房柱采空区遗留煤柱对下煤层开采的影响

为研究房柱采空区遗留煤柱对下部近距离煤层开采的影响规律,掌握该条件下工作面回采的矿压显现特征,采用数值模拟和力学分析方法,研究了大地精煤矿房柱采空区煤柱集中应力的影响深度以及下部煤层开采顶板的破断规律。结果表明:房柱采空区底板岩层应力随煤柱的分布呈周期性变化,3#煤层开采老顶活动受上部煤柱应力集中的影响,从而破断岩块,易发生滑落失稳,严重威胁了下部煤层的安全开采。

房柱采空区下应力分布特征研究

为研究房柱采空区煤房煤柱交替分布对下位近距离煤层顶板应力分布影响规律,采用数值模拟方法对大地精矿房柱采空区下应力分布特征进行研究,研究表明:房柱采空区底板岩层中应力从无煤柱区到房柱采空区下方区域应力分布依次为端煤影响应力增高区、端煤影响应力降低区和采空区煤柱影响稳定区;根据采空区煤柱影响稳定区下底板应力波动范围确定了模拟地层采空区煤柱集中应力工程影响深度,影响深度范围外煤层开采工作面顶板压力及超前支承压力分布受上部煤柱集中应力影响较小,范围内煤层开采工作面顶板压力及超前支承压力分布受上部煤柱集中应力影响剧烈。研究结果对于类似条件的煤层开采及时采取有效顶板控制措施具有实际意义。

浅埋近距离煤层群房柱采空区下支架合理支护强度确定

为了确保浅埋近距离煤层群房柱采空区下综采工作面的安全高效开采,采用数值模拟和理论分析的方法研究了房柱式采空区下工作面支架合理支护强度。研究表明,房柱采空区残留煤柱集中应力影响的深度约为20m,下部工作面回采时应考虑集中应力的影响,残留煤柱对下部工作面开采合理的应力集中系数为1.30;并根据＂短砌体梁＂理论,计算得到了大地精煤矿房柱采空区下综采工作面支架合理支护强度为1.07-1.21 MPa。该研究方法和结果对类似条件下综采工作面支架合理工作阻力的确定具有借鉴和指导意义。

近距离房柱采空区下长壁采场顶板垮落特征研究

为了研究近距离房柱采空区下长壁采场覆岩随时间变化的渐进破断过程和采动裂隙的发展演化规律,以唐山沟煤矿某工作面为工程试验背景,采用物理相似模拟、顶板下沉梯度分析和图像增强算法方法研究了11-2煤房柱式开采后下部近距离的12煤长壁采场顶板岩层破断垮落及裂隙扩展情况。通过实验观察,并从能量释放的角度对岩层运移变化进行分析,结果表明:在近距离房柱采空区下,采用长壁回采工艺时,上部煤柱随时间变化产生破裂失稳,上覆岩层的能量以周期性的方式积累和释放,同时,每隔一个大的周期,有较大能量的突然释放。在此过程中,长壁采场顶板裂隙发育明显,裂隙扩展迅速,裂隙易与上部房柱采空区煤房导通,加速煤柱失效,并形成导水通道。

浅埋近距离房柱采空区下顶板活动规律与支架支护强度计算

为了保障浅埋近距离房柱采空区下方综采工作面的安全高效开采,以大地精煤矿为工程背景,采用数值模拟和理论分析的方法分析了房柱采空区下综采工作面的顶板活动规律以及支架的合理支护强度。结果表明：2#煤层采留煤柱的应力影响深度约为20 m,对于3#煤层老顶活动规律和支架的支护强度产生影响;在房柱采空区下,综采工作面的破断失稳方式呈现滑落失稳和回转失稳的周期性变化趋势,同时分析得到了残留煤柱产生的应力集中系数约为1.30。理论计算结果表明,在该类条件下一般浅埋工作面的合理支护强度为0.82~0.93 MPa,考虑残留煤柱的应力集中可以得到房柱采空区下综采工作面的合理支护强度为1.07~1.21 MPa。

浅埋极近距采空区下相向开采房柱采空区煤柱稳定性分析

以海湾煤矿长壁采空区下2206长壁工作面与王才伙盘煤矿房柱采空区下2201长壁工作面相向安全开采为工程背景,采用FLAC^(3D)数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,针对7 m极近距离煤层开采上部房柱采空区煤柱稳定性进行研究。结果表明:2201工作面开采前,上部房柱区遗留煤柱平均载荷为7.6 MPa,安全系数为3.4,煤柱整体稳定。下煤层两工作面相向开采至相距30 m时,房柱采空区煤柱应力进入相向开采影响阶段,煤柱应力出现上升拐点;两工作面相向开采交错约10 m时,煤柱集中应力达到最大,为9.1 MPa;相向开采相互影响段两工作面同时推进的最大集中应力比单工作面推进高约4.6%。为避免2201工作面上部房柱采空区大范围失稳,在相互影响阶段(相距30 m)应采取2201工作面停采、2206工作面推进的措施,房柱区煤柱安全系数为2.96,煤柱安全稳定。研究结果得到开采验证,实现了安全开采。

近距离煤层房柱采空区下长壁开采动压灾害防治技术研究

针对近距离煤层房柱式采空区条件下长壁开采中容易发生顶板大面积突然垮落进而造成强动压灾害的问题,以元宝湾煤矿为研究现场,采用数值模拟手段分析了上覆4号煤房柱采空区突然大面积垮落的可能性,提出了以爆破联合分段定向水压致裂为主要防治手段、以微震监测系统为主要监测手段的顶板动压灾害防治一体化技术,取得了良好的经济和社会效益,并为类似矿井的安全回采提供了实践参考。

坚硬顶板房柱采空区下切眼内水压致裂强制放顶技术研究

针对朔州矿区房柱式采空区下采用爆破强制放顶作业时可能存在的安全隐患,引入了分段定向水压致裂强制放顶技术手段。在晋北某煤矿6106工作面进行了初采期间的强制放顶工业性应用,通过现场观测、钻孔窥视发现致裂后顶板岩层裂隙发育,初次来压步距缩短,避免了初采期间采空区大面积悬顶,回采期间工作面矿压显现缓和,保证了工作面的安全回采。

房柱式采空区下长壁工作面覆岩宏观变形特征研究

基于鄂尔多斯矿区房柱式采空区下长壁工作面回采实际情况,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,对该条件下工作面覆岩宏观变形特征进行了研究。结果表明,房柱式采空区下长壁工作面顶板结构呈现上部大结构和下部小结构的特征,大结构和小结构交互影响,导致支架循环末阻力和来压判据较实体煤下和长壁采空区下都大,遗留煤柱下方工作面煤壁处存在应力集中异常区,工作面片帮和切顶危险增加,更易导致采场支架失稳。

工作面上覆采空区大面积悬顶隐患治理技术

针对房柱式采空区下方近距离煤层开采时上覆煤柱易失稳,容易发生顶板大面积突然垮落进而造成强动压灾害的问题,以中煤华昱公司元宝湾煤矿为工程背景,分析了6号煤工作面回采过程中上覆4号煤房柱式采空区顶板突然大面积垮落的可能性,研究了复合采空区条件下煤层开采顶板致灾机理,引入了分段定向水压致裂强制放顶技术手段.通过在元宝湾矿6煤6203回采工作面切眼及顺槽运用定向水压致裂技术对工作面顶板及上覆采空区顶板进行弱化治理,缩短了工作面初次来压和周期来压步距,减小了工作面来压强度,成功地防治了上覆房柱式采空区大面积悬顶导致的垮落致灾隐患,保证了工作面的安全回采.取得了良好的经济和社会效益,并为类似矿井的安全回采提供了实践参考.

浅埋深综采工作面过集中煤柱压架机理分析

针对我国西部矿区浅埋深近距离煤层过房柱采空区集中煤柱时压架事故频发的问题,以神东矿区石圪台煤矿综采工作面为对象,采用理论分析和数值模拟的方法分析了压架机理。结果表明:受集中煤柱支撑的上覆顶板较为完整,综采工作面进入集中煤柱前和在集中煤柱下,综采工作面顶板压力基本正常,对支架影响不大;当综采工作面推过集中煤柱一段距离后,集中煤柱进入采空区,其状态由弹塑性状态变为完全塑性状态,随下方岩层下沉,发生失稳破坏,并导致其上方顶板岩层的大面积破坏下沉;基本顶无法形成稳定的"铰接岩梁"结构,发生瞬时断裂失稳,形成远大于支架工作阻力的超大动载矿压,将下方综采工作面80%的支架压死。因此,上方悬而未冒的基本顶的失稳切冒且无法形成稳定结构成为大面积、瞬间压架的根本原因。

浅埋工作面上方集中煤柱预爆破效果微震监测研究

石圪台煤矿31201综采工作面过上方房式采空区集中煤柱后,上覆岩层的大范围运动造成下煤层综采面大量支架压死。基于岩体力学理论,分析了深孔爆破对上方集中煤柱的破坏机制,破坏煤柱完整性使房柱采空区上覆岩层超前破坏;探讨了实现房柱采空区大范围上覆岩层缓慢释放能量及渐进破坏的机理。基于微震监测结果,对比分析了集中煤柱爆破后覆岩破坏特征,探讨了集中煤柱爆破效果。结果表明,基于微震监测结果的爆破效果评价方法是合理的,符合现场实际情况。