煤矿井下高浓度胶结充填开采技术

为有效控制煤层开采引起的地表移动,进一步提高煤炭资源采出率,结合煤矿充填开采现状,提出煤矿高浓度胶结充填开采方法。运用相似模拟方法,从上覆岩层的移动形式、超前支承压力的影响范围、工作面周期来压强度及合理支架工作阻力等多个方面,研究了高浓度胶结充填开采工作面的矿压显现规律。以此矿压显现规律为依据,设计出与之相适应的充填开采液压支架和隔离支架,使之能够在形成较大充填空间的同时,减小工作面充填前顶板下沉量。同时阐述了高浓度胶结充填工作面布置形式及充填基本工艺,实现采煤和充填材料凝固平行作业,有效提高了工作面充填效率。

近距离煤层综放开采矿压显现规律研究

为深入研究近距离煤层综放开采矿压显现规律,以六家煤矿SⅡN_26-7工作面为研究对象,采用数值模拟和现场实测方法对顶板运动规律、围岩应力规律和工作面支架工作阻力进行了分析。UDEC数值模拟结果表明:在上部6-6号煤层开采的影响下,SⅡN_26-7工作面初次来压步距和周期来压步距均有所降低,应力峰值由24.1 MPa降低至17.0 MPa,影响范围由40 m增大至120 m。通过工作面液压支架工作阻力监测,在上部采空区作用下,工作面支架初撑力偏低;工作面初次来压步距平均为29.9 m,周期来压步距平均值为13.6 m,周期来压期间动载系数约为1.13。研究表明:在上部采空区作用下,工作面超前支承压力和顶板来压步距均有所降低,矿压显现强度有所减弱。

浅埋深综放采场覆岩结构对矿压显现规律的影响

为确保综放工作面的安全开采,采用相似模拟试验和现场观测相结合的方法,研究了浅埋深条件下覆岩结构对综放工作面矿压显现规律的影响。结果表明:当基岩厚度小于80 m时,综放工作面覆岩以"悬臂梁+铰接岩梁+拱"结构形式存在,而基岩厚度大于80 m,覆岩以"悬臂梁+铰接岩梁"结构形式存在,基岩厚度越大,覆岩结构稳定性越好;综放工作面支架平均循环末阻力随着基岩厚度的增加呈对数减小,平均周期来压步距随基岩厚度的增大呈增加趋势,在相同覆岩结构条件下,动载系数随基岩厚度的增加而增大;而不同覆岩结构条件下,覆岩稳定性越好,动载系数越小。

采动影响下断层附近矿压显现规律的相似模拟试验研究

为了研究采动影响下断层附近矿压显现规律,以曹村煤矿1010工作面的地质条件制作了两个相似材料试验模型,模拟工作面分别从断层下盘和上盘向断层推进研究了断层附近的矿压显现规律,研究结果显示:工作面由断层下盘向断层推进时,越靠近断层顶板稳定性越差,周期断裂步距小,当开采工作面在断层面位置时断层的正应力和剪应力达到最大值;当开采工作面从断层上盘向断层推进时,开采工作面顶板岩层断裂易于形成梁式结构,且断层滑移量相对保持不变;开采工作面经过断层后,断层的上下盘均发生显著运动,而主要以断层上盘沿断层面向下相对运动为主。

基于充填法与冒落法开采的矿压显现规律研究

基于翟镇煤矿的冒落法和充填法开采实践,对比分析了在充实率为40%～70%的7203E上充填工作面和7203E下综采工作面的矿压显现规律,得出翟镇煤矿采用不同采煤方法的矿山压力显现特点。研究表明:在充实率为40%～70%条件下的充填工作面和垮落法采煤工作面一样,均呈现出较为明显的周期来压特性,充填法工作面的来压步距较垮落法工作面大,动载系数和来压强度明显要小;充填工作面基本顶来压强度仍然很明显,尤其在复合顶板条件下回采,支架前方煤壁片帮仍然严重,仍需重视空顶区域的顶板管理。

“三软”煤层旋转开采矿压显现规律

通过对综采旋转开采矿山压力分析,总结出"三软"煤层旋转开采期间矿压显现规律,为今后在不规则扇形工作面中使用综采旋转开采提供了成功的经验,收到了显著的社会效益。

浅埋房式采空区下煤层长壁综采矿压规律研究

根据温家梁三号煤矿地质生产条件,采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法,分析了浅埋房式采空区下综采长壁工作面矿压规律。结果表明:工作面充分采动后覆岩呈现冒落带与裂隙带的"两带"发育特征;在工作面来压期间出现顶板沿支架前方煤壁处切落现象,台阶下沉量高达1.0m,在地表形成断裂地堑。

“三软”厚煤层采场矿压显现规律研究

教学三矿属于三软煤层开采矿井,对其工作面进行了长达3个月的现场观测,实测了液压支柱下缩量、工作面顶板位移量、顶板的来压强度及巷道变形破坏参数,分析出了在三软煤层中,顶板变形、采场顶板运动特性及支承压力分布规律。结论显示,三软煤层来压步距不大,矿山压力显现较弱,周期来压时巷道变形量较大。针对目前顶板的支护状况和顶板潜在危险,提出了合理的支护措施,为加强工作面顶板管理、保证安全开采提供了科学依据。

特厚煤层放顶煤开采矿压显现规律研究

采用现场矿压观测和计算机数值模拟对唐山矿特厚煤层综放工作面矿压显现规律进行了分析研究。矿压观测表明,工作面来压周期性较明显,呈现高频率、低强度的特征,平均周期来压步距为8.1m。整个工作面全长范围内,老顶来压具有明显的不一致性,即中部来压强度大,上部和下部来压强度小,上部高于下部。计算机数值模拟结果与现场矿压观测结果基本一致。

亭南煤矿深埋大采高综采工作面矿压规律研究

针对亭南煤矿深埋大采高综采工作面冒顶、煤壁片帮事故频发问题,对该矿205工作面、回采巷道矿压分布规律和工作面煤壁片帮、冒顶情况和回采巷道支护效果进行了系统的观测。观测结果表明:205深埋大采高工作面矿压显现剧烈,且冒顶片帮集中发生在工作面中部位置;回采巷道超前支承压力和超前支承压力影响范围较大,回采巷道收敛变形大,且有冒顶片帮发生;工作面周期来压时工作面与回采巷道有明显的来压现象。根据观测结果分析,提出控制工作面冒顶片帮的建议,并给出了回采巷道的支护方案。

蹬空上提面矿压显现规律的数值模拟研究

提高工作面回采上限是节约煤炭资源的重要途径之一。针对既蹬空又提高上限的工作面,回采前需研究其矿压显现规律。通过FLAC3D数值模拟能很好地分析蹬空、上提对工作面回采的影响。数值计算结果表明:蹬空上提段超前支承压力峰值较蹬空非上提段大,蹬空上提对工作面顶板下沉量的影响较蹬空非上提大。

急倾斜煤层的开采及矿山压力显现规律

简要介绍了我国急倾斜煤层的赋存特点及其主要的采煤方法,指出了急倾斜煤层开采过程中存在的问题,阐述了急倾斜煤层的矿山压力显现规律,为我国的急倾斜煤层的安全高效开采提供了理论指导。

大采高工作面矿压显现规律及顶板控制技术研究

针对厚煤层坚硬顶板不易垮落,随工作面的推进空区顶板形成大规模悬顶,造成工作面矿压显现强烈的问题,以三道沟煤矿85201工作面开采为研究对象,运用实验室试验、数值计算、现场观测等方法开展相关研究。研究表明,随工作面推进,直接顶上方表覆岩破坏区持续发展;超前支承压力最大值为14.5MPa,出现在距离切眼约6m处,最大影响范围约250m,明显影响范围为65m;工作面初次来压步距约为75m,来压周期约为22.5m,来压后压力下降最高达到27.94MPa,矿压显现在切眼两帮更加显著;实施坚硬顶板预裂爆破技术,可实现坚硬顶板围岩的有效控制。

微地震监测技术在回采工作面矿压显现规律中的应用

工作面回采导致上覆岩层破坏,上覆岩层的破坏与煤矿顶底板突水、冲击地压、煤与瓦斯突出等事故发生密切相关,对回采工作面矿压显现规律的研究是保障煤炭安全开采的关键之一。回采工作面在覆岩破坏过程中,由于应变能的释放,产生相应强度较弱的地震波(微地震波)。微地震监测技术能够实现实时动态三维空间的整体监测。对鲁西煤矿3上107工作面回采过程中覆岩破坏产生的微地震事件进行了监测,通过对监测到的微地震事件定位计算,证实微地震发展演化与采场覆岩破坏密切相关。鲁西煤矿3上107工作面矿压显现规律的微地震监测分析表明,顶板来压时微地震事件数达到高峰,顶板的来压完成时微地震事件数下降,据此得出3上107工作面基本顶来压步距为23.3 m。与通过现场实测得出的基本顶来压步距24.3 m基本吻合,说明采用微地震监测技术研究回采工作面显现规律是可行的,从而为回采工作面矿压显现规律的研究提供了一种新的技术途径。

深部近距离变间距跨采底板煤巷围岩动显规律及控制技术

针对深部近距离多重采动影响跨采底板煤巷围岩塑性大变形破坏特征,研究了深部近距离变间距跨采煤巷围岩变形破坏及巷道底臌影响因素;通过数值模拟对跨采底板煤巷层间临界煤岩柱及合理内错距离进行优化研究,掌握多重采动影响条件下跨采煤巷动显规律,及多元应力叠加条件下跨采巷道围岩应力场动态演化规律;结合巷道围岩性态、层间距差异等制定了适合多重采动影响跨采底板煤巷动态分段耦合控制技术,并进行了工程试验研究。应用表明:跨采巷道围岩应力集中程度减弱,分布更加趋于均匀化,运输巷围岩的破坏范围及破坏深度减少,分段动态支护方式在深部近距离跨采巷道支护领域具有重要推广应用价值。

大倾角下分层综采工作面矿压规律及安全回采技术研究

通过现场实测,对中平能化集团十矿戊9-11-20102大倾角下分层综采工作面矿山压力显现规律进行研究,结果表明:工作面周期来压呈现出分段来压现象,具有局部来压和来压逐渐迁移的特点,周期来压步距为12～23m。针对工作面下分层破碎顶板管理和设备防倒、防滑措施进行研究,并在中平能化集团十矿戊9-11-20102工作面进行现场应用,取得了较好的技术经济效果。

深井大采高综采面矿压显现及覆岩破断规律研究

针对深井大采高综采技术中采场矿压控制难的特点,以潘二矿11223大采高综采工作面为工程背景,采用相似模拟、数值模拟、现场矿压监测、理论分析等方法,对深井大采高综采工作面矿压显现及覆岩运动破断规律进行研究。结果表明:深井大采高综采面覆岩运动破断后结构形态演化特征可概括为"组合悬臂岩梁结构——压实填充结构——非铰接岩梁结构——铰接岩梁结构"的动态演化过程,这种动态演化过程直接影响着工作面的矿压显现特征及覆岩破坏特点;得到工作面初次来压步距为34 m,基本顶周期来压步距15 m,来压由中部开始向两端转移;工作面前方应力集中区距煤壁平均4.4 m,应力峰值平均为26 MPa,工作面矿压显现特点受控于覆岩运动破断的动态演化力学结构,研究结果对类似条件下的工作面安全开采具有一定的理论依据和借鉴意义。

房采区下覆综采工作面矿压规律实测分析

为了分析房采区下覆工作面顶板压力影响,以大柳塔煤矿22202综采面为研究对象,对上覆房采区不同支护煤柱对工作面顶板压力的影响进行了分析。结果表明:房采采空区下顶板周期来压步距与实体煤下无明显差别;支架循环末阻力房采采空区下比实体煤下大10. 8%,来压时支架循环末阻力房采采空区下比实体煤下大9. 6%;大小两种煤柱尺寸段下工作面周期来压步距、显著运动步距、支架工作阻力和动载系数均无明显差异,但大煤柱段顶板下沉量为小煤柱段的3. 47倍,达到相同顶板控顶效果(顶板下沉量)时,大煤柱下工作面矿压显现(支架工作阻力)会更强烈。

大采高工作面支架阻力确定及顶板运移规律的采厚效应分析

针对大采高工作面顶板运移规律及工作面支架阻力确定问题,以某矿15101工作面为工程背景,建立了采场力学模型,对支架的工作阻力进行了合理确定。采用理论分析和UDEC数值模拟,研究了大采高工作面顶板运移规律。研究结果表明:随着大采高采场的不断推进,顶板破断后,基本顶形成"砌体梁"结构;在不同采高下,随着采高的增加,工作面的初次来压步距也随着加大,顶板稳定性变差,顶板压力增加,超前支承压力增大且峰值前移,影响范围增加,矿压显现更加强烈;15101工作面的初次来压步距为35.12 m,工作面支架的额定工作阻力为9 100 k N。

中厚煤层切顶留巷二次采动围岩变形及矿压规律研究

以店坪煤矿9-204工作面留巷为研究对象,通过现场监测留巷在二次采动期间围岩变形量和采场支架工作阻力。研究得出留巷超前工作面30 m时围岩变形速率开始变大,累计变形量小于250 mm,且以底鼓和煤帮鼓起为主;留巷复用侧采场矿压要高于中部和下部区域;对留巷超前范围内采用单体支柱+π型钢型梁密集支护,可以有效控制留巷二次采动期间围岩变形。