不同开采条件下采动力学行为研究

通过分析3种典型开采条件下(放顶煤开采、无煤柱开采与保护层开采)工作面支承压力分布规律,揭示了采动影响下工作面前方煤体支承压力峰值大小及位置的采动力学特征,获得工作面前方煤体所承受的采动力学应力环境条件,据此进一步开展了不同开采条件下煤体采动力学行为的实验研究。通过升高轴向应力的同时降低围压的方式来模拟长壁工作面前方垂直应力和水平应力,获得了3种典型开采条件下煤体破坏全过程的采动力学行为和应力集中系数,以及不同开采条件下煤体破坏时的支承压力、水平应力、变形等的差异,同时揭示了工作面前方煤体的采动力学行为与开采条件的关系。

铜坑矿92#矿柱群Ⅱ采区大规模高效回采技术研究

由于历史的原因,在铜坑矿三大矿体重叠的区域出现了一些四面环绕冒落体的盘区采场,此类采场开采技术难度大,存在诸多安全隐患。以92#矿柱群Ⅱ采区作为试验采场,通过充分利用已有工程,并结合四周采空区冒落情况合理布置新工程,运用诱导式崩落法实现了Ⅱ采区的大规模高效安全回采,并及时消除了地压活动,为铜坑矿其他类似开采技术条件的采场提供了参考。

急斜煤层浅部矿震机理及防治

为了防治急斜煤层浅部综放开采出现的矿震灾害及深刻理解其机理,采用物理相似模拟实验进行了研究。研究结果表明,急斜煤层浅部矿震机理为单个煤柱失效后,进而引起采场煤柱连锁失稳,最终导致巨厚覆岩大面积垮落,产生矿震,其本质是空间结构失稳造成,由此提出"空间结构破坏型矿震"观点;结合生产实际,提出控制此类矿震的关键在于控制综放段上覆浮矸厚度,留设足够厚度的隔离煤柱和提前预爆破顶板的防治措施。

姑山矿业公司后和睦山矿段开采方案研究

根据马钢姑山矿业公司后和睦山矿段的矿床开采技术条件,确定无底柱分段崩落与诱导冒落相结合作为和睦山矿体首采段的采矿方法,双工作面回采诱导冒落法为其采矿方案。采用较大结构参数(-150 m分段采场结构参数为15 m×12.5 m,-162.5 m分段采场结构参数为12.5 m×12.5 m)与诱导冒落技术,确定了采准工程施工顺序和回采顺序并进行了试验采矿工程,对松软矿岩采准巷道提出掘支技术措施,保证了采矿工作的顺利进行。

多空区层状矿体诱导冒落机理及拉底方案优选

基于诱导冒落法提出了多空区层状矿体的回采方案,使用3DEC软件对诱导冒落机理及规律进行了研究.同时设计了4种不同退采顺序的拉底方案,并对其冒落效果进行了模拟.结果表明,矿柱尺寸越小、周边空区数量越多,矿柱越容易因应力集中而产生裂纹,当其裂纹与矿体层理面贯通时矿体便会冒落;当把拉底工程布置在最易破坏的矿柱下方并以其为中心向四周不断扩大拉底面积时,能够使矿体在最短时间内发生持续、稳定的冒落,从而可实现多空区矿体的安全高效回采.

MSDAS-GIS在金属矿山开采沉陷预测中的应用

针对北洺河覆层岩石整体性差的特点,将概率积分法和组件技术开发的MSDAS-GIS系统应用于采用无底柱分段崩落法的金属矿山中。通过GIS建模全面反映矿区的三维地理、地质信息及其内在属性。利用GIS强大的空间分析和图形显示功能对预测结果进行分析和处理,并直观地反映出开采沉陷对周围环境的影响程度及范围。通过与实际情况的对比分析,验证了预测方法的适用性。

区域采动裂隙实测与演化模拟

为揭示唐山矿T2291面周边区域采动裂隙的演化规律,采用现场实测与离散元模拟方法,观测分析中硬顶板中离层成组渐次发展并集中形成的现象.根据拉、剪裂隙的形成机制,提出UDEC后处理的"两带"划分标准.研究结果表明:竖向贯通的BOUNDARY线表征冒落带、OPEN线表征裂隙带,可与实测高度相互印证;T2291周边10~30 m的隔离煤柱不能阻断周边采空区的瓦斯汇入,区域三维鞍形裂隙区的客观存在,是单孔巨量瓦斯抽放得以实现的重要机制,为中硬煤系地层中大间距布孔抽采瓦斯提供了成功范例.

冲沟地貌近距下位煤层综放面进出煤柱期间顶板结构稳定性研究

针对冲沟地貌条件下近距离煤层群下位煤层综放面进出煤柱期间矿压显现剧烈问题,以上榆泉煤矿9^(#)、10^(#)煤层为工程背景,采用数值模拟方法分析了上位9^(#)煤层遗留煤柱集中应力的分布规律,探究了下位10^(#)煤层综放工作面进出煤柱期间采动应力与煤柱集中应力的叠加效应,结合工作面进出煤柱顶板结构模型,明确了顶板结构失稳方式为回转失稳与滑落失稳,回转角度与岩层断裂度为失稳的关键影响因素,针对顶板块体破坏方式提出煤柱下掘进工艺巷和减小采厚两种的进出煤柱期间压架灾害防治措施。可为冲沟地貌近距离煤层开采顶板控制与灾害防治提供借鉴。

冒落群赋存条件下特大型水平矿柱采矿技术研究与实践

冒落群赋存条件下特大型水平矿柱的开采,在国内外也没有先例,引起了国内各大研究院所、高校及同行专家的高度重视与关注。金川二矿区结合多中段大面积连续开采实际,联合国内多家知名研究院所对此进行了研究,通过特大型水平矿柱开采稳定性研究、研究卸压开采工艺、优化冒落区采矿、实施探眼预警、开展高效充填研究与实践及探索实践安全管理新途径,创新了底部存在大面积不连续冒落群水平矿柱的安全高效、高回收率、低成本的采矿管理模式,为深部采矿中段水平矿柱的安全回采提供了参考与借鉴。这是我矿矿产资源可持续开发的发展之路,也是对金属矿山所面临的矿石底柱回采工艺研究的有益探索与补充。

近距离房柱采空区下长壁采场顶板垮落特征研究

为了研究近距离房柱采空区下长壁采场覆岩随时间变化的渐进破断过程和采动裂隙的发展演化规律,以唐山沟煤矿某工作面为工程试验背景,采用物理相似模拟、顶板下沉梯度分析和图像增强算法方法研究了11-2煤房柱式开采后下部近距离的12煤长壁采场顶板岩层破断垮落及裂隙扩展情况。通过实验观察,并从能量释放的角度对岩层运移变化进行分析,结果表明:在近距离房柱采空区下,采用长壁回采工艺时,上部煤柱随时间变化产生破裂失稳,上覆岩层的能量以周期性的方式积累和释放,同时,每隔一个大的周期,有较大能量的突然释放。在此过程中,长壁采场顶板裂隙发育明显,裂隙扩展迅速,裂隙易与上部房柱采空区煤房导通,加速煤柱失效,并形成导水通道。

深井动压巷道群围岩应力分析及煤柱留设研究

为了深入研究深井动压巷道群及其硐室围岩应力分布及其变形破坏特征,基于采动支承应力在煤层底板及前方的传递规律,采用FLAC数值模拟软件对不同开采条件下深部集中动压巷道围岩进行了模拟分析,结果表明深部集中巷道群在单侧工作面开采保留80m煤柱时,受采动影响不大.而两侧先后回采后,巷道群位于开采形成的孤岛煤柱内,受集中采动应力叠加影响,应力集中系数增大,巷道破坏程度加强,同时岩性的不同对巷道稳定性也有很大的影响.对于未采工作面提出了合理的煤柱尺寸,成功的指导了工程实践,为类似条件下的巷道群围岩控制和提高煤炭回收率具有借鉴和指导意义.

崩落法采动地压环境下采场进路断面形状及尺寸动态优选

龙首矿西二采区无底柱分段崩落采矿法采场仅可布置4个回采分段,由于各分段采动地压及采矿需求各不相同,回采进路采用单一的断面形状和尺寸很难满足实际采矿需求。为了实现各分段矿石的安全高效回采,采用数值模拟方法对无底柱分段崩落法开采过程的采动地压演化规律进行了研究。结果表明,随着崩落法采场逐分段开采,采场地压呈现出水平压力增加、竖向压力减小的规律。继而根据采动地压变化规律,对采场中4个分段的进路断面形状及尺寸进行了研究,得出结论为首采分段和最末分段推荐采用高×宽为4.2 m×4.4 m的直墙半圆拱进路,第二和第三分段推荐采用高×宽为3.8 m×4.4 m的直墙三心拱进路。最终,将研究结果用于现场生产实践,在确保采场稳定性的同时,使分段矿石回采率达到了103%,贫化率仅为8.5%,采场月产能达到8万t。