浅埋厚基岩煤层工作面围岩应力演化及覆岩破坏规律研究

为深入研究浅埋厚基岩煤层工作面围岩应力演化及覆岩破坏规律,以贵州某煤矿为工程案例,利用FLAC3D数值软件、相似模拟与理论计算三种研究方法,分析浅埋厚基岩煤层在采动过程中围岩应力演化规律、覆岩裂隙发育规律,并分别计算、对比覆岩"两带"高度。结果表明:在采场前方和采空区范围内,围岩应力演化划分为4个区域;相似模拟得出的顶板破坏特征与数值模拟显示的结果相符;数值模拟得到的覆岩"两带"高度分别为11.67 m和39.95 m,与相似模拟和理论计算的结果大致相符。

浅埋厚基岩坚硬顶板煤层初采强来压原理分析

针对浅埋厚基岩坚硬顶板煤层初采期容易出现大面积悬顶、基本顶初次来压时矿压显现异常剧烈问题,以神府矿区石窑店煤矿为工程背景,采用岩石力学实验、钻孔窥视对顶板岩层结构进行分析,在此基础上应用数值模拟和理论分析对该类顶板初采期的致灾机理进行研究。结果表明:直接顶整体性强、强度大,其初次垮落歩距大且呈大面积垮落特征,这是初采期间容易出现飓风灾害的原因;由于上位基本顶承担大部分上覆岩层载荷,其破断距只承担自身载荷的下位基本顶破断距,导致砂岩基本顶同时破断,破断后形成的厚岩块三铰拱结构稳定性差,当工作面回采到岩梁前端断裂线位置时即发生滑落失稳,给工作面支架带来巨大冲击,这是导致浅埋厚基岩坚硬顶板煤层初采期容易产生灾害的原因。

浅埋薄基岩厚煤层综放工作面采空区漏风数值模拟

分析了浅埋薄基岩厚煤层综放工作面采空区自燃危险性特征,结合内蒙古伊泰集团阳湾沟煤矿6202工作面各项实际参数,采用数值模拟方法对采取不同措施时采空区流场(压力、速度分布)、氧浓度分布等进行了模拟研究,并将模拟结果与现场观测结果进行了比较。结果表明:采用的数值模拟方法与参数等是合理可行的,可以反映真实情况下采空区流场与氧浓度等参数的变化情况。对工作面上、下隅角采区封堵措施可以减少采空区漏风,且封堵长度越长效果越明显,但碍于现场施工和实际操作的难易程度,封堵长度受到限制;注氮使得采空区氧浓度的分布范围变窄且浓度降低;注氮与封堵上、下隅角对控制采空区氧浓度的分布效果较明显。最后通过固定封堵长度(下隅角堵10 m、上隅角堵5 m)、改变注氮量,研究了最小注氮量的计算问题,得出了6202工作面最佳注氮量计算公式。结合煤层实际最短自然发火期和工作面正常推进速度计算出阳湾沟煤矿注氮量为260 m3/h。

浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃“三带”的划分

通过在采空区取样观测,获得了采空区内进、回风侧不同测点的氧浓度分布、漏风强度等参数,依据"三带"划分方法对浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃"三带"进行了划分,确定了极限推进速度。结果表明:采空区内随着距工作面距离的加大,氧浓度呈递减趋势,在距离工作面相同距离的位置,进风侧的氧浓度一般大于回风侧的氧浓度。漏风强度随着距工作面距离的增加而呈递减趋势,在工作面附近漏风强度很大,最大值达319.75×10-3cm3/(cm2.s),在距工作面相同距离的位置,进风侧漏风强度要大于回风侧漏风强度。采空区氧化升温带主要分布在进风侧距离工作面10～132 m以及回风侧距离工作面6～58 m的范围。

浅埋深薄基岩厚煤层充填开采方案比选浅析

随着采矿技术的发展,采用膏体充填开采技术解放建筑物下压煤得到煤炭企业的广泛关注,并在山东、河南、河北、两淮等矿区均得到成功应用。基于三元煤业浅埋深薄基岩厚煤层地质条件,选择不同的充填开采方案,得出了适合该区域的充填开采技术方案,为类似地质条件充填开采方案比选提供了参考。

坚硬厚基岩浅埋煤层切眼合理放顶高度研究

针对坚硬厚基岩浅埋煤层初采期合理强制放顶高度的问题,以神府矿区石窑店煤矿215206工作面为背景,采用数值模拟对浅埋厚基岩顶板需要处理的合理层位进行研究,并在此基础上分析研究强放高度与基本顶初次来压歩距关系。结果表明:当顶板处理层位达到下位基本顶时,下位基本顶和直接顶垮落可充满采空区,从而使上位基本顶只发生断裂而非垮落,避免上位基本顶发生垮落失稳带来的强冲击,能有效减小基本顶初次来压强度;强制放顶高度存在一个合理区间,在此区间内来压步距随着放顶高度增加而线性减小,当超过该区间时基本顶初次来压步距增大并维持在一个定值,最终研究确定215206工作面切眼强放高度为7m。