冲沟地貌间隔式煤柱下应力分布规律的研究

以陕西南梁煤矿间隔式采煤方法回采浅埋冲沟地貌下极近距离煤层上组煤为研究背景,采用理论、数值计算方法分析上组煤遗留间隔式煤柱对下组煤顶板中应力分布规律的影响。运用RFPA数值软件模拟上组煤层开采,分析间隔式煤柱弹性核区应力分布规律,结合弹性力学半平面无限体理论与工作面顶、底板岩性、回采工艺参数等,分析间隔式煤柱下底板中应力分布规律,同时统计并分析了组合煤柱个数对应力分布影响。

冲沟地貌近距下位煤层综放面进出煤柱期间顶板结构稳定性研究

针对冲沟地貌条件下近距离煤层群下位煤层综放面进出煤柱期间矿压显现剧烈问题,以上榆泉煤矿9^(#)、10^(#)煤层为工程背景,采用数值模拟方法分析了上位9^(#)煤层遗留煤柱集中应力的分布规律,探究了下位10^(#)煤层综放工作面进出煤柱期间采动应力与煤柱集中应力的叠加效应,结合工作面进出煤柱顶板结构模型,明确了顶板结构失稳方式为回转失稳与滑落失稳,回转角度与岩层断裂度为失稳的关键影响因素,针对顶板块体破坏方式提出煤柱下掘进工艺巷和减小采厚两种的进出煤柱期间压架灾害防治措施。可为冲沟地貌近距离煤层开采顶板控制与灾害防治提供借鉴。

冲沟地貌下浅埋煤层开采矿压规律及顶板控制技术

神东煤田高头窑矿区具有冲沟发育、坡体变化大等地貌特征,在沟谷下浅埋煤层进行长壁开采容易诱发顶板切冒、支架压毁等灾害。结合色连一号矿首采工作面地质条件,建立了冲沟下"支架-围岩"作用关系模型,确定了背沟开采时合理支架工作阻力为11 000 k N。分析了4.0 m和3.2 m采高时煤壁塑性区发育、顶板压力和下沉量变化规律,得到矿压显现剧烈程度呈现"背沟段>向沟段>沟底段>正常开采段"的特征。工作面矿压实时监测表明,冲沟下开采顶板来压期间支架最大工作阻力及来压动载系数均有明显增大。现场应用加强矿压监测预报、局部降低采高、工作面快速推进等措施,确保了冲沟下浅埋煤层安全高效开采。

冲沟地貌间隔式煤柱下采动应力传播规律研究

以陕西南梁煤矿2^(-2)煤层间隔式采空区下回采3^(-1)煤层为工程背景,现场调研总结间隔式回采工作面地表沉降情况,结合数值计算方法判断间隔式煤柱、采空区状态,确定间隔式煤柱上覆载荷大小及分布规律与冲沟参数之间的函数关系。采用弹性力学半平面无限体理论结合间隔式煤柱上覆载荷、岩性、回采工艺等参数推导单一间隔式煤柱下方应力分布函数,通过坐标系转换得组合煤柱下方集中应力传播规律,利用数学软件绘制各应力分量等值线分布图。分析应力分布规律:垂直方向集中应力在底板中分布变化趋势与冲沟坡向一致;随深度增加,集中应力减小,等值线倾斜程度增大。分析下组煤层背沟过间隔式煤柱工作面顶板压力变化规律:"沟底→煤柱Ⅰ→煤柱Ⅲ"顶板压力先增大后减小,以间隔式煤柱下30107工作面为例验证理论并分析其矿压规律。此研究为冲沟地貌间隔式采空区、房柱式、刀柱式采空区下煤层开采顶板控制提供理论支持。

毛家庄冲沟近距离煤层开采矿压显现规律研究

毛家庄煤矿5#煤赋存条件特殊,距离4#煤层房柱式采空区仅4m左右,地表为凹凸不平的冲沟地貌,在5#煤工作面回采过程中,矿压显现异常,多次出现来压剧烈、顶板整体切落,裂缝贯穿至地表,频繁造成支架等设备被压死现象,严重影响了回采工作的安全高效进行。为解决上述难题,首先初步分析矿压形成机理,认为矿压受采空区煤柱及地表冲沟的双重影响,然后利用相似物理模拟试验进行验证,给出相应解决对策,经现场工业性试验,效果良好。

煤矸石覆土填沟关键工艺参数确定与应用

煤矸石大规模堆积排放造成的环境问题一直是行业关注的热点和难点。针对某煤矿地表冲沟发育、煤矸石产量大的特征,因地制宜、因企制宜提出采用覆土填沟的处理方法,并建立煤矸石分层覆土填沟模型,通过排矸场地内部温度-渗流场的变化,研究“煤矸石+黄土”不同层厚比例下煤矸石阻燃的效果。研究结果表明:该矿煤矸石中铬、镍、铜、锌等重金属含量符合农用土壤标准,可以用作填沟的材料;随着覆土层厚的增加,煤矸石内部的温度传递速度和空气的渗流速度逐渐降低,结合灰色关联模型,综合考虑阻燃效果和黄土含水率确定最优覆土厚度为50 cm;确定并实施了“300 cm煤矸石+50 cm黄土”的覆土填沟参数及工艺,该工艺参数应用后,煤矸石层温度与表层黄土温度和地表的外界温度相近,煤矸石自燃的防治效果良好,研究成果可为矸石地表规模无害处置方式提供借鉴。

冲沟地形浅埋煤层开采上覆岩层运移规律研究

为了研究冲沟地形下煤矿综采工作面矿压显现规律及覆岩的运动特征,以宝山煤矿1001工作面作为研究对象,采用YSW-2000伺服试验机和万能材料试验机对煤层顶板岩样进行力学试验,得到岩样的单轴抗压、单轴抗拉、普氏系数、弹性模量、泊松比等力学参数。试验结果表明,该煤矿1001工作面顶板岩层属于中等稳固岩层。根据力学试验得到的参数,运用FLAC3D数值模拟软件对该工作面上覆岩层的运移规律进行了数值模拟。结果表明,1001工作面在推进过程中应力集中程度呈现出"背谷段>谷底端>向谷段"的特征;模型的垂直位移逐渐呈现出以采空区为中心的轴对称分布;垂直位移监测线符合沉降曲线的一般规律。研究结果可为冲沟地形条件下浅煤层开采提供参考。