河下综放开采覆岩破坏发育特征实测及模拟研究

下沟煤矿位于泾河下的煤炭资源,采用综放开采,现有的导水断裂带高度计算方法不能满足水体下采煤安全评价的要求。为了掌握泾河下特厚煤层大面积综放开采的覆岩破坏发育特征,实现水体下安全回采,在研究区工作面不同位置布置了5个采后"两带"孔,进行了钻孔冲洗液漏失量和彩色电视观测,并通过物理模拟进一步研究了在各工作面间留设一定宽度隔离煤柱的开采方式的覆岩破坏过程。观测和模拟结果表明:隔离煤柱有效地控制了覆岩破坏发育高度,成为泾河下压煤安全回采的关键。根据得出的单工作面最大裂采比,并通过最小防水安全煤岩柱垂高的计算,认为地质条件满足泾河下安全回采的要求。

大倾角松软特厚煤层综放开采关键技术研究

针对大倾角松软特厚煤层综放开采存在的关键技术问题,借助FLAC数值模拟软件确定支架的合理支护强度应为0.6MPa。采用PFC数值模拟方法研究优化了放煤工艺确定放煤步距为1.2m时,顶煤采出率最高;放煤顺序为工作面上端从上向下放煤利于提高支架稳定性;其它部分从下向上放煤利于提高顶煤采出率。提出运用综合技术措施解决大倾角工作面防倒、防滑难题。经现场应用,取得了良好的经济与社会效益。

大采高综放开采几个理论问题的研究

提出大采高综放开采的概念,对大采高综放开采主要基础理论问题如:大采高综放开采工作面参数的确定、煤壁片帮冒顶机理与防治、提高工作面煤炭采出率、大断面高煤帮巷道支护、围岩活动规律与特种综放支架研发进行了探讨,以期推动这一技术的发展.

大采高综放开采适应性研究

通过数值模拟的方法对顶煤冒放性影响因素、煤壁稳定性影响因素进行综合分析,得到了顶煤拉伸破坏系数与煤壁拉伸破坏系数的多元线性回归方程,给出了大采高综放开采对煤层强度下限以及对煤层开采厚度上限的要求,并在平朔安家岭煤矿和潞安屯留煤矿进行了应用。应用结果表明,大采高综放开采有利于工作面实现安全均衡生产。

浅埋煤层长壁开采围岩应力场特征研究

利用数值模拟及现场观测,研究了浅埋深长壁工作面围岩应力场特征,得出上覆岩层中可形成承压拱结构,该结构能否稳定存在直接关系到工作面矿压显现,并提出将承压拱结构能否稳定存在作为判别某一煤层是否为浅埋煤层的方法。分析了采高和工作面长度对承压拱结构稳定性的影响程度,结果表明:采高对承压拱结构的临界高度及结构稳定性影响十分显著,当采高达到一定值后,上覆岩层中不能形成稳定的承压拱结构;工作面长度对于承压拱结构的稳定性具有很大影响,但当工作面达到一定临界长度时,再加长工作面对覆岩结构稳定性影响程度降低。

连续采煤机短壁机械化开采煤柱合理宽度研究

为提高东圪堵煤矿1601连续采煤机短壁工作面采出率,确定合理的顶板控制技术措施,针对该矿连采工作面开采条件,采用FLAC3D数值模拟和现场观测手段,分析了1601连采工作面刀间煤柱、区间隔离煤柱不同宽度条件下顶板垮落情况。数值模拟与现场观测结果一致表明:在刀间煤柱宽1.0～1.5 m,隔离煤柱宽12 m条件下,既能最大限度地提高连采工作面采出率,又能保证顶板有规律的垮落。煤柱宽度进行合理优化后,1601连采工作面的采出率达到了68.7%,顶板垮落步距为5个联络巷宽。

急倾斜薄煤层开采矿压显现规律研究

通过数值模拟和现场实测对急倾斜薄煤层开采的矿压显现进行了研究,结果表明:急倾斜薄煤层开采过程中,工作面不同位置的矿压显现不同,正常推进期间,工作面中上部矿压显现较为强烈,下部矿压显现缓和。

提高深部开采微震事件定位精度的研究

分析了影响微震事件定位精度的因素,认为在给定速度模型的条件下,定位精度则主要依赖于事件波形到时读数的准确性和震源与拾震器之间的几何形状。结合现场的实际工程条件,进行了拾震器的优化布置,通过对事件波形的降噪处理,提高了P波、S波初至标定的准确性,进而提高了矿山微震事件定位的精度。

大采高综放开采特厚顶煤运移特征实测研究

为掌握大采高综放开采特厚顶煤的运移特征,采用深基点观测方法,在大同塔山8105大采高综放工作面设置观测站,对特厚顶煤不同层位的运移特征进行观测分析。结果表明特厚顶煤上、下位的顶煤运移具有不同步性,主要分为3个阶段:煤壁前方4.27 m为超前支承压力影响阶段,上位顶煤位移增量大于下位顶煤;煤壁前方0~4 m为顶板回转下沉影响阶段,下位顶煤的位移增量大于上位顶煤;煤壁后方一6~0 m为支架反复支撑一顶板回转影响阶段,下位顶煤的位移增量急剧增加。

急倾斜特厚煤层开采的动力灾害防治技术研究

乌东矿南采区两组急倾斜煤层同时开采,矿压显现强烈,建立了急倾斜煤层顶板垮落力学模型,利用FLAC3D软件对煤层开采过程围岩应力进行数值模拟。研究结果表明南采区由于煤层倾角近乎直立,两侧采空后的顶板岩柱长时间处于悬预状态,悬顶过长以至造成能量大量积聚。针对悬顶岩柱采用了预裂爆破和高压注水联合处理方法,降低了顶板岩柱的应力集中。

综放开采顶煤回收率的相似模拟研究

影响顶煤回收率有4个主要因素:顶煤厚度、直接顶冒落堆积厚度、冒落矸石堆积角、冒落矸石距后部输送机外缘的间距。本文做了25个正交实验,研究了顶煤回收率与4个主要因素的关系,得出了4个影响因素的主次排序为:间距、顶煤厚度、冒落矸石堆积角、冒落矸石堆积厚度。

承压水上开采工作面底板破坏区域分布规律研究

采用FLAC3D软件建立煤层开采数值模拟模型,探索了15层煤工作面底板破坏区域分布规律;通过试验工作面的开采,验证了数值模拟分析结果的正确性。

极软厚煤层“抱采”放顶煤采煤法与液压支架设计研究

针对淮北矿区芦岭煤矿极软厚煤层赋存情况,提出一种适应极软厚煤层开采的"抱采"放顶煤采煤法和适应极软厚煤层要求的放顶煤液压支架。该采煤法采用"负梁端距"的支护形式,采煤机滚筒在支架顶梁(伸缩梁)下割煤、装煤;液压支架伸缩梁前端带有铲煤板,能够铲平冒落不平整的顶煤;液压支架伸缩梁、顶梁、掩护梁、尾梁带有双侧活动侧护板,能够对回采工作面全封闭管理,实现了芦岭煤矿极软厚煤层的安全开采。

综放开采割煤高度与顶煤回收率相互关系研究

采用PFC数值分析程序对综放开采支架上方顶煤的放出进行了模拟,分析了一定厚度顶煤条件下割煤高度与顶煤回收率的关系以及2种不同割煤高度条件下顶煤回收率与顶煤厚度的关系。模拟结果表明,割煤高度越大,顶煤回收率越高,大采高综放开采有利于提高特厚煤层工作面资源采出率。

充填开采复合胶结材料理化与力学性能试验研究

根据水泥复合化原理,采用试验配比的方法,选取常用的复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和二水石膏进行配比试验,研究复合胶结材料的水化机理、水化产物特征和主要指标性能,得到复合胶结材料的最优配比。研究结果表明,复合胶结材料水化早期生成钙矾石,起到早强快凝作用,中期及后期产物以水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙凝胶为主,且与钙矾石交织成致密结构,增加材料抗压性能;复合胶结材料的标准稠度用水量随硫铝酸盐水泥和石膏掺量的增加而增加,凝结时间随硫铝酸盐水泥掺量的增加而缩短,其抗压强度均高于基础组分复合硅酸盐水泥的强度;复合胶结材料最优配比为硫铝酸盐水泥掺量不宜超过15%,二水石膏掺量不宜超过10%。采用复合胶结材料制成的膏体材料各项指标满足工程的需要。

边角煤综放开采技术与关键装备的研究应用

通过对边角煤产生原因与开采特点的分析和研究,提出边角煤工作面巷道布置基本原则与边角煤回采过程中随倾向长度增减工作面支护与运输设备的配套模式,同时针对边角煤开采特点研究设计了适应边角煤开采特点的综放液压支架,边角煤综放开采技术与关键装备的成功应用为类似条件矿井提供了良好的示范作用,也为条件较好矿区进行技术改进起到了推动与促进作用。

大采高综放开采煤壁片帮冒顶机理与控制途径研究

运用数值模拟与解析法研究了大采高综放开采煤壁片帮特征与机理,并对片帮冒顶的可控性因素进行了量化分析,提出了控制煤壁片帮冒顶应采取合理的支架结构与参数,并配合有效的回采工艺相结合的技术途径。

提高坚硬顶煤综放开采回收率的措施研究

通过PFC数值模拟软件模拟顶煤冒落形态,探讨坚硬顶煤回收率与放煤步距间的量化关系,并分析了坚硬顶煤含矸率对顶煤回收率的影响。通过坚硬顶煤破碎块度,研究如何提高坚硬顶煤回收率,并给出提高坚硬顶煤回收率的具体措施。

塔山矿特厚煤层综放开采矿压显现规律初步研究

塔山特厚煤层综采放顶煤过程中,工作面矿压显现剧烈,通过现场实测、观测数据整理找出其显现规律,结合地质条件、设备使用情况等分析其原因,并提出改善措施,并在实践中取得了较好效果。

建筑物下矸石置换条带保护煤柱开采试验研究

针对许厂煤矿面临的村庄建筑物下的压煤、条带煤柱的置换开采、井下矸石处理3个主要问题,在矸石物理力学指标测试、数值模拟研究的基础上,提出了可行的矸石置换开采建筑物下条带煤柱的方案。结果表明,在保证地表变形在Ⅰ级保护范围内前提下,通过在条采煤柱中掘充填巷,并利用井下矸石进行充填的技术手段,对条带开采后留设的煤柱进行置换开采,是一条节约资源、保护环境、提高经济效益的科学之路。