近距离煤层开采导水裂隙带发育高度数值模拟研究

为解决邵寨煤矿2号、5号煤层重复采动面临的覆岩破断及两带发育高度问题,以及研究此情形下导水裂隙带演化规律,运用数值模拟计算方法,采用3DEC数值模拟软件,通过对近距离煤层条件下工作面的回采进行模拟实验,获得导水裂隙带的演化趋势,以及工作面回采结束后的两带最终发育高度。模拟结果表明,导水裂隙带高度沿工作面倾向是从零开始逐渐增加的,最终当工作面回采360 m时,导水裂隙带高度增加至100 m,而走向导水裂隙带初始为煤2层采动造成的高度为78 m,随着煤5层的回采导水裂隙带高度保持不变,当工作面回采至220~260 m时向上延伸至100 m,随后继续保持稳定,导水裂隙带最终发育高度为100 m,贯穿了延安组岩层达到安定组岩层但并未到达洛河组含水层,可以保障井下的安全生产。

高瓦斯近距离煤层开采“四位一体”瓦斯联抽治理体系研究

为解决高瓦斯近距离煤层开采造成的多煤层瓦斯治理难题,以魏家地煤矿为工程背景,采用现场调研和数值模拟的分析手段,展开高瓦斯近距离煤层瓦斯治理体系研究。提出了针对于高瓦斯近距离煤层开采的“通防巷下行钻孔+定向拦截钻孔+高位定向钻孔+地面钻井”四位一体联抽治理体系,并给定了具体参数;以钻孔抽采瓦斯纯量、风排瓦斯占比和上下隅角瓦斯含量为监测指标对该治理体系的实际效果进行检验,验证了“四位一体”瓦斯治理体系的有效性。

火区下近距离煤层开采有害气体入侵灾害防控技术

火区下近距离煤层开采容易导致有害气体入侵灾害的产生,严重威胁着工作面的安全回采。陕西煤业化工集团孙家岔煤矿30110工作面上部采空区自然发火严重,虽然采取了注氮、堵漏风技术进行防治,但效果均不明显。针对此问题,利用PFC2D软件建立了火区下近距离煤层开采数值模型,对3号煤层开采过程中的裂隙变化进行动态追踪,结果证明了有害气体入侵灾害的产生并判断了灾害产生的时间节点,为灾害发生前的重点监测工作以及均压通风系统的应用提供了依据。为了防止有害气体的入侵并避免新鲜风流压入火区引发灾害的扩大,对30110工作面进行均压通风技术研究,将上部火区和下部工作面的气压差控制在一个安全的范围内。通过计算确定了均压通风系统试运行期间的安全压差为296 Pa,正常运行期工作面回风风窗压差安全调节区间为(118 Pa,166 Pa)。现场应用结果证明,均压通风技术能够有效地避免有害气体入侵灾害的发生,确保工作面的安全回采。

近距离煤层开采相互作用的离散元模拟研究

近距离煤层开采后，上下层工作面之间将产生相互作用．上下层工作面的合理错距是一个重要工程参数，它直接关系到上下层间的作用．采用离散元法对一个实际条件进行了模拟，分析了互层作用，确定了合理的错距，为安全生产提供了依据．

近距离煤层开采冲击地压防治技术研究

南屯煤矿的3_上、3_下煤层间距2～13 m,3上煤层开采中受巨厚红层初次断裂影响引发强矿震,并诱发采场形成冲击灾害,且在3_下煤层开采中仍发生强矿震。分析了开采3_下煤层上覆岩层的冒落和移动规律,得出3_下煤层采动引发矿震的机理。依据矿震诱发冲击机理,通过采取优化采面开采布局、减小采动对冲击危险区扰动和优化巷道支护体参数等措施,有效地保证了被解放层采场的作业安全,实现了安全开采。

近距离煤层开采上覆煤层采空区气体分布规律

针对中煤平朔煤业有限责任公司井工二矿近距离煤层群开采下分层过程中极易引起上覆采空区遗煤自燃等问题,通过采取预先打孔埋管监测近距离煤层中上分层采空区气体随下分层工作面推进的分布规律及浓度,预测预报上分层采空区遗煤自燃情况,根据监测结果结合理论分析得出,中煤平朔煤业有限责任公司井工二矿近距离煤层群开采下分层过程中并没有引起上覆采空区遗煤自燃等问题。

浅析近距离煤层开采巷道集中压力显现的规律

以大同煤矿集团公司马脊梁矿近距离煤层开采为例,从巷道布置方式、支护方式、地质构造等方面,分析了近距离煤层开采巷道矿山集中压力显现的规律。

极近距离煤层开采通防综合管理

针对高瓦斯矿井极近距离煤层采空区下开采的瓦斯治理、防灭火,提出了相应的技术方案及措施,以实现工作面安全生产。

近距离煤层开采瓦斯与内因火灾隐患兼治技术研究与应用

近年来,随着部分高瓦斯矿井及具有自燃倾向性的矿井投入生产,对煤矿工程技术人员治理瓦斯和火灾的能力提出了更高的要求。本文针对山西大同某高瓦斯煤矿开采中的瓦斯和火灾治理进行研究,提出了邻近层采空区瓦斯抽放配合"叠加"采空区注氮,及巷道超前预抽法配合采空区"旁路式"注氮,两种治理方案,为高瓦斯煤矿的瓦斯和火灾治理提供一定的理论研究基础和实际指导意义。

深部矿井近距离煤层开采冲击地压研究分析与实施

济宁二号煤矿93下07工作面采深大,轨顺受3上煤层与邻近的93下08工作面采空区双向支承压力影响,形成在高应力煤柱区内采掘活动,具有冲击地压危险。本文通过研究开采区域的煤岩冲击倾向、地应力值、开采深度、煤层顶底板性质、水的作用等冲击地压影响因素,应用综合指数法预测冲击地压危险,分析了发生冲击的应力条件、能量条件和扰动条件。综合预测93下07工作面轨顺冲击危险程度,制订了冲击地压防治方案,进行了大量的冲击地压危险检测及治理工程,实现了93下07工作面的安全生产。

近距离煤层开采过煤柱矿压显现规律研究

当上方煤层采用留煤柱形式开采时,在采煤柱下方的工作面的矿压显现特征会明显不同于全部垮落法开采的矿压显现。为分析某矿过煤柱时的矿压显现特征,采用现场实测的方法进行研究。研究结果显示,下方工作面在过上方煤柱时应力最大值7.2 MPa,应力集中系数为1.18;工作面开采过程中受到上方煤柱影响出现应力集中的范围是14 m,进入煤柱前1m开始受到影响,出煤柱后1 m影响开始消失。

锚网支护在近距离煤层开采中的研究与应用

通过对近距离煤层开采时,上层煤采后煤层顶底板移动规律及影响范围进行分析,提出下层煤开采时,在保护煤柱边缘附近布置巷道,应采用内错式布置,该种布置方式使巷道承受压力大为减小,采用锚杆、网片及配套锚索可有效支护巷道顶板,能将下层煤开采时的回采巷道变形控制在允许变形范围内,支护难度降低,支护成本及巷道维护费用也大大降低。同时针对下层煤回采时,巷道围岩受二次采动影响,变形加剧,提出了加强超前支护距离及提高超前支护强度等方法,有效的控制了巷道顶底板变形,保证了巷道正常使用。

近距离煤层开采上覆采空区火区探测及治理分析

近距离煤层,因为距离煤层的间距比较小,加之存在的漏风问题,非常容易出现煤的自燃问题。所以,本文针对近距离煤层开采上覆采空区火区探测及治理做出了详细的分析。

近距离煤层垂向采空区高静储瞬态充水模式与解危技术

榆神府矿区侏罗纪煤田垂向层序上赋存多个煤层,当下层煤开采时,面临上部近距离采空区积水威胁,基于垂向采空区充水模式的综合解危技术是下层煤安全回采的关键。通过分析煤层顶板岩性组合、含隔水层以及导水裂缝带发育高度特征,形成了近距离煤层垂向采空区高静储瞬态充水模式,认为基岩风化带水、火烧区水、第四系萨拉乌苏组松散层潜水以及大气降水是浅层采空区的直接或间接补给水源,在上部煤层采空区中形成较高水位的静储量;近距离煤层下层煤开采时,导水裂缝带沟通上部采空区,高静储积水以瞬间溃入形式进入下层煤回采工作面。针对高静储采空区积水威胁,提出了“近距离煤层充水模型建立—采空区积水范围探测与积水量预计—垂向采空区积水解危—疏控效果评价”4阶段解危模式,形成了解危成功的判别标准,即当钻孔疏放量等于动态补给量时,可认定采空区静储量积水已基本疏放完毕,采空区积水威胁解除。该成果在神木惠宝煤矿成功应用,对类似条件下的矿井具有借鉴意义。

近距离特厚煤层回采巷道合理布置优化研究

针对近距离煤层开采后遗留煤柱下位特厚煤层回采巷道布置的技术难题,以开滦集团唐山矿为研究对象,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测等研究手段,对上位煤层采动后的底板破坏深度、残留煤柱底板应力分布及下位煤层巷道顶板非均布载荷下易被破坏的原因进行了研究。研究表明:上位煤层开采引起的支承应力导致的最大破坏深度为31.5 m,对下位煤层回采巷道布置产生影响;煤柱底板的垂直应力分布具有明显的非均布性,下位煤层回采巷道更易达到抗拉极限而产生变形破坏。同时对比了下位煤层四种巷道布置方式下的主应力分布特征,优选出内错式和平移式布置方式。进一步,通过巷道的应力改变量Δσ和位移改变量ΔD评估回采巷道顶板受应力及变形的不均衡程度,结合数值模拟计算和现场工业性试验数据印证,得出9~#煤层工作面回采巷道最佳内错距离为37.5 m,为特厚煤层回采巷道布置提供了借鉴依据。

近距离煤层群下位煤层开采顶板来压规律与稳定性控制

针对近距离煤层群下位煤层在开采过程中,综采工作面与回采巷道容易出现的顶板冒落、煤壁片帮等动力灾害事故。本文以近距离煤层群14101综采工作面为工程背景,利用UDEC数值模拟软件对近距离煤层群下位煤层开采顶板垮落特征与来压规律进行研究,获得下位煤层开采顶板的来压规律。模拟结果表明来压强度低,但是来压频繁,导致顶板灾害事故容易发生。提出了工作面正常时期与特殊时期的顶板控制措施,通过对现场顶板矿压的监测,验证了顶板来压规律,采取相应的稳定性控制措施控制顶板,该研究对类似工作面开采顶板稳定性控制具有一定的参考价值。

近距离煤层联合开采条件下原煤深度排矸技术研究

为合理优化乌海矿区近距离煤层联合开采条件下煤炭洗选工艺,提高煤炭资源回收率,对动筛排矸、浅槽排矸、TDS智能干选机排矸、双侧进风复合空气室跳汰排矸四种预先排矸方法进行比较分析。结果表明,双侧进风复合空气室跳汰工艺排矸量为43.20%,排出矸石灰分为80.75%,相比之下具有有效排矸下限低,排矸效果好,运营成本低等优点。采用双侧进风复合空气室跳汰排矸工艺对原煤进行深度排矸能减少选煤厂主选系统入选原煤量,削弱夹矸泥化影响,经济效益显著,同时对其他矿区联合开采深度排矸方案的选择具有指导意义。

近距离煤层联合开采工作面合理错距研究

为确定近距离煤层联合开采合理错距,以某矿近距离工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟进行研究。研究表明:运用稳压区与减压区理论对联合开采合理错距进行计算,得出合理错距分别为38.9-43.9 m、21.9-33.9 m。采用FLAC3D数值模拟分析了垂直应力及位移演化特征、应力参数变化特征,得出合理错距为40 m,31118工作面超前122210工作面联合开采。

近距离煤层群煤柱下开采动压巷道围岩变形规律及控制

煤柱下动压巷道围岩变形及控制是近距离煤层开采面临的主要技术难题。近距离煤层开采中,上煤层遗留煤柱在底板中产生的应力集中会直接影响到下部煤层巷道的围岩的完整性。此外邻近工作面回采时产生的侧向支承压力,将进一步破坏集中煤柱下巷道围岩稳定性,造成巷道帮鼓、底鼓甚至顶板下沉。本研究综合运用理论分析了上覆煤柱影响范围和侧向支承压力影响下巷道的合理布置位置,模拟了不同护巷煤柱宽度条件下,巷道应力分布规律和工作面前后各20 m范围内应力分布规律。结果表明:22314回风巷与上方煤柱错距大于13.3 m时,可避开上覆煤柱的影响,但巷道仍处于侧向支承压力影响范围内;随着护巷煤柱宽度增大,巷道的顶底板产生了垂直应力减小的区域,两帮也均产生了垂直应力升高的区域。工作面前方20 m范围内回风巷道垂直应力和剪应力沿巷道两侧呈非对称分布;后方20 m范围内巷道两侧垂直应力和剪应力基本呈对称分布,且剪应力对巷道顶板影响大于巷帮。基于以上分析,现场通过优化巷道设计、补强巷道支护、在巷道超前区域副帮施工大直径卸压钻孔以及回风巷三角区悬顶控制等,使回风巷围岩变形得到有效控制。研究结果对近距离煤层中下层煤不同位置受上煤层煤柱集中应力与动压影响巷道的围岩压力、破坏特征及稳定性控制具有一定的理论和应用意义,可为类似回采条件提供借鉴。

李家壕近距离煤层群开采对下煤层矿压影响研究

为了研究李家壕近距离煤层群同采时上煤层开采对下煤层开采矿压显现规律的影响,通过理论计算和地质雷达实测得出上煤层开采对底板的破坏深度约为20 m,利用UDEC离散元数值模拟软件对煤层间距变化时下煤层矿压影响做出了分析,并现场对下煤层12108工作面的矿压进行了监测,结果表明煤层间距在25~30m时,上煤层开采会对下煤层的矿压产生影响,造成下煤层顶板下沉量变大,来压步距减小。