神府矿区浅埋薄基岩煤层沿空留巷技术的应用研究

沿空留巷无煤柱开采技术是一项先进的采煤技术,该技术具有一系列优点,得到了越来越广泛的应用。由于沿空留巷技术还是一项正在逐步发展的技术,在实际工程应用与研究过程中仍存在诸多需要解决的问题。陕西省神府矿区新民开采区的埋藏浅、基岩薄,具有厚松散层,对沿空留巷研究尚不够深入,制约了沿空留巷技术的发展与应用。本文针对神府矿区新民开采区浅埋薄基岩煤层的沿空留巷技术开展研究,为沿空留巷技术大范围推广奠定基础。

探讨神东浅埋薄基岩煤层合理采高的选择

浅埋薄基岩煤层的合理采高工作需要通过严密的理论计算和数值模拟的方法,因此,为了确定神东矿区浅埋薄基岩煤层工作面的合理采高,特对浅埋深、煤厚为3.5米的试验工作面进行不同采高的工作分析。结果表明,对浅埋基岩煤层采高较小时,顶板容易发生滑落失稳问题;对浅埋薄基岩煤层采高越大,顶板失稳的回转角也就越大。随着采高的增加,冒落带和裂隙带也随之向上扩张,当基岩破断后,就容易使上覆松散砂土层的稳定度下降,从而引发压架事故。以下是对浅埋薄基岩煤层合理采高选择的详细分析。

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。

薄基岩浅埋煤层综采工作面矿压规律及围岩控制研究

通过对大柳塔22614薄基岩浅埋深综采工作面的矿压实测研究,对其矿压显现特征及来压规律进行了详细的分析,并对支架对工作面的适应性做了评价。得出如下结论:周期来压步距随基岩厚度增大而增大,来压强度随基岩厚度增大而减小,基岩变厚区比基岩变薄区来压步距大、来压强度大,9000kN支架基本符合该工作面开采要求等。

薄基岩浅埋煤层覆岩破坏移动演化规律研究

以榆阳煤矿为研究基地,进行了地下水动力学参数、覆岩力学组合结构特征与基岩风化带的阻隔水特性试验。结果表明,风积沙层底部为强含水层;主采煤层上覆覆岩泥岩强度高于砂岩;砂岩孔隙率高,含水率大,抗压、抗拉强度比值高;泥岩和砂岩的黏土矿物含量低、具有典型的脆性易裂、抗扰动能力差和再生隔水能力弱等新的破坏移动特性,并通过多因素拟合,确立了薄基岩浅埋煤层覆岩采动破坏"两带"高度的动态变化特征,提出了长壁工作面开采防止突水溃砂的调控技术,成功应用于榆阳煤矿并实现绿色保水开采,为陕北榆神大煤田薄基岩浅埋煤层进一步推广高效开采技术和保护生态环境实现绿色保水开采奠定了基础。

神府矿区浅埋薄基岩煤层顶板涌水溃砂防控技术

针对威胁神府矿区浅埋煤层开采的涌水溃砂灾害,分析其成因认为富水砂层中的水力坡度是涌水溃砂的主控因素,理论计算表明当富水松散砂层的实际水力坡度达到砂层液化的临界水力坡度,将发生涌水溃砂。根据涌水溃砂的4项必要条件,以井下采煤工作面顶板预疏放水降低砂层实际水头高度与砂层注浆固化增大临界水力坡度相结合的技术理念探索了涌水溃砂综合防控技术,试验表明:注浆浆液在砂层中呈现劈裂、挤压和渗透3种迁移方式,可有效改善砂层物理力学特性。该技术应用于哈拉沟煤矿涌水溃砂高风险工作面,使工作面安全通过了危险区。

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。

浅埋深薄基岩煤层大采高综采工作面切眼支护优化研究

针对红柳林矿5-2煤切眼现有支护结构和支护技术设计的锚杆、锚索支护密度偏高,部分复杂生产条件下的支护效果难以达到设计要求,支护体实际受力常常远低于杆体强度的现状,采用联合支护的思想,结合现场测量,数值模拟,工程实践的方法对浅埋深薄基岩煤层大采高综采工作面的切眼支护进行了优化设计,确定了初步支护方案,将初步设计方案应用于现场,并对围岩支护效果进行监测分析。通过对浅埋深薄基岩大采高工作面切眼支护优化研究,形成了一套完善的支护设计体系,在保证安全的前提下有效的提高了切眼的掘进速度及支护效益,有效的降低了巷道工程的综合成本,经济和社会效益显著。

浅埋深、薄基岩、厚松散含水层下煤层综合机械化开采防治水技术应用

神东煤炭公司大柳塔矿12404工作面煤层埋深浅,上覆基岩薄、松散含水层厚,且地表有河流横过(工作面长度240m,推进度3900m,其中薄基岩富水段150m),为了减少工作面搬家次数提高生产效益,采取了地面抽排水、井下泄放水及地面注浆固沙等有效的防治水措施,工作面安全通过了母河沟,该防治水方法的应用改变了以往类似情况进行留煤柱跳采的方法,取得了浅埋深薄基岩厚含水层下煤层综合机械化安全开采经验,比停产跳采节省搬家费用2400万元,获得了显著的经济效益。

薄基岩浅埋煤层覆岩破坏移动规律研究

系统地进行了地下水动力学参数、覆岩力学组合结构特征与基岩风化带的阻隔水特性试验。结果表明:风积沙层底部含水层为强含水层;主采煤层上覆覆岩泥岩强度高于砂岩;砂岩孔隙率高、含水量大,抗压抗拉强度比值高;泥岩和砂岩的粘土矿物含量均低。具有典型的脆性易裂、抗扰动能力差和再生隔水能力弱等新的破坏移动特性。并通过多因素拟合确立了薄基岩浅埋煤层覆岩采动破坏"两带"高度的动态变化特征,提出了长壁工作面开采防止突水溃砂的调控技术,成功应用于榆阳煤矿并实现绿色保水开采。为陕北榆神大煤田薄基岩浅埋煤层进一步推广高效开采技术和保护生态环境实现绿色保水开采奠定了基础。

复杂地形区薄基岩浅埋煤层防治砂层水技术研究

新良友煤业公司主采的3#煤层属于复杂地形区薄基岩浅埋煤层,在开采过程中面临的防治水问题比较突出。文章通过对该公司首采工作面3101工作面上覆岩层结构分析,采用地表裂隙充填以及其他综合防治水措施,确保了首采工作面的安全生产,为该公司3#煤层其他工作面开采的防治砂层水工作提供了理论依据。

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。

薄基岩浅埋大断面煤巷锚杆支护技术

榆阳煤矿1307面构造简单,属典型的薄基岩浅埋煤层。风机巷围岩,具有“煤层强度高,承载能力强;顶底岩层孔隙率大、含水量高、强度较低、粘性矿物含量少”等显著特点,根据组合梁拱和松动圈理论,优化确定采用高强预应力长锚杆、大间排距的支护设计理念,既保证了巷道的稳定,减少维护工程量,又取得了降低支护成本、减少汽车运输事故等技术经济效果,为该矿全面推广煤巷锚杆支护技术奠定了基础。

浅埋深薄基岩平顶拱形棚支护应用

薛虎沟煤业2#煤层为浅埋深薄基岩煤层,为保证回采期间两巷超前支护的安全可靠,设计采用平顶拱形棚支护,在直壁三心拱29U型钢棚基础上,棚梁顶部变为平顶,棚梁与棚腿搭接处保持原先弧度。支护后,巷道最大位移量变化在10 mm以内,变化量均在设计范围内。结果表明,在浅埋深薄基岩的顶板条件下采用平顶拱形棚支护效果较好。

浅埋煤层工作面顶板活动及其控制

本文分析了薄基岩浅埋煤层长壁采面顶板基岩单一关键层的破断参数,分析提出初次来压过程的三个组成阶段,构建“承压砌块”模型,阐述了周期来压机理,论述了工作面支护设计原理及支架工作阻力计算方法。