艺实践

大倾角长壁综放工作面煤层赋存条件复杂,布置工作面、确定开采工艺受诸多因素制约,安全生产管理难度非常大,仍有许多难题尚待解决。尤其倾角在35°~55°这一过渡区间的急倾斜特厚褶曲煤层的综放开采技术,迄今在国内外尚未形成成熟的施工工艺。

倾斜、急倾斜厚煤层俯斜放顶煤开采技术探讨

太平煤矿21#、15#煤层为俯斜~急倾斜厚煤层,从1965年建矿以来,采用过仓储式、中深孔爆破退采、普采走向长壁、综采走向长壁式等采煤方法。据统计,已回采的工作面,均存在开采难度大、掘进及支护困难、回采进度缓慢和回采率低下等情况。究其原因,主要是该煤层赋存情况复杂:厚度大、断层多、背向斜多等,造成工作面风溜道巷道不直、工作面长度变化大等。现探讨一种倾斜、急倾斜厚煤层俯斜放顶煤开采技术,采用俯斜放顶煤开采技术,具有操作简单、安全、高效、适应性强、成本低和大大提高回采率等优点,对煤矿倾斜、急倾斜厚煤层开采具有很好推广应用。

基于金刚石串珠绳锯的急倾斜薄及中厚煤层无人工作面开采方法探索

在当前的煤矿开采领域,急倾斜薄及中厚煤层的无人工作面开采方法一直是一个具有挑战性的课题。传统的工作面开采方式存在人工劳动强度大、安全风险高等问题,需要寻求一种新的方法来改善现状。而基于金刚石串珠绳锯的无人工作面开采方法因其高效性和安全性备受关注。通过探讨这一方法的可行性以及需要考虑的关键因素,为急倾斜薄及中厚煤层的无人工作面开采提供一种新的思路和解决方案。同时,通过综合考虑技术、安全、环保和经济等方面的要求,有助于实现对这类煤层的高效开采,同时降低人工劳动强度和安全风险。

急倾斜特厚煤层冲击地压防治探索与总结

急倾斜特厚煤层开采顶板破断运动复杂,应力和能量演化规律特殊,在深部“三高一扰动”影响下,冲击地压防治不容乐观。基于某矿2016年冲击地压事故后急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压防治经验,从急倾斜特厚煤层水平分段开采冲击地压发生机理、瓦斯突出与冲击地压综合防治和冲击地压管理详细介绍了该矿7年来急倾斜特厚煤层冲击地压防治经验。冲击地压发生机理方面,建立了顶板岩层倾斜悬臂梁模型,揭示了顶、底板覆岩结构破断失稳演化过程,划分了夹持煤体受力状态分区,提出了急倾斜特厚煤层冲击“夹持理论”。瓦斯突出与冲击地压综合防治方面,基于冲击地压灾害控制解危技术的强度弱化减冲理论,结合原有防突措施体系,提出了既能防冲且对防突有利的解危措施,形成了某矿瓦斯/CO_(2)突出-冲击地压“双防”技术体系,建立了适用于某矿急倾斜特厚煤层水平分段开采的冲击地压防治体系,以钻屑量和瓦斯吸解值验证了瓦斯突出防治的强度保障,同时以加强实施卸压措施工作面的微震事件分布及各能级总频次和能量对比,论证说明了卸压方案防治效果的有效性。冲击地压管理方面,形成了预测评价、监测预警、治理预防、效果检验、安全防护和教育培训“六位一体”综合防治架构,基于《煤矿安全规程》和《防治煤矿冲击地压细则》等各项规定,制定了Q/YJMD-—FC 0104-2022《窑街煤电集团有限公司煤矿冲击地压防治第四部分:冲击地压防治技术规范》。

急倾斜煤层地表出现塌陷坑的规律探讨

文中通过某矿急倾斜煤层开采后地表出现塌陷坑的现象，分析了出现塌陷坑的原因和发育规律，为该矿今后生产和规划提供了技术依据。

急倾斜煤层开采技术现状与流态化开采构想

急倾斜煤层开采难度大,迫切需要研发新的安全、高效、绿色开采方法。总结分析了目前急倾斜厚煤层开采常用的水平分段综放、走向长壁综采和走向长壁综放3种技术现状,指出水平分段综放技术还需要在采放工艺、合理分段高度、顶煤冒放性与端头放煤、智能开采等几个方面进行深入研究,以进一步提高顶煤采出率和开采效率;走向长壁综采技术还需继续研究工作面布置、设备的防倒防滑与开采工艺等问题;走向长壁综放技术需要科学合理地利用放煤规律并制定合理的采放工艺,以提高工作面支架稳定性和顶煤采出率。根据急倾斜煤层的赋存特点,提出了现代煤炭地下气化开采技术、新式水力采煤技术2种流态化开采技术构想。以创造有效气流运动、理想反应强度及最高能量利用效率为思想,提出了针对急倾斜煤层的2种气化炉型:单气化面线性开采气化炉和双气化面U型地下气化炉,总结了急倾斜煤层气化开采仍需深入研究的关键技术,包括气化过程的控制与强化、气化反应空间管理、气化工作面探测技术、地下水污染防治与控制。针对煤层厚度较大但不能进行水平分段开采的急倾斜煤层,尝试水力开采并提出了该种条件下水力机械化开采的巷道布置构想;在厚度较小的急倾斜煤层中,探索类似于煤炭地下气化的流态化开采技术以实现不掘进巷道和井下无人的远程水力采煤,是未来难采急倾斜煤层流态化开采的重要研究方向。

急倾斜极软厚煤层走向长壁综放开采技术研究

以峰峰集团山西大远煤业1201急倾斜工作面为背景,系统研究了急倾斜厚煤层走向长壁综放开采的基本问题,指出支架的合理设计是该类煤层成功开采的首要条件,支架设计要充分考虑急倾斜厚煤层综放开采的顶板活动规律,以工作面上部顶板的冲击载荷确定支架的工作阻力。同时急倾斜支架要有足够的抗侧向挤压能力,结合工作面采放工艺确定侧护板的抗挤压能力。急倾斜厚煤层综放开采的顶煤放出体与煤岩分界面具有明显的不对称性。结合顶煤放出规律、支架稳定性等综合确定采放工艺,提出"下行动态分段、段内上行放煤"的采放工艺,适用于急倾斜厚煤层走向长壁综放开采,可最大限度地减少采放过程中对支架的不利影响,并可获得较高的顶煤采出率。工作面安装前需对软弱底板进行加固。

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.

特厚急倾斜煤层水平分层开采地表移动预计方法

特厚急倾斜煤层水平分层开采具有重复开采、沉陷影响累积的特点,其岩层移动模式和地表移动形态需要建立新的预测模型来描述。在实测分析和相似模型试验的基础上,根据急倾斜煤层开采覆岩与地表的移动的变形机理和传播方向变化特征,建立了基于开采影响传播角变化的特厚煤层水平分层开采地表移动的预计模型,提出了分层充分与非充分开采条件下沉系数与煤厚、采深、煤层倾角的波兹曼拟合关系式,提出了预计参数的确定方法。通过实例验证分析表明,预测模型能较好地反映实际规律,预计参数物理意义明确,易于确定。

特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层及地表移动机理

以窑街矿区三矿地质条件为原型,采用相似材料模型试验方法,研究了特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层移动机理和地表移动规律。结果表明,特厚急倾斜煤层水平分层开采时,浅部开采阶段岩层以应力拱结构控制岩层移动,深部开采阶段岩层以铰接岩梁结构控制岩层移动;根据覆岩破坏形式,将采动岩层移动分为松散岩块区和层状岩层区。揭示了特厚急倾斜煤层水平分层开采具有显著的重复开采和变方向传播的特征;随着工作面自上向下逐层布置回采,地表移动盆地具有向顶板侧扩展和下沉值不断累计的特点,最终形成一个整体的移动盆地。研究结果可为地表及岩层移动预测模型的建立提供依据,从而指导类似条件下煤炭资源的合理开发。