厚煤层错层位巷道布置采全厚采煤法1:理论创新与工程应用

我国厚煤层开采存在巷道支护与煤柱损失的难题,本文以综合回采率与巷道支护一并解决的厚煤层错层位巷道布置采全厚采煤法为主要研究内容。首先,介绍了厚煤层错层位巷道布置采全厚采煤法,在此基础上,进一步给出了起坡段工艺特征。其次,结合沿空掘巷特点,给出该工艺跳采特征,结合巷道布置经典理论确定错层位巷道布置的机理及其巷道承载特点,从而消除跳采带来的孤岛煤柱问题及实现工作面采出率的最大化。最后,结合两种典型特征矿井介绍了该采煤方法的应用情况,发现该采煤方法在回采率、自然发火与巷道维护等方面的独特优势。

错层位巷道布置采空区孔隙率模型及瓦斯流场分布规律研究

采空区孔隙率分布对采空区气体流动具有重要影响。为研究错层位采空区孔隙率对瓦斯流动规律的影响,以镇城底矿22202错层位巷道布置工作面为工程背景,通过理论研究推导错层位采空区孔隙率分布的数学模型,建立错层位采空区孔隙率分布三维空间函数,分析错层位巷道布置形式对采空区孔隙率分布的影响;运用FLUENT模拟揭示了错层位与传统巷道布置工作面及采空区浅部区域瓦斯运移变化规律;通过现场实践,进行瓦斯浓度的监测。结果表明:相较于传统工作面,错层位采空区孔隙率呈现“一高一低”不对称U形分布特征,巷道布置差异对采空区整体瓦斯分布影响较小,但对工作面及回风侧采空区浅部流场有较大影响;其次错层位工作面存在的起坡段,增加了采空区漏风风阻,减少了采空区漏风量,提高了工作面通风效率且回风巷位于煤层顶板利于瓦斯排放,可有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题。错层位巷道布置能有效降低工作面瓦斯积聚浓度,可充分保障工作面安全高效生产。

错层位巷道布置条件下端部顶煤的破坏特点分析

通过对错层位巷道布置和传统放顶煤开采条件下上覆岩层运移规律的分析,认为在新技术条件下由于三角煤柱对顶板无支撑作用,在出现了接续工作面以后上覆岩层的破断垮落是连续的,导致发挥作用的关键层位置提高;结合格里菲斯强度理论分析认为,关键层位置的提高将对顶煤冒放性起积极作用,通过相似模拟实验和计算机测点扫描数据分析,发现在出现接续工作面之后关键层的位置由22m处上升至35m处。随着接续工作面的不断增加,关键层破断跨距不断增加,导致关键层不断破断,从而发挥作用的关键层位置不断上升,因而端面顶煤将承担更多覆岩的压力;认为理论分析基本符合实际情况,最终得出新技术条件下工作面端部支承压力随着接续工作面的增多而相对增大,从而有利于顶煤冒落的结论。

特厚煤层错层位巷道布置的沿空掘巷技术研究

基于特厚煤层错层位巷道布置条件下沿空掘巷技术应用较少的现状,针对错层位沿空掘巷技术展开研究,特厚煤层不同层位布置回采巷道时常留设不同尺寸的三角煤体,采用理论计算的方法对三角煤体的稳定性进行分析,发现在回采14 m特厚煤层时,回采巷道布置在距底板7 m与10.5 m时下方三角煤体处于稳定状态。在此基础上,进一步研究了稳定三角煤体在巷道支护条件下对实体煤稳定性的影响,确定回采巷道布置在距底板10.5 m时,从应力分布与围岩稳定性考虑,可实现完全无煤柱沿空掘巷布置。结果表明:特厚煤层错层位巷道布置条件下沿空掘巷技术,有效改善了沿空掘巷支护与采掘接续问题。

中厚煤层错层位巷道布置工作面“三段式”回采研究

针对河东煤矿煤层顶板较软且煤层埋藏深、地应力大、巷道支护困难等问题,提出了在4203工作面采用错层位巷道布置系统,论述了中厚煤层错层位巷道布置方式,成功地将首采面和接续面回风巷道及接续面进风巷道转变为非软岩巷道,并研究了错层位巷道布置工作面"三段式"回采工艺、回采率等参数,保证矿井能够安全、高效生产。

大采高综采工作面应用错层位巷道布置法的探讨

为提高煤炭采出率,解决厚煤层大采高综采工作面存在的端头三角煤损和区段煤柱问题,依据相关理论研究和生产实际,根据顾桥矿13-1煤层的实际赋存特点,对厚煤层应用错层位巷道布置法进行无煤柱开采的可行性进行了探讨。

极近距离煤层错层位巷道布置方式及围岩控制技术研究

为解决极近距离煤层群分层开采支护难度大、危险性高等问题,探索错层位巷道布置采煤法及区段间相邻巷道联合支护技术在极近距离煤层群开采中的应用前景,以官地矿8、9号煤地质条件为研究背景,经论证8、9号煤之间的夹矸层厚度较小,满足放顶煤要求,不会影响顶煤冒放性,以此确定采用错层位巷道布置采煤法进行极近距离煤层联合开采的回采方案。通过极限平衡理论、数值模拟确定了下区段沿底巷道位置,沿底巷道顶煤破碎区宽度为1.93 m,极限平衡区宽度为6.65 m。采用FLAC3D数值模拟软件对下区段沿底巷道位置进行选择,计算结果为侧向支承压力峰值与巷道侧距离为6.85 m,与前述理论计算得到的极限平衡区宽度基本相同。结合理论分析及数值模拟计算结果确定该地质条件下错层位外错式巷道布置方案水平错距为2 m。对区段间相邻巷道联合支护技术机理进行论证研究,并结合矿方原始支护方案最终确定区段间相邻巷道联合支护方案。对下区段沿底巷道顶底板移近量和两帮移近量进行现场实测,结果表明:下区段沿底巷道围岩变形整体处于可控范围内,错层位巷道布置方式支护方案设计较为合理,可以满足工作面安全生产需要,可为类似条件下工作面布置及围岩控制提供参考。

三软厚煤层错层位巷道布置相似模拟试验

针对裴沟煤矿31采区工作面回采时采出率低、巷道掘进与维护困难等问题,通过现场勘查、理论分析、相似模拟等研究手段,对比分析了错层位内错10 m巷道布置形式与原有巷道布置形式的优缺点。结果表明:错层位内错10 m巷道布置形式可提高工作面回采率9.9%,错层位巷道布置系统接续工作面回采巷道底板处应力远小于原有巷道布置系统的应力,巷道掘进与维护容易,最终肯定了错层位巷道布置系统在三软厚煤层的适用性。

错层位巷道布置工作面矿压显现规律数值模拟研究

基于错层位巷道布置工作面矿压显现特征,应用FLAC3D数值模拟技术对首采工作面的巷道矿压显现规律、接续工作面回采巷道布置在采空区下的巷道应力分布特征进行分析,得出了错层位巷道布置系统的应力分布特征,以及巷道的塑性区范围和位移量较留煤柱小的结论。

错层位巷道布置系统在放顶煤工作面开采中的应用

通过实例验证,提出了厚煤层全层开采的新型生产系统,即错层位巷道布置系统。该生产系统可有效减少端头与煤柱损失,提高煤巷掘进单进,减少煤炭自然发火危险,是厚煤层放顶煤开采的新途径。

综放工作面错层位巷道布置系统在镇城底矿的应用研究

针对镇城底矿8#煤层的生产地质条件,提出了在轻型支架低位放顶煤工作面采用错层位巷道布置系统。介绍了综放工作面巷道内错式布置方案、综放回采工艺及特点。实践证明,巷道内错式布置使巷道处于免压区,避免了托顶煤掘进,护巷效果好,减少了区段煤柱损失,提高了采区回收率,同时有效解决了一般放顶煤工作面存在的巷道高冒区易自燃问题;经济效益明显。

镇城底矿错层位巷道布置防治漏风研究

目前错层位巷道布置在工作面矿压显现方面的理论研究甚多,但是对接续工作面相邻巷道的漏风鲜有研究,故以西山矿区镇城底矿错层位巷道布置开采8^#煤层为工程依托,重点研究传统放顶煤及错层位巷道布置下接续工作面煤柱处应力及位移的分布,进而探讨其防治漏风效果。

厚煤层综放错层位巷道布置采煤方法分析

厚煤层综放错层位巷道布置采煤方法是回采工作面的进风(运输)巷、回风(辅运)巷布置于厚煤层不同层位,使相邻工作面实现立体化相互交错搭接,从而取消了回采巷道煤柱留设,提高了采区回采率,具有显著的社会经济效益。

无煤柱错层位巷道布置煤与瓦斯共采技术研究

针对宏岩煤矿2#煤层煤与瓦斯突出严重,本文提出了对2#煤下方8#煤层采用无煤柱错层位巷道布置煤与瓦斯共采技术,该技术主要通过分析合理设计8#煤层开采方法,从而对2#煤层完成全卸压,并在卸压后采用地面钻孔瓦斯抽采法,对2#煤层瓦斯进行抽采,以此保证2#煤层回采时的安全可靠性。通过分析最终确定了8#煤层采用无煤柱错层位巷道布置工作面,相关工艺参数为:工作面长度128m,日推进速度4.5m。

大倾角厚煤层错层位巷道布置采煤法在唐山矿的应用

唐山矿业分公司大倾角厚煤层传统回采工艺损失煤炭较多,利用现有的技术回收煤柱未能成功。为了减少煤炭丢失,研究采用厚煤层错层位巷道布置全厚采煤法,并在唐山矿业分公司岳胥区大倾角厚煤层工作面进行应用试验。介绍了工作面错层位巷道布置设计、设备安装、回采工艺及优缺点,并进行了效益分析。

错层位完全无煤柱巷道布置接续面巷道支承压力分布规律研究

传统放顶煤巷道布置时接续面巷道布置在上覆岩层未垮落区,巷道支承压力受埋深影响明显。认为错层位完全无煤柱巷道布置接续面巷道支承压力与埋深无关,基于关键层理论推导了接续面巷道支承压力。研究表明:错层位完全无煤柱巷道布置时巷道总处于垮落角之内,与巷道埋藏深度无关,在深部开采等高应力条件下,对释放巷道围岩应力与缓解冲击地压有独特的工程技术优势。

错层位巷道布置工作面端头顶煤冒放性研究

以镇城底矿地质情况为背景,通过对端头顶煤在传统放顶煤开采巷道布置和错层位巷道布置条件下受力规律的分析,认为在错层位巷道布置条件下,接续工作面上端头顶煤处于支承压力峰值区,且由于端头顶煤与上区段采空区相连,产生了一个自由面,有利于端头顶煤破碎;结合莫尔-库仑强度准则,自由面的产生使端头顶煤的最小主应力σ3变为0,处于应力峰值区使得最大主应力σ1的值升高,改变了端头顶煤的三向应力状态,加速了煤体破坏;运用数值模拟对该矿8#煤层分析,模拟结果与理论分析一致,因此认为错层位技术有利于工作面端部顶煤冒落。

错层位接续工作面基本顶的断裂垮落及其分类

文章通过理论分析并总结相似模拟试验现象,立足于直接顶和基本顶的定义及特点,以弹性薄板力学及关键层理论作为研究的基础,对错层位巷道布置采全厚采煤法接续工作面顶板进行科学的分类划分,并且结合影响基本顶破断、垮落等主要因素综合分析,从而在工作面长度等因素与基本顶板来压显现中建立一个科学的判定关系,为实际生产提供一定的理论依据。

唐山矿大倾角厚煤层错层位综放工作面矿压显现规律

与传统综放开采相比,唐山矿Y294工作面采用大倾角厚煤层错层位综放开采技术,该技术改变了传统巷道布置方式,即将工作面进、回风巷分别沿顶、底板布置,其矿压显现规律亦有所差异,通过采用FLAC3D数值模拟和现场观测相结合的方法,对工作面矿压显现规律进行了研究分析,得出了唐山矿Y294大倾角厚煤层错层位综放工作面上、中、下部围岩的受力和运移特点、支架的受力情况以及工作面顶板来压规律。

特厚煤层无煤柱综放开采巷道布置研究

针对斜沟矿13#特厚煤层特有的地质条件和开采条件,将错层位巷道布置系统引入到工作面的布置之中并讨论其可行性。采用实验室相似模拟研究方法,对比错层位采煤法巷道布置下的2种方案,并结合影响顶煤可放性因素,从采出率、防漏风和防火方面进行分析,最后确定了该矿13#煤层无煤柱开采的巷道布置方案。