长壁工作面采空区见方形成异常来压的微震监测研究

上覆岩层的断裂失稳下沉是造成工作面矿压显现的根源。采用微震监测技术对长壁工作面见方期间围岩破坏的整个过程进行监测,研究长壁工作面见方期间微震事件动态信息与岩层运动及矿压显现间的关系,揭示大能量微震事件发生和工作面围岩异常矿压的物理力学机制。同时,统计研究采场煤壁片帮和支架工作阻力的动态变化规律。微震监测与宏观矿压观测综合对比研究表明,见方期间的开采影响范围比正常开采时大,围岩释放能量也达到极大值。研究结果证实了采空区见方期间工作面将发生异常矿压,能够为见方期间冲击地压、煤与瓦斯突出和底板突水等矿井动力灾害防治提供针对性的指导。

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。

长壁工作面采空区漏风对自然发火的影响

分析了不同类型的采空区漏风对采空区自然发火的影响。

采空区漏风对长壁工作面自燃发火的影响

分析了不同类型的采空区漏风对采空区自燃发火的影响。

跨工作面采空区瓦斯抽采技术研究

Y型通风连续回采工作面采用沿空留巷技术提高煤炭采出率,随着工作面回采,采空区会扩大、连通,回风隅角和挡矸架内风流不畅,瓦斯不仅容易积聚,还很难稀释吹散,导致超限报警频繁。目前针对回风隅角和挡矸架内瓦斯积聚问题的解决方案,无法实现对采空区的持续抽采,且抽采能力较为分散,难以保证治理效果。针对Y型通风连续回采工作面采空区瓦斯治理难题,以东峰煤矿3202工作面为工程背景,提出一种跨工作面采空区瓦斯抽采技术。在相邻工作面的回风巷内施工定向长钻孔至采空区顶板断裂带,定向长钻孔抽采管路在工作面回采后无需撤管,可持续抽采采空区瓦斯,最大限度降低采空区及其顶板断裂带瓦斯存量,形成跨工作面,对采空区瓦斯进行抽采,减少了相邻采空区积聚瓦斯,有效防止顶板大面积垮落时采空区瓦斯突然扇出带来的瓦斯灾害。试验结果表明:跨工作面钻孔距离巷道顶板30~40 m,跨工作面定向长钻孔终孔位置在水平方向上距轨道巷20~40 m时抽采效果理想;施工定向长钻孔至采空区顶板断裂带,持续抽采采空区瓦斯,挡矸架内的瓦斯体积分数由0.67%降至0.22%,回风流瓦斯体积分数由0.47%降至0.18%,回采期间3202工作面瓦斯体积分数保持在0.6%以下。跨工作面采空区瓦斯抽采技术为采空区的瓦斯抽采方式提供了新思路。

长壁工作面采空区气体流动场瓦斯运移规律研究与实践

本文简要介绍了CFD技术及其在采空区瓦斯运移规律研究的应用概况,描述了利用CFD商业软件FLUENT建立长壁采煤工作面采空区瓦斯运移模型的过程;重点介绍了大兴矿N1405工作面和晓明矿N2410工作面的三维CFD模型及主要模拟结果。

利用综采放顶煤液压支架实现长壁工作面采空区充填系统的研制与应用

随着煤炭资源的逐渐减少,煤矿开采企业都在寻求如何最大限度的开采矿山内煤炭资源,从而来提高煤炭资源开采率,以求减少资源浪费情况的出现。在此背景之下,综采放顶煤技术应运而生,迅速的成为了现阶段煤炭资源开采效率最高的采煤技术,并在国内得到了广泛的应用。笔者结合实践工作经验,在本文中对综采放顶煤在我国的发展以及其液压支架的施工技术进行论述,并通过综采放顶煤方法中的液压支架技术实现对矿井内长壁工作面采空区充填系统的研制与应用进行了探讨。

倾斜长壁综采工作面采空区涌水治理系统研究及应用

为解决倾斜长壁综采工作面采空区涌水难排出、易形成水煤,水煤进入运输系统易造成机械事故、甚至人员伤亡事故的问题,在现场生产实践的基础上,研究总结了倾斜长壁综采工作面涌水治理系统。通过现场应用,该涌水治理系统较好地解决了倾斜长壁综采工作面内积水难以排出、仰采工作面巷道积水不易导出、下部巷道煤泥处理等问题,保证了矿井安全顺利生产。

三维物理模型在长臂采煤工作面采空区通风研究中的应用(英文)

煤矿长臂工作面采空区中的风流分布对危险区域识别起到重要作用,并且受到上覆岩层垮落效果和井下通风方式影响巨大。为了探究U型通风工作面采空区中风流分布,在相似比为1∶300的物理模型中开展了实验研究。该物理模型主要由4部分组成:开采系统、由相似模拟材料堆砌的上覆岩层、通风系统和数据采集系统。随着模型开采和上覆岩层垮落,在采空区形成后引入示踪气体。通过预埋的监测管路测试模型中示踪气体在各点的浓度,从而得到示踪气体浓度分布图。该实验平台和研究方法通过相似材料和模拟开采系统可以获取较为合理的物理上覆岩层和长臂采空区模型。通过示踪气体手段可以得到可视化的采空区风流分布。通过改变通风方式,该系统可应用于针对其他不同通风条件下采空区风流状况研究。

利用综采放顶煤液压支架实现长壁工作面采空区充填系统的研制与应用

文章介绍了国内外采空区充填技术基础上的综采放顶煤支架结构与工作过程,提出了利用综采放顶煤支架吊挂SGB型刮板运输机进行长壁工作面采空区矸石充填开采的概念,并结合铁煤集团下属各煤矿采区工作条件,研制了综采放顶煤支架充填系统,取得了控制采空区沉陷的良好效果。

大采高长工作面采空区煤炭自燃“三带”划分及注氮效果研究

以某煤矿厚煤层长距离工作面采空区实际情况为背景,采用现场实测法监测采空区不同范围O2、CO、CO2及CnHm(烷烯烃类)等气体浓度,通过整理分析得到采空区不同深度范围上述各类参数的变化规律,并研究得到采空区遗煤"三带"范围。在此基础上,利用数值模拟软件对采空区注N2效果进行模拟分析,得出在注N2口附近及采空区深部注N2效果明显,通过对不同深度位置设置注N2口的模拟,得到最佳注N2口距离工作面10~20 m。

坚硬顶板工作面采空区见方阶段动压显现规律及防治技术

工作面在见方时期,覆岩活动剧烈,易引起动压显现。基于微震、矿压数据及现场动压显现现象,对坚硬顶板工作面见方阶段动压显现规律进行了研究总结,并对采取的爆破断顶防治技术的效果进行了综合评价。研究结果表明:在工作面一次见方时期,动压显现最为剧烈,工作面见方超过三次之后,见方时期的动压显现基本消失;爆破断顶能够明显降低工作面见方时期的动压显现强度。

长壁留煤柱采空区系统荷载传递效应研究

为研究长壁留煤柱采空区系统荷载传递规律,采用改进矩阵力法并结合数值模拟对煤柱群-顶板结构荷载传递规律进行研究。以某煤矿长壁留煤柱开采为例,采用改进力法,即支反力F取代等效弯矩Xn,建立了煤柱群-顶板力学模型;结合数值模拟研究局部煤柱承载力衰减对临近煤柱承载力影响规律,以及煤柱群-顶板整体系统塑性区域扩展和应力分布规律。结果表明:1)随局部煤柱承载力衰减,荷载逐渐转移到周围煤柱之上,临近煤柱分担荷载最多,相隔煤柱受到的影响较小;2)若相邻煤柱因转移荷载而压溃,则荷载将进一步向外转移扩散,影响煤柱顶板系统整体稳定性;3)荷载转移率是影响煤柱群-顶板结构稳定性的重要因素,当各个煤柱承载力较为均衡时,荷载转移率较高,与力法分析结果相近。当转移荷载过大时,顶板围岩也参与到分担转移荷载的工作中,顶板围岩系统稳定性影响非常大,很可能在未导致临近煤柱失稳时,该处局部顶板已经发生了垮落,对整体稳定性产生威胁,这不但与荷载转移率有关,也与顶板围岩性质密切相关,也是继局部煤柱失稳后威胁煤柱群-顶板整体系统稳定的原因所在。

浅埋房式采空区下煤层长壁综采矿压规律研究

根据温家梁三号煤矿地质生产条件,采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法,分析了浅埋房式采空区下综采长壁工作面矿压规律。结果表明:工作面充分采动后覆岩呈现冒落带与裂隙带的"两带"发育特征;在工作面来压期间出现顶板沿支架前方煤壁处切落现象,台阶下沉量高达1.0m,在地表形成断裂地堑。

浅埋煤层房柱式采空区下长壁开采矿压显现特征

以鄂尔多斯地区浅埋煤层房柱式采空区下煤层长壁开采为主要研究对象,通过理论分析、现场矿压实测等方法,得出房柱式采空区上部覆岩在一定的采高范围内存在叠合梁结构,并且上位基本顶结构为固定梁,下位基本顶结构为悬臂梁,房柱式采空区煤柱及以下顶板构成直接顶;在上位固定梁的回转力矩作用下,下位悬臂梁周期性折断,其动载荷通过房采区煤柱传递给采场支护结构。上位悬臂梁与下位悬臂梁失稳的不同周期性,会引起工作面周期来压的不等距和来压强度的不等强性,是长壁采场支架失稳的主要原因。

长壁采煤工作面瓦斯涌出量影响因素实测研究

为提高长壁采煤工作面瓦斯涌出量预测的准确性,通过对工作面长度、煤层及采空区瓦斯分布以及上下邻近层瓦斯含量等方面分析,得出了不同长度工作面瓦斯涌出量的预测公式。以恒泰煤矿300 m长的长壁开采工作面为例,根据该工作面的实际参数,预测出了不同推进速度下工作面的瓦斯涌出量情况,这为该矿合理选择通风系统及瓦斯综合治理提供了依据。

长壁工作面瓦斯抽采技术优化研究

以胜利煤矿为试验矿井,对1306采煤工作面的瓦斯抽采技术进行研究,提出了瓦斯抽采钻孔优化方案,运用回归分析手段对优化后采集的瓦斯数据进行统计和分析,并评价系统优化后瓦斯抽采效果。现场工程实践表明,通过在开采煤层中布置顶板和底板高(低)位钻孔同时抽采本煤层和上下邻近层卸压瓦斯后,1306采煤工作面瓦斯抽采率达到了37.6%~80.7%,瓦斯浓度降为0.36%~0.38%,满足了矿井安全生产要求。

极近距离煤层刀柱采空区下走向长壁开采的探讨

通过对 4 0 4 1工作面顶板压力观测及老顶岩梁运动的分析 ,对在极近距离煤层刀柱采空区下进行长壁回采的工作面支承压力显现和顶板活动规律进行了探讨 ,总结了刀柱采空区下长壁工作面的开采经验。

长壁采空区采动孔隙的采厚效应研究

针对长壁采空区空隙分布存在的问题,通过相似模拟实验、理论分析,得到了采厚分别为6、8、12 m时,长壁老采空区压缩区和拉伸区采动孔隙分布的采厚效应,当采厚由6 m增长到8 m再增长到12 m,压缩区垮落带采动裂隙碎胀系数及孔隙率随采厚增加先增大后减小,但总体上采动裂隙碎胀系数趋于1.1,孔隙率趋于0.1。压缩区断裂带孔隙率接近0.05;拉伸区不仅存在裂隙,还存在孔洞,切眼及停采线处的孔洞,随采厚增加,孔洞体积出现先增加后减少的现象。断裂角延伸带,随采厚增加,孔洞数目增加,孔隙率明显增加。关键层下离层空间只有当采厚达到一定厚度,导水断裂带发育到关键层下并且停滞才会在此形成离层孔洞。最后推导出了长壁老采空区拉伸区孔隙率或空隙体积与煤层采高、距煤层高度、综合碎胀系数、关键层的挠度相关。

近距离煤层采空区下长壁开采巷道布置及支护分析

阐述了近距离煤层采空区下长壁开采巷道布置方案,并通过理论分析、计算,确定了其巷道支护方式,在实践中验证了方案的可行性。