浅埋近距煤层群开采覆岩三带发育特征分析

研究浅埋近距离煤层群开采的覆岩三带规律对于指导矿井下行安全开采有着至关重要的作用。为了研究上、下煤层开采过程中覆岩层的破坏规律,根据韩家湾煤矿现场实际情况,通过物理相似模拟实验研究浅埋近距离煤层过上层煤的采空区时上覆岩层结构失稳特征。研究浅埋近距离煤层群条件下开采4-2煤层后的覆岩移动变形规律、裂隙发育规律、矿压变化规律及其随工作面推进的变化情况及地表岩层的运移规律,发现浅埋近距离煤层下组煤层回采过程中,上覆岩层下沉量呈现三阶段变化,即下沉量上升阶段、下沉量恒定不变阶段、下沉量减小阶段。距离下组煤层越近,覆岩下沉量越大,距离下组煤层越远,覆岩下沉量越小。明确覆岩三带发育特征,能够为浅埋近距离煤层群开采水害防治提供依据,为榆神府矿区类似重复采动时工作面的安全回采提供指导和借鉴。

房柱采空区影响的近距离煤层群开采技术研究

为了实现受房柱式采空区影响的浅埋深、近距离煤层群矿井的安全开采,依据韩家湾三盘区2^(-2)煤层房采区地质采矿条件,采取了“采空区钻探+漏失量观测+空区积水探测+三维激光扫描”综合探测技术,探测结果表明,三盘区2^(-2)煤房柱式采空区精查区域的顶板裂隙发育程度低,顶板岩层较为完整,煤柱及房仓参数为采7 m留8 m的采煤方式,部分区域采空区积水高度0.15~0.35 m。同时基于实验室测试结果,应用相关理论对2^(-2)煤现状下残留煤柱、1^(-2)煤长壁工作面蹬空扰动2^(-2)煤煤柱的稳定性进行了分析,研究表明:三盘区2^(-2)煤不同房柱式开采尺寸的残留煤柱现状下暂时稳定;1^(-2)煤长壁工作面蹬空2^(-2)煤房柱式空区开采的支承压力影响2^(-2)煤残留煤柱不能保持稳定;“先采下组煤层,利用矿山压力对2^(-2)煤残留煤柱破坏后,再在扰动破坏后的房柱式采空区上实施上组煤蹬空开采”的方案是技术可行的。

韩家湾煤矿巷道围岩破坏机理及煤柱合理宽度分析

浅埋近距离煤层群下组煤帮部结构失稳机理对于指导巷道支护设计有着重要意义。为减小围岩变形量,达到技术、安全、经济效益俱佳的目的,通过构建矩形巷道帮部变形破坏力学模型分析巷道帮部变形的主要影响因素,提出韩家湾煤矿下组煤帮部控制技术和实施方案,并在现场进行工业性试验。采用理论分析与现场试验相结合的手段,对下组煤区段煤柱尺寸及回采巷道帮部变形严重且治理困难的问题进行系统分析,确定了下组煤回采巷道帮部支护参数,对提高韩家湾煤矿矿井煤炭回采率及安全生产具有重要意义。

韩家湾煤矿浅埋近距离煤层群覆岩破坏规律研究

为研究浅埋深、近距离煤层群条件下的覆岩破坏规律,以韩家湾煤矿214201工作面为背景,开展了覆岩地面钻孔、漏失量观测法实测、相似材料模拟研究工作。经对实测数据整理,分析了该地质采矿条件下的覆岩破坏特征,覆岩"两带"发育高度、岩层破断角等。实测得到仅采3^(-1)煤非充分采动的垮采比为6.5、仅采4^(-2)煤垮采比为7.3;相似材料模拟顺序开采2^(-2)煤垮采比为6.0,3^(-1)煤垮采比为6.8,4^(-2)煤垮采比为5.8;2^(-2)煤岩层破断角为59.5°~69°,3^(-1)煤岩层破断角为66°~71°,4^(-2)煤岩层破断角为57°~68°;2^(-2)煤初次来压步距45m,周期来压步距为11~17m;4^(-2)煤初次来压步距为63m,周期来压步距为13~21m。研究表明:韩家湾煤矿浅埋深、近距离煤层群开采条件下,上覆岩层只发育有"两带",下部煤层垮采比降低、上煤层垮采比升高,下部岩层破断角降低、周期来压步距增大的特征。

工作面上方厚坚硬顶板水力弱化技术实践

为使韩家湾煤矿213108工作面在初采初放过程中上部坚硬基本顶及时垮落,杜绝采空区大面积悬顶,降低来压强度,确保工作面初采初放安全回采。通过分析水力压裂技术原理及施工工艺,对水力卸压钻孔进行设计,采用高、中、低位3种钻孔的联合布置形式,保证弱化效果和顶板垮落时间。在厚坚硬顶板水力弱化后对巷道的围岩变形量和端头悬顶长度进行了监测分析。结果表明,水力弱化顶板后,213108工作面回采期间围岩变形量较小,巷道端头悬顶长度在合理范围内,未出现大面积悬顶现象。

综采工作面快速回撤技术及其应用

综采工作面设备的安全快速回撤直接关系到矿井工作面的生产接替,因此,综采工作面末采期间回撤通道围岩控制技术研究尤为重要,只有对回撤阶段关键技术进行深入研究,才能保障综采工作面安全快速回撤得以顺利实现,为煤矿安全高效生产奠定基础。以韩家湾煤矿3401综采工作面回撤工作为背景,为控制回撤通道围岩变形,对回撤通道支护提前进行补强支护,顶部采取锚索补强支护,对煤壁进行“锚索+钢带+锚杆+H梁”联合支护。结果表明:联合支护措施能有效控制回撤通道顶板下沉、煤壁片帮等现象,确保综采工作面安全高效快速回撤。

韩家湾矿213108工作面采空区煤自燃危险区域划分

为了避免浅埋煤层工作面回采期间采空区残留浮煤不发生自燃,明确采空区内残煤自燃危害范围,划分煤层自燃“三带”对工作面安全生产至关重要。针对韩家湾煤矿213108综采工作面采空区遗煤层自燃特征进行分析,在对煤自然发火实验定量计算的基础上,通过实测“三带”分布规律,并采用FLUENT数值软件对其自燃危害范围进行模拟研究,划分了自燃“三带”范围:采空区距工作面60~90 m为散热带,120~140 m为氧化升温带,120~140 m之外为窒息带。研究成果为该工作面采空区残煤自燃发火灾害预防问题提出了理论依据,对类似工作面安全回采问题提供借鉴。

小煤柱应力分布特征及支护控制分析

为了提高煤炭资源利用率,提升矿井生产效率和经济效益,小煤柱留设成为矿井生产发展的必然趋势,而小煤柱应力演化规律、分布特征及控制技术研究对于实现小煤柱护巷至关重要。以韩家湾煤矿3^(-1)煤层为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等研究方法,对小煤柱的应力分布特征及优化支护方案进行验证。基于现场实际情况,构建工作面回采过程中力学模型,分析面间煤柱应力分布特征及演化规律。结合现场实测的方法,对工作面回采过程中小煤柱为10 m时应力演化过程进行分析,根据其应力分布特征采用数值计算方法确定小煤柱优化支护方案的可行性,分析可得支护效果良好,能够满足安全生产要求。研究结果可为类似矿井小煤柱留设和支护提供参考依据和技术借鉴。