基于UDEC数值模拟实验的保护层无煤柱全面卸压开采分析

针对低透高突煤层群中不具备常规煤层(煤厚≥0.8 m)保护层开采条件及消除保护层遗漏煤柱下方被保护层中卸压盲区的问题,提出了极薄、薄煤层半煤岩保护层无煤柱全面卸压开采技术。基于沙曲煤矿地质条件,采用UDEC数值模拟实验分析得出:被保护煤层卸压盲区宽度随着保护层煤柱宽度的增加大致符合拟合直线方程y=17.09x-10.05的线性增长规律,拟合度R^2=0.8968;当无煤柱开采时,在原留设煤柱位置的下方被保护层中不发生垂直应力集中,即消除了卸压盲区。

半煤岩保护层无煤柱开采的全面卸压机理及应用研究

针对卸压盲区范围内煤层将出现应力集中、法向挤压变形、瓦斯压力和含量增大,进而导致煤层开采时存在一定安全隐患的问题,提出了半煤岩保护层无煤柱开采技术,以实现下部被保护煤层的全面卸压。通过理论分析了上保护层无煤柱开采消除卸压盲区的机理,据此在沙曲煤矿22201工作面进行现场工业性试验,试验结果表明:通过半煤岩保护层无煤柱开采,实现了低透气性高瓦斯突出煤层群的全面卸压增透,3+4#下被保护层预抽瓦斯纯量、浓度分别高达18//min和90%左右,表明半煤岩保护层无煤柱开采技术体系瓦斯治理效果显著。

高瓦斯煤层群上保护层无煤柱开采的卸压机理及效果分析

针对低透性高瓦斯煤层群上保护层开采时下邻近被保护层消除卸压盲区的问题,提出了上保护层无煤柱全面卸压开采技术,分析了顶板切缝对沿空巷道稳定性的影响以及切缝高度及倾角对卸压效应的影响,进而提出了消除下邻近被保护层卸压盲区的机理。基于贵州某煤矿40403上保护层工作面现场实际,初步设计最优的顶板预裂深度和切缝炮孔深度为4.4m,推导出了理论计算卸压盲区体积的公式,并通过数值模拟结果得出:当煤柱宽度为0 m时,7号、8号煤层最大膨胀变形值在2.03‰~2.13‰范围,原留煤柱下方的煤层压缩变形区消失,进而消除了卸压盲区。

大倾角综放工作面爆破卸压后高应力区域的形成和处置

针对王家山煤矿47407大倾角特厚煤层综放工作面矿压动力显现危险预测区域内两道爆破卸压后,在该区域回采期间工作面中段(圆弧段)出现高压力显现的问题,通过对两道爆破前后工作面的压力分布进行现场观测,并基于弹塑性岩体理论对采场上覆煤岩层建立模型,根据UDEC数值模拟分析结果,得出工作面中段(圆弧段)上方存在的爆破卸压盲区是造成"高应力传递区域"的直接原因。基于此,在下口向外15 m处起对工作面中段顶部煤岩体实施了倒"八"字孔爆破卸压后,成功对高应力传递区域进行解危,阻断了高应力传递路径,此后在工作面两道爆破卸压后的矿压动力显现预测区域回采期间中段压力显现问题消失,确保了安全生产。

高瓦斯煤层群保护层工作面留设煤柱合理宽度

以神东矿区保德煤矿高瓦斯煤层群为工程背景,对保护层8~#煤层留设煤柱的自身稳定性及其对被保护层的卸压效果进行研究.结果表明:煤柱宽度越大,则煤柱内部塑性区占比、垂向应力、水平变形均越小,煤柱稳定性越高;煤柱下方卸压盲区中不同底板深度处的垂向应力与煤柱宽度呈不规则关系,据此将煤柱底板不同深度区域划分为垂向应力-底板埋深负相关区(底板埋深0~15 m)、垂向应力-底板埋深过渡区(底板埋深15~30 m)、垂向应力-底板埋深正相关区(底板埋深大于30 m)3个区域;煤柱宽度对完全卸压区域的范围及卸压程度几乎无影响,11~#煤层完全卸压后膨胀变形量达0.7%,最小垂向应力仅为0.57 MPa;11^#煤层卸压盲区宽度为57 m,现场实测结果与数值模拟结果基本吻合.综合考虑煤柱稳定性、被保护层卸压效果、资源回收率方面因素,建议将保护层8^#煤层中留设煤柱宽度优化为25~30 m.