冲击地压矿井近距离煤层被保护层工作面布置方法研究

保护层开采是防治煤矿冲击地压灾害的有效手段,被保护层内工作面的位置对于保护层的防冲效果至关重要。针对冲击地压矿井被保护层工作面位置的量化确定问题,以葫芦素煤矿近距离煤层为研究背景,建立了半无限平面体受垂向载荷模型,理论分析了被保护层煤体高应力区分布特征,将被保护层工作面的布置方案问题简化为工作面最佳水平错距的选择问题,提出了基于层次分析思想的最佳水平错距优选方法,即:构建最佳水平错距的AHP结构模型,求解各因子层相对于目标层的权重矩阵,建立FLAC2D数值模型并求解水平错距取值范围,加权计算得到取值范围内的最佳水平错距。研究结果表明:①被保护层煤体存在一侧采空煤体区、两侧采空遗留煤柱区以及应力恢复区3处高应力区,以及2处呈对称分布的应力降低区;②对主要巷道掘进、维护及工作面回采有利的水平错距取值范围分别为50~75 m、80~140 m和40~100 m;③基于AHP分析方法,确定对主要巷道的掘进、维护以及工作面回采综合有利的水平错距为60 m。研究结果可为冲击地压矿井近距离煤层被保护层工作面的布置提供依据和方法。

大埋深高承压水双层结构底板破坏机理及应用研究

平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源,近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度,一旦扰动隔水层内L5弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道,影响工作面底板安全稳定。为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型,推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解;然后通过自主设计的孔隙水压力(弹簧)和地层有效应力(千斤顶)协同工作的相似模拟试验平台,基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征;最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己_(15)-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测。结果表明:采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己_(15)-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为16.59 m;相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端,具有明显滞后破坏特征,最大破坏深度为17.8 m,工作面推进159.9 m进入充分开采后,底板应力逐渐恢复;现场实测结果显示底板岩体在工作面前方7.9 m出现压剪滑移破坏,工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏,底板最大破坏深度介于16.5~18 m。现场实测与理论计算和相似模拟试验结果较为吻合,研究成果有利于推动大埋深、高承压煤岩层开采底板水害防治技术的进步。

坚硬顶板、保护层工作面合理长度的确定

淮南矿业集团张集煤矿东一9-1煤11129工作面为二水平保护层首采工作面,该工作面下向保护该采区8煤、6煤工作面开采,本文从保护层开采范围、设备配套、砂岩顶板强制放顶等方面研究得出了工作面合理长度,为该工作面安全高效开采提供技术与安全保障。

复杂条件下近距离煤层群瓦斯综合治理技术研究

中兴煤业属近距离煤层群开采,回采的3203工作面因上下临近层卸压瓦斯涌入制约了工作面的安全高效开采。在前期瓦斯治理难以满足生产及巷道布置现状下,实施了非等长保护层开采试验及“两堵一注”注浆封孔技术。通过考察印证了在低透气性近距离煤层群的复杂条件下时,优先开采关键保护层是区域治理首选途径,形成了复杂条件下低透气性近距离煤层群“开采保护层、底抽巷穿层预抽近距离煤层群掩护煤巷条带、回采区域顺层钻孔预抽”的消突模式。

上保护层开采双工作面卸压数值模拟

为了研究上保护层双工作面开采后被保护层的卸压保护情况,结合祁南煤矿82采区上保护层顶底板岩层物理力学参数和地质特征,采用FLAC 3D软件模拟了上保护层双工作面6123与6125推进过程中应力场和变形场的演化特征,获得了被保护层7225与7227工作面最大主应力和变形随上保护层双工作面推进的变化特征;并根据《防突细则》中应力卸压与变形保护准则,确定其走向方向与倾斜方向的卸压范围.结果表明:上保护层6123与6125双工作面上(下)边界的卸压角分别为71.3°(77.4°)、75.8°(73.4°);沿走向方向的卸压角均为64.5°;数值模拟值与《防突细则》理论参考值基本一致,且均在实测的有效卸压范围内,采用数值模拟方法研究上保护层双工作面的卸压保护范围是可行的.

近距离倾斜煤层群上保护层开采对沿空留巷的影响研究

为研究近距离倾斜煤层群上保护层工作面开采布置对被保护煤层工作面沿空留巷的影响,以崔家寨煤矿1112工作面地质条件为工程背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟和工业性试验等方法,对上保护层工作面卸压保护合理布置方式进行了研究。结果表明:上保护层采空区下方底板整体应力值较低,其下侧实体煤较上侧实体煤下方底板应力值要高;上保护层工作面布置于被保护工作面沿空巷道上方时能够更好的对沿空巷道围岩起到卸压效果。将优化后的上保护层工作面布置方式应用于1114工作面回采期间,现场液压支架工作阻力和沿空巷道围岩矿压监测数据证实了优化后的方案能够有效控制巷道围岩变形,改善沿空侧1114轨道平巷的围岩应力环境,提高沿空留巷服务期的安全性。

汾西中兴煤业1207保护层工作面初采初放瓦斯治理研究

汾西中兴煤业保护层采煤工作面在初采初落时瓦斯涌出量大,采用U型的通风方式解决工作面瓦斯超限问题,确保工作面正常生产。随着工作面的向前推进,老顶的悬顶面积越来越大,达到一定跨度时,老顶会突然冒落,压出大量瓦斯,容易引起瓦斯超限和瓦斯事故。本文介绍了汾西中兴煤业1207保护层工作面采用本煤层顺层钻孔、上隅角埋管抽放、高抽巷和顶板走向高位裂隙带定向长钻孔抽采技术,圆满地解决了初放期间的顶板管理和瓦斯问题,取得了较好的安全效益。

中保护层采煤工作面综合瓦斯治理技术应用

针对煤层群赋存条件下的中保护层综采工作面瓦斯治理难题,通过大湾煤矿X10902工作面瓦斯涌出采用分源预测法进行分析,掌握工作面开采层、上下邻近层的瓦斯涌出来源及涌出特征,按分源治理的原则采取了有针对性的瓦斯治理技术,形成了一套立体式瓦斯治理体系,在该采煤工作瓦斯治理实践中取得了显著效果,工作面瓦斯抽采率超过90%,彻底消除了工作面瓦斯超限发生。

平沟煤矿1606回采工作面突出危险性分析

为了掌握平沟煤矿1606回采工作面的突出危险性程度,采用对相关科研单位研究成果、保护层开采防突效果、巷道瓦斯排放卸压宽度以及现场验证测试瓦斯含量数据等方面的分析和计算,综合分析了1606回采工作面的突出危险性,保证了1606回采工作面的安全回采。