分层开采下分层沿空留巷围岩控制技术应用研究

为解决留煤柱巷道易发生应力集中后难以控制的问题,以古汉山矿为背景,采用理论分析、现场试验等方法,提出下分层沿空留巷技术。研究表明,下分层工作面假顶上存在完整且较大的块体结构是导致留巷压力大的主因,为此提出密集钻孔切顶技术,并确定切顶高度、角度、孔间距等参数;采用锚索梁对其顶帮结构加强支护;实施后留巷段顶板下沉356 mm、两帮收缩656 mm,滞后采面110 m后基本不再变形,经简单修复后能满足接替工作面开采要求。

穿越采空区巷道施工层位选择及支护参数优化

为弥补基建矿井的前期投资,部分煤矿对井筒近距离煤炭资源进行回采,从而导致矿井生产采区需要穿越近处已采煤层采空区。新采区大巷布置需穿越采空区,巷道围岩变形控制难度增大,新采区大巷布置层位及支护参数亟待深入研究。运用理论分析的方法对淮南某矿穿西一采区11-2煤及13-1煤采空区巷道布置层位进行研究,得出最佳距离为距上覆13-1采空区底板12~15m层位,并进行巷道围岩支护参数优化数值模拟研究,获得支护方案二为最优方案。通过现场应用及矿压支护监测反馈效果良好,研究成果为类似深部地层穿采空区巷道施工提供技术参考。

三维地震在双层采空区下组煤勘探中的应用研究

受限于历史条件的影响,当前大部分煤矿在上组煤的采掘之前,并未对下组煤的赋存及构造发育情况进行有效的勘探。随着上部煤炭资源的开采殆竭,为保持矿井的安全生产和可持续发展,对煤矿采空区下组煤地震勘探的需求日益迫切。本文结合葛泉矿双层采空区下组煤三维地震勘探的工作实例,在地表条件差、双层采空区、煤层数目多、煤层间距小、煤层埋深较浅等不利条件下,提出了资料采集、处理及解释的一体化技术。从最终的时间剖面来看,双层采空区以及年限较短的采空区相较于单层采空区及年限较长的采空区对下组煤的地震勘探影响更大。

煤矿采空区下薄煤层沿空留巷关键技术与应用分析

为探究煤矿采空区下薄煤层的有效开采,以提升资源利用效率,研究人员结合实际情况,引入沿空留巷关键技术展开研究,通过现场试验确定了主要技术参数,并通过矿压监测试验证明了这项技术的安全性。而后对其技术经济指标进行对比,对比结果表明,这项技术具有一定优势,有待于进一步研究和推广应用。

沿空留巷巷旁支护设计及实施

为解决煤矿综采工作面回采率低、煤炭资源浪费的问题,采用沿空留巷技术的无煤柱开采尤为重要。在对煤矿综采工作面沿空留巷顶底板地质条件分析的基础上,提出了针对沿空留巷巷旁支护的总体思路,并完成了针对巷旁支护的方案设计和灌浆、喷浆实施方案。最后,从经济效益角度说明了沿空留巷支护后的效果。

溪山矿业4^(-2)煤层下分层回采巷道布置及支护方式

目前根据矿井煤层厚度的划分,中国许多矿井已进入分层开采行列,且全国近51%中厚煤层的开采实行分层开采。在对中厚煤层进行分层开采时,下分层巷道掘进过程中与上分层巷道经常发生贯通现象,这就使得巷道布置方式、工作面回采工艺的选择变得十分重要。根据巷道围岩应力的变化及时调整巷道的支护,解决分层煤层开采条件下的回采巷道围岩支护问题,对于分层开采的矿井而言具有重大意义。

新景煤矿3111工作面顶板抽采巷可行性分析及其应用研究

以山西新景煤矿3111工作面为例,在Y型通风方式的制约生产衔接的情况下,分析邻近层抽采可行性,并提出巷道优化布置方案,研究结果为高瓦斯矿井和煤瓦斯突出矿井的巷道布置方式提供了启示,对其他具有类似开采条件的矿山具有指导意义。

“以孔代巷”超前抽采卸压瓦斯技术实践

针对官地矿909工作面顶板岩层复杂地质条件和瓦斯集聚浓度高问题,设计了以孔代巷技术,从采动裂隙发育规律和钻孔瓦斯抽采特征等方面,分析了高位大直径定向钻孔替代高抽巷的技术原理。实践表明,该技术实现了穿层钻孔代替顶板瓦斯抽采巷抽采被保护层卸压瓦斯,更新了“以孔代巷”技术方法;实践了覆岩外展岩移区超前卸压瓦斯抽采技术,加大了瓦斯利用;改善了瓦斯重大灾害治理措施的时空效应,为煤矿安全开采提供了条件。

下分层回采巷道的全锚索支护技术研究

为了改善长平煤矿下分层回采巷道的支护形式,提高支护效果,降低支护成本,提出了锚索梁+金属网支护方式。通过现场观测、理论计算和数值模拟的方法确定了锚索的直径、长度、间排距,应用到现场,巷道变形量满足安全要求,证明了下分层回采巷道在顶板胶结较好时,可以采用锚索梁+金属网支护,可为同等条件下工程提供借鉴和参考。

下沟煤矿下分层留巷地勘技术

下沟煤矿可采4号煤为特厚煤层,矿井资源濒临枯竭。其404采区于2012年回采结束,回采过程中留设3~4 m底煤,该部分煤炭资源储量巨大。为提高煤炭资源回收,延长矿井服务年限,提出回采采空区留设底煤计划,但采空区顶板垮落,其内气体含量可测,水文地质条件未知,垮落条件不清。通过对下沟煤矿404采区地质条件、下分层留巷应力分析、巷道掘进期间地质勘探技术应用、成巷效果几个方面的分析,与科研院所合作,设计出探巷(4402措施巷),措施巷的掘进为矿井后期实施采空区留设底煤再回收积累经验。

下分层开采期间巷道布置及灾害治理

煤炭行业的开采工作已经进入到了老龄化阶段,对于较厚煤层应尽可能将煤炭资源全部回收。为了更加安全高效回收煤炭资源,延长矿井服务年限,维持矿井生产运营,提高矿井资源回收率等具有显著的经济效益和社会效益,对于开采工作中的防灾减灾、一通三防、顶板管理、冲击地压等将是下分层工作开展安全防范的重点,减少我国社会财产的损失及人身安全已经成了当务之急。结合下沟煤矿煤层易自燃的性质,以及上分层综放开采残留遗煤、采空区漏风等因素均会造成下分层开采防灭火难度大大增加,开展下分层综采工作面在复杂条件下开采可行性论证及安全高效回采关键技术研究具有重要的现实意义。通过对下分层开采期间灾害进行简要分析,并对灾害的治理工作提出一些建议。

极近距离煤层下分层巷道布置方位及支护技术研究

在地质生产条件调研和地质力学测试的基础上,模拟了11~#煤层工作面开采后12~#煤层围岩应力分布情况,确定12~#煤层巷道外错11~#煤煤柱距离为2m,提出了合理的巷道支护技术,并开展了现场试验。结果表明:泰安煤矿12101运输巷采用"及时支护、高预紧力、强护表"的巷道支护技术后,顶板下沉量在35mm以内,两帮移近量在80mm以内,在掘进期间巷道变形量不大,支护方案合理可靠。

黄岩汇煤矿综合瓦斯抽采技术研究与实践

针对黄岩汇煤矿15102工作面瓦斯涌出量大，上隅角有瓦斯超限的倾向且部分区域有突出危险性的问题，在15102工作面采用本煤层顺层钻孔抽瓦斯，高抽巷抽瓦斯，顶板走向钻孔及采空区埋管抽采瓦斯综合治理措施。在该煤层预抽瓦斯后本煤层瓦斯含量降至2．05～7．01m3／t，全区域平均4．27m3／t，基本消除15102工作面具有突出危险性的问题；高抽巷抽采浓度平均在40％，抽采纯量25m3／min。在邻近层钻孔与采空区埋管抽采瓦斯措施实施后，上隅角瓦斯浓度在0．64％以下，较好防止上隅角瓦斯超限问题。

浅埋近距离煤层群上下煤层同采巷道布置优化

为优化李家豪矿近距离煤层群上下煤层同采巷道布置方式,采用理论分析、FlAC3D数值模拟和现场实践相结合的方法,分析了不同巷道布置方式的优劣,提出了适合于李家豪矿煤层群开采的合理布置方式,并运用数值模拟结果确定了上下巷道合理错距。研究表明:通过分析下煤层巷道应力云图,确定了外错12m最合理,现场顶底板和两帮位移量监测数据验证了理论的正确性,该方案能达到工作面正常推进的要求和良好的支护效果。

高瓦斯矿井沿空留巷巷旁“组合”充填墙体技术研究

高瓦斯矿井中沿空留巷,由于巷旁充填体接顶不严,易出现巷道新鲜风流进入采空区引起煤层自燃和采空区瓦斯泄露等安全事故。基于此问题,提出构筑巷旁柔模"组合"充填墙沿空留巷技术,"组合"充填墙上层采用高水材料构筑作为接顶层,下层采用混凝土构筑作为支撑层。以漳村煤矿2603工作面为工程背景,通过建立沿空留巷力学模型计算巷旁充填体切顶阻力,对"组合墙"不同强度、宽度和分层高度条件下围岩及充填体的稳定性进行数值模拟分析,从而确定最优的"组合"充填墙参数。现场监测结果表明:巷旁"组合"充填墙有效地控制了留巷瓦斯浓度和围岩稳定性。

中近距离煤层同采巷道变形破坏规律及其控制

针对布尔台煤矿上下煤层同采出现巷道剧烈变形破坏的情况,通过现场实测和FLAC3D数值模拟获得本煤层开采及下煤层开采对保留巷道变形破坏的阶段性特征及巷道掘进、本煤层回采、下煤层回采等不同阶段保留巷道的最终塑性区分布特征,即同煤层一次采动阶段巷道表现为变形随滞后工作面距离增加而增大,并在滞后200~400m时趋于稳定,塑性区最大深度由1.5m扩展至2.25m并稳定,上下煤层同采时留巷产生剧烈变形破坏,滞后段变形破坏急剧增加,呈现不规律性,塑性区由2.25m急剧扩展至6m。基于此,提出应力调控方法,即内错距离大于120m时,保留巷道在上下煤层同采时塑性区将大大减小,通过现场实践,将内错距离实际调控至508m,巷道变形得到有效控制。

采空区影响下穿层巷道变形特征及支护技术研究

针对梁北矿在采空区下近距离掘进-550 m水平东翼开拓巷道围岩不易稳定的问题,采用数值模拟方法分析了相邻2个不同时间开采的工作面形成的采空区和煤柱对开拓巷道附近围岩的应力分布规律和变形特征;并基于多层次耦合承载结构的支护原理,给出了相应的变形控制对策和支护方案,在现场进行了应用。研究结果表明:随着工作面的推进,采空区底板岩层原岩应力恢复区由采空区中部向四周扩散,塑性破坏区呈“倒马鞍”状分布;穿层巷道受邻近未稳定采空区垮落岩层逐步压实扰动过程产生的应力和煤柱应力集中产生的影响,塑性破坏区呈非对称分布。基于巷道围岩破坏形成破碎区、塑性区和弹性区的分区特征,提出充分利用内外承载体形成多层次耦合承载结构的支护对策;采用“高强锚网索+浅深部围岩分次注浆+喷浆”多层次耦合控制技术,在现场取得了良好的应用效果。

过采空区抽采下组煤煤层气技术及工程应用初探--以晋城寺河井田为例

晋城矿区寺河井田3号煤层经多年的煤矿开采,形成了大面积的采空区,大面积的卸压提高了下组煤(9号、15号)的渗透率,但由于采空区阻隔和煤层气地面预抽技术的局限,致使下组煤煤层气尚未得到有效抽采。为保证煤矿的安全生产和产能的释放,结合采空区特征,采用过采空区钻完井及压裂工艺新技术,分析施工参数及后期产能情况,评价过采空区抽采下组煤煤层气技术的应用效果。结果表明:地面钻井开发过采空区下组煤煤层气资源时,应首先进行井位优选及井身结构优化,以保证钻井的成功率;采用氮气置换套管钻井工艺及低压易漏注浆加固等穿采空区钻完井技术,不仅可以有效降低采空区煤层气自燃甚至爆炸风险,而且保证了穿采空区段固井质量;优化采空区下组煤层压裂施工参数并设计不同井位的煤层气井压裂工艺,有效扩展裂缝长度,同时也避免了“压穿”等压裂事故发生;精细化排采管控措施可以有效扩大泄流半径,提高单井产能。现场一百余口过采空区煤层气井排采实践表明,单井最高产气量达到8832 m^(3)/d,日均产气量达到2694 m^(3),验证了过采空区抽采下组煤煤层气技术可行,可推广应用。

煤峪口矿极近距离下位煤层回采巷道支护技术研究

同煤集团煤峪口矿14号煤层为近距离煤层开采,由于上层工作面采动对底板岩层的破坏导致14号煤层回采巷道支护困难,通过理论分析、矿压监测及理论计算等方法研究表明:11-12号合并煤层8710工作面回采对底板岩层损伤破坏的深度为26.5 m。根据81012运输巷围岩的特点提出强帮减跨稳顶的支护原理,设计采用锚架棚、桁架联合支护方式,现场应用后围岩位移监测结果表明:81012运输巷掘进期间,两帮移近量最大为22 mm,顶底板移近量最大为27 mm;工作面回采期间,两帮移近量最大约为350 mm,顶底板移近量最大为415 mm;巷道围岩变形有效的控制在合理的范围内,取得良好的支护效果。

近距离下分层临近采空区巷道支护技术研究

近距离下分层临近采空区巷道受应力叠加及掘进二次扰动影响,巷道掘进范围应力集中,围岩破碎且变形量大,支护困难。通过对磁窑沟11102运输巷围岩变形机理进行分析,制定注浆加固、架棚支护+锚索、抬棚补强支护方案。通过现场应用及矿压观测结果表明,采取补强支护方案后,顶底板最大位移量100 mm,两帮最大位移量140 mm,断面收缩率仅为5.6%,巷道围岩变形量得到有效控制,支护强度满足该巷支护要求,可为同类条件下巷道支护方案提供参考。