Overburden fracture evolution laws and water-controlling technologies in mining very thick coal seam under water-rich roof

Considering the danger of water inrush in mining very thick coal seam under water-rich roof in Majialiang Coal Mine,the universal discrete element(UDEC)software was used to simulate the overburden fracture evolution laws when mining 4#coal seam.Besides,this study researched on the influence of face advancing length,speed and mining height on the height of the water flowing fractured zones(HWFFZ),and analyzed the correlation of face advancing length and change rules of aquifer water levels and goaf water inflow.Based on those mentioned above,this research proposed the following water-controlling technologies:draining the roof water before mining,draining goaf water,reasonable advancing speed and mining thickness.These water-controlling technologies were successfully used in the feld,thus ensured safely mining the very thick coal seam under water-rich roof.

煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究

针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时,巷道底部承受的挤压力较大,而顶部围岩承受的拉伸力较大,由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式,利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动,使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域,降低表层围岩的应力集中程度。同时,利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩,形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力,并转移到支护结构,起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验,结果显示:使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低,巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%,底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升,表面位移收敛严重。由此可得,围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿,均取得了显著效果。

超长大采高回撤通道破坏特征及主被动协同控制技术

针对超长大采高工作面预掘回撤通道大变形失稳导致巷道破坏、设备回撤受阻等安全问题,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,基于回撤通道破坏特征分析,提出“控顶固帮”主被动协同控制技术。建立了超长工作面采动支撑压力顶帮联合失稳力学模型,基于超长大采高顶板断裂位置与围岩稳定关系,揭示回撤通道破坏机理。利用UDEC数值模拟对超长大采高回撤通道区域环境进行验证,提出了“实时断顶+垛式支架+锚杆索”协同控制方案,保障回撤通道稳定。该技术在黄玉川煤矿226_(上)03综采工作面回撤通道成功应用,监测结果表明:工作面贯通后,回撤通道顶板下沉量为75.6 mm,底板鼓出量95.7 mm,两帮变形量103 mm,变形量小、支护效率高、成本低,实现了黄玉川煤矿超长大采高工作面回撤通道稳定安全高效的目的。

基于覆岩破断特征的极薄煤层工作面支架工作阻力确定

延安子长矿区极薄煤层分布广泛,因赋存煤炭为稀缺配焦煤,回采价值较高,但该矿区未有过开采极薄煤层的先例,开采过程中面临支架选型不合理的问题,且国内在该方面的研究成果较少,因此,以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景,通过数值模拟、理论分析等研究了极薄煤层综采工作面顶板覆岩结构破断特征及其演化过程,建立了采场顶板岩梁断裂前后力学解析模型,获得了极薄煤层综采工作面直接顶周期破断距,确定了合理支架工作阻力。结果表明:极薄煤层工作面开采初期顶板垮落后会较快的对上覆岩层形成支撑,至顶板极限跨距后,直接顶与基本顶周期破断,且基本顶破断位置位于直接顶破断线前方,两者间存在离层空间,共同回转下沉;工作面液压支架主要受直接顶回转载荷作用,其作用载荷为3 980.89 kN,确定支架选型为ZZ4000/6.5/13D四柱支撑掩护式液压支架;现场应用后,可以有效发挥支架支护性能,满足采场围岩控制要求。研究成果为国内极薄煤层开采工作面支架选型提供了一定的参考。

动压影响区松软留顶煤巷道支护技术研究

厚煤层开采工作面回采巷道断面普遍较大,随着矿井采掘深度和开采范围的不断增大,回采巷道围岩控制难度增加,这就需要做好动压巷道围岩变形控制。本文以某煤矿11307回顺为研究对象,分析动压影响下松软留顶煤巷道围岩变形特征及影响因素,并提出具体支护方案。总体来说,采用锚杆索、注浆、钢筋托梁及金属网组合支护顶板,采用锚杆索、金属网组合支护巷帮。工程应用后,11307回顺巷道位移变形量较小,可满足使用需要。

超长工作面大采高矸石充填技术研究与应用

以新巨龙煤矿2304工作面为工程背景,通过对3上煤层顶底板岩性分析,确定液压支架高度为2.3~3.8 m,支架工作阻力为10500 kN,结构形式上确定为前后铰接顶梁、双连杆机构;通过有限元分析对支架结构进行优化,改变了局部应力集中现象,同时提高了液压支架的可靠性,延长使用寿命;以工作面日推3刀计算矸石返矸量,结合矿上实际生产需求确定后部刮板输送机型号为SGZ800/1400;简要概述了工作面整体布局,采煤工艺为端部斜切进刀,充填矸石来自工作面夹矸和掘进矸石,工艺采用采一充一。通过对推进进度以及返矸量数据进行统计分析,计算得出充填率为75%;地表累计最大下沉量为68 mm,地表控制效果较好;巷道整体变形不明显,且顶板岩梁未破断;浅部最大离层量44 mm,深部离层量42 mm,顶板离层量相对较小;通过采用电液控系统对支架阻力进行实时监测处理,工作面整架平均工作阻力达12074 kN,平均支护强度0.85 MPa,工作面支架受顶板压力较弱。

深部开采复合顶板巷道围岩支护技术研究

为研究深部开采复合顶板巷道围岩支护技术,以火烧铺矿260303轨道巷为工程背景,分析复合顶板巷道破坏原因,提出深部开采复合顶板巷道围岩支护技术方案。结果表明:通过优化断面形式联合锚索-长短锚杆耦合支护的多级围岩支护方案,可提高巷道断面承载强度及锚杆索的联合支护作用,现场监测顶板下沉量仅为48 mm,两帮移近量稳定为34 mm,表明围岩控制效果较好,能够保证工作面安全生产。

过厚煤层综采工作面顶板支护技术研究与应用

过厚煤层综采工作面顶板支护技术对于煤矿的安全高效生产至关重要,综合分析了煤矿常用的支护技术,并针对存在的问题提出了相应的解决措施。通过优化支护结构设计、改进顶板管理策略、引入先进支护材料等手段,提高了支护结构的稳定性和工作面的安全性,最后将其应用于实际工程中,证明了该支护方式的有效性。

黄泥夹层灰岩顶板回采巷道支护技术研究

为进一步探究黄泥夹层灰岩顶板回采巷道的支护技术优化路径,结合实际案例,通过仿真分析确定了黄泥夹层灰岩顶板回采巷道存在的风险因素,确定采用锚索网联合支护形式对其进行针对性优化,并确定了支护技术的参数与整体支护方案。对支护效果进行现场测试,结果显示,本次支护方案在降低顶底板位移方面发挥了显著效果,证明了该支护技术的可行性。

深井高应力超前工作面爆破切顶卸压护巷加固技术研究

以赤峪煤矿C1205工作面地质条件为背景,分析了超前支承压力影响范围,提出了在工作面主动超前卸压与大巷加固相结合的巷道围岩控制技术,对比分析了工作面超前切顶卸压与不切顶对大巷的保护作用,设计了超前切顶参数及大巷加固方案。结果表明:超前工作面爆破切顶人为构造“准裂隙面”,可有效减弱超前支承压力向大巷的传递,工作面回采超前支承压力集中程度降低,距离停采线最近的输送机下山两帮变形量降低47%,顶底板变形量降低43%,取得了较好的卸压效果。采用该技术后,深井高应力工作面回采引起的大巷失稳问题得到有效解决。

极近距离煤层下伏回采巷道围岩控制技术研究

针对极近距离煤层下伏巷道支护难度大的问题,采用数值模拟、理论分析、现场实践相结合的研究方法,开展极近距离煤层开采底板下伏巷道围岩稳定性控制技术研究,得出:极近距离煤层开采底板下,将下伏回采巷道相对上覆残留煤柱中线错开12~16 m距离布置,有利于下伏回采巷道支护稳定,并在此基础上提出锚杆+金属网+金属棚架的联合支护方案,应用效果良好,为类似条件下的巷道支护提供了有意义的参考。

煤矿综放工作面顶板支护安全管理研究

在煤矿开采中,综放工作面顶板容易出现下沉、断裂及支架下滑等诸多安全隐患,为确保煤矿开采的安全稳定性,煤矿企业需要加强对工作面顶板的安全管理工作。基于此,以一煤矿713下05工作面为研究对象,通过监测该工作面矿压情况,为顶板的管理工作提供技术参数支持。结合工作面顶板所需支护强度,科学选择支架型号,并针对不同条件下的顶板情况,提出了相应的安全管理对策。

煤矿采煤工作面顶板事故原因及防治措施

通过分析煤层顶板的不稳定性和工作面开采过程中的突出地应力,揭示了顶板事故原因,讨论了顶板事故对矿工生命安全和矿山生产经济的影响,强调了问题的紧迫性。在防治措施方面,提出了改进矿山设计、加强采煤工艺管理以及优化支护技术等策略。采取这些措施能够有效减少顶板事故的发生。最后,总结了研究结果,强调了防治措施的重要性。

煤矿采掘工作面顶板管理的研究

针对煤矿采掘工作面的顶板管理问题,首先总结了国内外的研究现状、技术方法和管理问题;然后深入探讨了煤矿顶板的稳定性和支护技术,包括岩层特征、评估方法、支护材料及结构设计,提出了顶板管理的优化策略,该策略涉及安全开采、环境保护、经济管理、人员培训和技术推广等方面;最后总结了顶板管理存在的不足之处,并指出未来的研究方向,强调了新技术应用和跨学科研究的重要性,以期提升煤矿顶板管理水平,并促进煤矿的可持续发展。

煤矿厚风化煤层区回采巷道支护技术探究

为探究厚风化煤层的安全稳定开采,从回采巷道支护技术的角度着手,针对某煤矿厚风化煤层开采工作中的风险问题,对其支护技术进行优化设计,主要以“直墙拱形”断面全锚索支护形式进行支护作业。从实际应用测试结果来看,针对厚风化煤层的回采巷道支护技术具有一定的技术优势与可行性,预计其在今后的类似场景下也将具有一定的应用价值。

综采工作面过陷落柱支护技术

基于盛泰煤矿15203工作面过X4陷落柱期间,回采煤柱垮落严重,导致工作面推进速度慢,陷落柱区支架阻力大、支架出现陷底现象,盛泰煤矿通过技术研究,对陷落柱区顶板及围岩采取"铺设柔性纤维网+顶梁架棚搭顶+水力膨胀锚杆"联合支护技术,通过实际应用效果来看,采取联合支护技术后有效控制了陷落柱区顶板破碎现象,取得了显著应用成效.

急倾斜煤层回采参数研究

近年来由于煤炭资源的不断开采,矿井深度增加导致煤层地质条件不断恶化,尤其是急倾斜煤层的回采工作,对开采工艺有着极高的要求。结合当前急倾斜煤层开采工艺现状,通过分析急倾斜煤层回采参数,提出一种新型斜坡短臂采煤工艺,为该类复杂型煤层的开采提供借鉴。

深埋薄基岩厚煤层工作面开采论证与液压支架选型研究

为保障深埋薄基岩厚煤层工作面安全高效生产,本文结合郭屯煤矿三采区地质条件,从安全、技术、环境和经济方面对采煤工艺进行了四位一体化的分析论证,并对液压支架进行选型,利用数值模拟软件验证了工作面液压支架设备配套的可行性。研究结果表明:薄基岩厚煤层工作面采用一次采全高采煤工艺相较于放顶煤工艺具有良好的的经济效益;工作面选用基本液压支架为ZY13000/28/63D型支架能够满足工作面的正常回采要求。深埋薄基岩大采高综采面设备配套将为矿井的安全高效生产提供保障。

煤矿综放工作面矿压显现规律与切顶压架预警指标分析

煤矿特厚煤层综放开采时受技术装备等条件限制,放顶煤时由于顶板松散程度较高难以形成稳定结构,导致工作面顶板更容易大面积切落,瞬间冲击支架,损坏液压支架结构,严重影响矿井安全高效生产。以不连沟煤矿F6218综放工作面为工程背景,通过实测数据分析了工作面支架初撑力、安全阀开启情况及工作阻力频率等支架基本工况,揭示了工作面矿压显现规律,建立了适合该矿的切顶压架灾害预警指标体系。结果表明:不连沟煤矿预警指标界限分别为循环增阻率40 kN/min、安全阀开启率50%、动载系数1.4、活柱下缩量500 mm、支架前柱不低于25 MPa,前柱合格率不低于90%;后柱不低于20 MPa,后柱合格率不低于90%。

铁路下厚煤层条带式矸石充填开采技术应用

为有效回收矿井永久煤柱,缓解矿井资源紧张局面,以大宁煤矿地质条件为背景,采用现场试验方法,对厚煤层条带式矸石充填开采技术进行了研究与应用,确定了条带式支巷掘进与充填开采方案,设计了矸石充填工艺流程、矸石膏体充填材料配比以及掘进支巷支护方案。目前已完成两条支巷的掘进充填作业,根据地表下沉观测结果,各测点均未出现变形,因此该开采方案具有较好的可行性。