近距离“三硬”煤层上行解放开采技术研究

近距离煤层群层间一般采用下行开采,在特定的地质条件、煤层赋存条件和开采技术条件下,只要采取合理的开采技术,开采下部煤层卸压解放上部三硬煤层,可以成功地进行上行开采,近距离煤层采用上行开采会更为有利。以协庄煤矿13和15煤层近距离三硬煤层解放层上行开采为研究对象,采用覆岩裂隙发育、围岩平衡法、采动影响倍数法和数理统计法分析进行理论计算,15煤层开采后对13煤层开采影响均能控制在安全范围内,并通过数值模拟分析加以验证,下部15煤层上行解放层开采减弱上部13煤层和顶底板坚硬岩层的完整性,实现三硬煤层的安全高效开采。

“三硬”煤层冲击矿压的微震信号特征分析

为研究顶板、底板和煤层相对较硬的"三硬"煤层工作面微震活动规律,以忻州窑煤矿微震监测系统为工程背景,针对震源分布特征、微震能量及频次与采动的关系、典型冲击矿压微震信号特性分析等方面进行研究,揭示工作面微震活动总体规律,特别是冲击矿压前兆的微震效应,为建立"三硬"冲击矿压微震预测技术、评价矿井冲击矿压提供依据,具有一定理论意义与实用价值。

大同矿区“三硬”煤层巷道煤壁整体推出型冲击地压发生机理的研究

建立了大同矿区"三硬"煤层巷道煤壁整体推出型冲击地压的数学力学模型,研究了整体推出型冲击地压发生的力学机理。认为在煤层与顶板已经离层的条件下,发生煤体整体移动所需的垂直应力的值很小,易发生煤体被挤出、整体向外移动的现象。

“三硬”条件煤层压变区域失衡冲击理论及应用

冲击地压是一种矿山动力灾害,是煤矿井工开采领域的难题之一,"三硬"条件下的冲击现象更为复杂,是开采此条件煤层亟待解决的问题。本文利用相似模拟试验揭示了"三硬"条件煤层应力集中和分布规律,结合数值模拟分析了工作面前方能量积聚情况,总结了"三硬"条件冲击地压的特征及发生过程,提出压变区域失衡冲击理论。理论认为:采、掘活动引起采煤工作面周围应力重新分布和集中,继而煤层出现软化破坏区、硬化弹塑区和裂隙压密区。软化破坏区吸收硬化弹塑性区煤体破坏释放的能量。当硬化弹塑区单位时间内释放能量大于软化破坏区吸收能量时,压变转化动平衡遭到破坏继而发生冲击地压。在此理论的指导下提出以煤层卸压孔为主、顶底板卸压槽、爆破为辅的"三硬"条件冲击地压防治措施,在实际应用中取得显著效果。

“三硬”薄煤层采煤机截齿失效分析及优化

针对王河煤矿10902工作面生产过程中遇到的采煤机截齿消耗量大的问题,采用理论分析、现场实测和工程类比的方法,对"三硬"薄煤层综采工作面采煤机截齿失效原因进行分析,得出截割底板泥岩时截齿所能提供的截割力不足是造成截齿消耗量大的主要原因,并提出了优化参数,其应用效果良好。

“三硬”煤层条件下水压致裂卸压防冲效果分析

近年来,煤矿坚硬顶板断裂引起的顶板动力灾害越来越多,已严重影响煤矿的安全生产。采用常规的爆破断顶技术治理顶板动力灾害,存在炸药供应不足、炸药用量不易把握、断顶效果不易控制等缺陷,且容易破坏支护结构,甚至诱发顶板动力灾害。主要探讨了顶板水压致裂技术在“三硬”煤层条件下卸压防冲效果,并与爆破断顶效果进行了对比分析。

水压裂技术在某“三硬”结构煤层顶板治理中的应用

针对煤矿坚硬顶板断裂引起的顶板动力灾害越来越多的现象,在巴彦高勒煤矿1103工作面的顶板中应用了水压裂技术,并利用现场观测、钻孔窥视和微震监测等手段,对水压裂的效果进行了检验,同时与爆破断顶效果进行了对比。结果表明:当注水压力超过30 MPa,压裂时间大于30 min时,有效压裂范围超过15 m;工作面在水压裂区推采时,微震事件的总能量、平均能量大幅下降,发生大能量微震事件的危险性显著降低,并且下降幅度高于工作面在断顶爆破区域推采时。

“三硬”特厚煤层综放工作面三机配套选型研究

针对马道头煤矿8106“三硬”特厚煤层综放工作面强度高、冒落块度大、生产效率低下等问题,对综放工作面三机配套选型展开研究。研究结果表明:三机配套应用效果良好,工作面回收率达到89.5%。

“三硬”薄煤层综采面矿压显现规律探析

以"三硬"薄煤层综采工作面为研究对象,对其矿压显现规律进行研究。通过现场实测、统计、处理、分析工作面支架工作阻力,得出了"三硬"薄煤层综采工作面上方顶板运动不及中厚煤层强烈;整个工作面平均工作阻力2 150.9 kN,约为支架额定工作阻力的65.17%,其中工作面上部支架平均工作阻力最大,工作面的下部支架平均工作阻力最小;超前支撑压力影响范围在煤壁前方15～18 m。并对液压支架运行状况以及支架对顶底板的适应性进行了分析。

“三硬”薄煤层高效开采技术研究

华恒公司矿井13煤层属于顶板、底板、夹矸坚硬薄煤层,通过采用综合预裂等技术对"三硬"薄煤层开采工艺研究,实现了高效开采。

大倾角坚硬特厚煤层顶煤弱化技术研究及应用

葫芦堂煤矿主采4煤,平均煤厚10.56 m,属"三硬"煤层,已采4301工作面顶煤回收率仅为78%,远低于国标规定特厚煤层不少于97%的回收率要求。对此,经顶煤弱化方案比选,采用煤层注水方案,提高顶煤回收率。通过注水孔设计、参数计算、封孔方式选择等,对即将回采的大倾角4303工作面提前注水软化,回采过程中回收率提高至98%,社会经济效益显著。

链臂锯切顶卸压小煤柱留巷开采围岩稳定性分析

在大同矿区"三硬"煤层条件下,随着浅部煤炭资源的日益枯竭,采矿活动不断走向深地,地应力逐渐增大,塔山煤矿8311工作面和8312工作面间仅留设6m小煤柱,2312巷会遭受两工作面的重复采动,为保证两工作面重复采动影响下巷道的围岩稳定性,同时保证煤炭采出率,采用同煤集团自行研发的链臂锯进行机械切顶,以达到顶板弱化效果。为研究该技术使用条件下留巷在两工作面回采期间受重复应力扰动下围岩稳定性,运用数值模拟、力学分析等手段对切顶及未切顶后的巷道围岩应力及变形分布规律等进行研究。研究结果表明:链臂锯切顶卸压能有效切断基本顶间的应力传递,使留巷内顶底板应力峰值下降,应力分布均匀,小煤柱内应力集中峰值大幅降低,提高了留巷围岩稳定性;同时针对小煤柱留巷实体煤侧仍会受超前应力和侧向应力影响形成叠加应力集中区域及小煤柱产生的塑形变形等问题,本文相应提出了改进意见。