刀柱式采空区煤柱合理承载时间分析

为解决坚硬顶板工作面刀柱式采空区对上部煤层开采影响的问题,基于广义开尔文体描述煤柱的流变特性,建立煤柱-顶板系统力学模型,结合最小势能原理,得出采空区煤柱的有效承载时间计算公式,并依据公式对影响煤柱承载时间的影响因素进行了分析,最后结合工程实例进行验证。结果表明:采空区煤柱-顶板系统将随时间逐渐破坏至失稳;煤柱的有效承载时间与自身黏性系数成正线性关系、与瞬时弹性系数近似呈"抛物线"关系、与横截面积成正比例关系、与长期弹性系数、顶板刚度和煤柱高度近似呈负指数关系;建立的基于煤柱流变特性的采空区煤柱-顶板体系力学模型所推导出的煤柱有效承载时间计算公式具有一定的准确性。

刀柱式采煤法在晋荣煤矿的应用

通过对晋荣煤矿地质条件的分析,结合刀柱式采煤方法的特点,详细介绍了刀柱式采煤法的施工布置、运煤系统、采煤工艺等在晋荣煤矿一1煤层的应用,有针对性地提出了在回采过程中采取的安全技术措施。

刀柱式残采区上行开采可行性研究

综合运用现场调研、理论计算、FLAC3D数值模拟等方法,对大同矿区某矿下部采用刀柱式开采后上覆煤层的移动变形特征进行了研究,在此基础上判定实施上行开采的可行性。研究表明:当下煤层采用刀柱式开采方法,所留煤柱能够支撑上覆岩层的全部重量时,煤柱及其顶板虽然遭到一定破坏,但仍能保持整体连续性,上覆煤层形成平缓的下沉盆地。随着下煤层开采后时间变长,煤柱及煤层的移动变形逐渐趋于稳定,满足上行开采所需条件。

常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究

针对常乐堡煤矿刀柱式开采合理采留比留设的问题,通过理论分析,数值模拟和物理模拟研究该矿刀柱式开采条件下煤柱的稳定性。研究结果表明:常乐堡煤矿现用的"采10留8"开采方案不能满足煤柱长期稳定性要求,数值模拟宽度8m的煤柱全部进入塑性破坏,物理模拟实验中同样发生了煤柱群失稳现象;常乐堡煤矿刀柱式开采采宽10.0m时,留宽至少为10m,在"采10留10"的模拟方案下煤柱弹性核区率为50.0%,大于榆阳地区现场统计的煤柱长期稳定性31%的弹性核区率,煤柱应力分布呈平缓的马鞍形,可以保持长期稳定。

刀柱式采空区下坚硬顶板控制技术研究

针对刀柱式采空区下坚硬稳定顶板初次垮落步距大、顶板突发大面积垮落容易引起安全生产事故的问题,采用理论分析和数值计算的方式分析了工作面初采期间顶板难以垮落的原因,得出顶板自稳性高、工作面倾斜长度小、盖山厚度小、刀柱式采空下不均匀应力等是影响刀柱式采空下工作面初采顶板难以垮落的主要原因。提出采用水力压裂对顶板进行弱化,压裂过程中采用后退式多分段压裂技术,压裂钻孔采用高位孔和低位孔交叉布置方式。现场应用结果表明,工作面初采期间顶板能够及时垮落,取得了良好的效果。

村庄下压煤非连续刀柱式矸石充填开采数值模拟分析

针对王庄煤矿在村庄下压煤开采方面面临的技术难题,本文依据王庄煤矿的地质条件,提出了非连续刀柱式矸石充填开采的技术方案,通过采用UDEC数值计算的手段,从关键层位垂直位移、关键层位水平位移、模型中央监测点垂直位移和下沉速度、采场主要围岩体稳定性等角度,对提出的三类方案进行了定量和定性对比分析,得出了非连续刀柱的最优技术参数,将为生产实践提供有力参考。

刀柱式开采煤柱稳定的数值模拟研究

针对西部中小型煤矿房柱式开采引发矿震、造成地表大面积塌陷问题,改用刀柱式开采以实现煤矿安全绿色开采,采用理论分析和数值模拟方法就十八墩煤矿刀柱式开采合理方案进行研究,结果表明:十八墩煤矿工作面采高6 m、采宽9 m时,对应的留设煤柱宽度至少为15 m,保证煤柱永久稳定;工作面推过刀柱72 m时,煤柱塑性区宽度达到极限,此时煤柱的弹性核区率达到46%以上。

刀柱式采空区下方近距离煤层综采工作面围岩应力分布规律

刀柱式采空区下方近距离煤层采用综采工艺回采时,刀柱会受到上方岩层垂直应力和下方工作面超前支撑应力的双重影响。同时煤柱将应力传递给下层煤岩体,在下方综采工作面形成应力集中区,对下方工作面顶板的稳定性、支撑压力的分布产生影响。针对唐山沟煤矿刀柱式采空区下方12#煤层的回采实际,研究刀柱下方综采工作面顶板应力分布规律,为回采巷道支护设计以及支架选型提供理论依据。

上深涧煤矿刀柱式采空区上覆煤层蹬空开采可行性分析

上深涧煤矿3#、11#煤层采用刀柱式开采,故9#煤层属于蹬空开采,需对其可行性进行判定。在分析该矿煤层赋存条件的基础上,利用采动影响倍数法、"三带"判别理论、围岩平衡判别理论等方法对9#煤层蹬空开采的可行性做了初步判定;并对下伏11#煤层采空区留设的刀柱、护巷煤柱的载荷与强度进行了理论计算;结合上覆3#煤层采动引起的底板破坏对9#煤开采造成的影响,对9#煤层实施蹬空开采的可行性作进一步论证。分析结果表明,对9#煤层实施综合机械化蹬空开采是可行的。

柱式采空区煤柱稳定性分析与蹬空开采可行性研究

甘庄煤矿7#、11#煤层采用刀柱式开采,故8#煤层属于蹬空开采,需对其可行性进行研究。在分析该矿煤层赋存条件的基础上,利用多种理论方法对8#煤层蹬空开采的可行性做了初步判定;重点对下伏11#煤层采空区留设的刀柱、护巷煤柱的载荷与强度进行了理论计算和数值模拟研究;结合上覆7#煤层采动引起的底板破坏对8#煤开采造成的影响,对8#煤层实施蹬空开采的可行性作进一步论证。分析结果表明,对8#煤层实施综合机械化蹬空开采是可行的。

沙漠边缘煤矿风积砂膏体充填保水开采研究

为在毛乌素沙漠南缘脆弱生态环境下实现保水采煤,对该区域刀柱式采煤法、房式采煤法代表性矿井煤柱稳定性进行了分析,得出煤柱安全性系数分别为1.12和0.89,不能保证煤柱长期稳定。基于沙漠边缘榆阳区煤层赋存条件,提出了刀柱式膏体充填开采方法。充填材料用风积砂占60%～75%的膏体材料,其28 d单轴抗压强度8～10 MPa,可满足充填开采需要。结果表明:采用刀柱式风积砂膏体充填开采,能将某矿井工作面实际采出率从44%提高至85%以上,可延长该矿服务年限8～9年。刀柱式风积砂充填开采能有效控制覆岩移动和变形,保护第四系含水层。

莒山煤矿复采工作面矿压显现规律与控制技术研究

根据莒山煤矿在刀柱式老采区残留煤体采用综采工艺进行回收资源的具体条件,对长壁复采工作面F3101矿压显现进行全面观测和分析研究,初步掌握了矿压显现规律,合理进行综采工作面的布置和采取控制技术措施预防冲击矿压,安全顺利实现长壁综采回收残留煤炭资源。

郭二庄矿工作面坚硬顶板管理方法应用

郭二庄矿下组煤直接顶板为巨厚火成岩坚硬顶板,采后顶板不能自然跨落,形成大面积空场,积聚冲击地压,造成底板底鼓变形。为此研制每隔40m留设小煤柱、向顶板打孔崩落顶板、强制放顶的"刀柱式"放顶技术,取得了较好效果。

兴祥煤矿顶板管理技术改进方法

兴祥煤矿顶板管理采用刀柱式,曾经对六#层顶板管理试行过全部陷落法,采用木支护没成功,现采用HZWA—2300型金属摩擦式支柱,有条件可采用液压支住,循环进度由1米,最大控顶距3.4米,支护密度不低于每平方米三棵,人工强放采用步距式深孔放顶、步距为1米,放顶眼的眼距(按倾斜方向)2.4米放顶眼深度不低于2.5米。全部陷落法顶板管理成功。

龙马煤矿采煤方法改革与坚硬顶板管理方法

通过相似材料模拟实验确定了走向长壁工作面老顶初步来压和周期来压步距,并针对坚硬顶板确定了工作面的支护方式和坚硬顶板的管理方法。

村庄下压煤置换开采技术方案的数值模拟对比分析

针对王庄煤矿村庄下压煤开采面临的技术难题,依据王庄煤矿地质条件,提出了三种不同的村庄下压煤置换开采技术方案,即膏体充填连续开采技术方案(方案a),非连续刀柱式矸石充填开采方案(方案b)和非连续柱式置换开采(方案c)。通过采用UDEC数值模拟手段,对三种开采技术方案下的关键层位位移及中央监测点垂直位移进行模拟计算分析:三种方案均能够对地表下沉起到不同程度的有效控制。基于《三下》采煤规程,充分考虑方案的经济效益及社会效益,对三种方案进行优化排序为:方案c>方案b>方案a,通过对比分析,非连续柱式置换开采技术最适用于王庄煤矿村庄下压煤开采,为王庄煤矿村庄下压煤开采提供最优方案选择,为生产实践提供有力参考。

残煤长壁复采老顶来压步距模拟分析研究

以重庆奉节某矿首个规划的回收旧式刀柱式开采所遗留煤柱的2101工作面为原型,建立数值模拟计算模型,通过模拟计算得出:该工作面残煤复采老顶来压步距为35m,老顶破断形式为"O—X"型,与正常回采时老顶初次来压时破断形式一致;周期来压步距为18m,周期来压步距约为初次来压步距的1/2,与正常回采时周期来压规律也是一致的。

近距离煤层蹬空开采底板应力分布规律

近距离煤层刀柱式采空区上方进行综采回采工艺时,由于其残留煤柱上覆岩层垮落不充分,在采动压力作用下,造成下煤层老采空区残留煤柱失稳,形成应力集中区,进而引起残留煤柱上覆岩层不规则垮落破坏,造成综采工作面底板岩层失稳,威胁综采工作面安全生产。针对唐山沟煤矿刀柱式采空区上方8#煤层回采实际,对其工作面底板进行受力分析,确定出工作面安全长度,并运用UDEC数值模拟对刀柱式采空区上方工作面应力及底板塑性区进行了分析。

近距离煤层群上行开采技术

中新上深涧煤业有限责任公司3#、11#煤层采用刀柱式回采且已基本采完,由于3#、9#、11#煤层层间距较小,给刀柱采空区上方9#煤层的综采造成了极大的困难。结合关键层理论,从刀柱采空区及上部煤层覆岩状况岩层结构的本质入手,进行了上行开采的可行性分析。采用数值计算软件FLAC3D3.0模拟并分析了近距离煤层群下9#煤层回采过程中所引起的围岩压力变化及围岩塑性区发展发育情况及11#煤层煤柱的稳定性,结果表明9#煤层可以安全进行回采,并提出了安全技术措施。