近浅埋多层厚硬顶板大采高综放工作面矿压显现规律研究

针对榆神矿区近浅埋多层厚硬顶板条件下,“大周期”来压支架立柱下缩量大、煤柱应力集中系数高、稳定性差等强矿压问题,采用了数值计算、微震和煤体应力监测等技术手段,对覆岩破断运动及工作面来压规律进行了分析研究,结果表明:覆岩破断运动上,多层厚硬顶板较大的“垂向离层空间”和“自下而上”的顺次交替垮落孕育了顶板“高+低层位组合破断”的时空基础;“高低层位顶板组合破断”是“大周期”来压增强的关键诱因;同时,煤柱应力的时空演化受控于多层厚硬顶板的破断垮落。矿压显现上,工作面“大周期”立柱下缩量平均可达945 mm,持续距离12.10 m,并可由2~5次连续强来压组成;巷道煤柱应力集中系数达到1.80~2.30,影响范围为工作面前方126 m至后方471.3 m,具有明显的“高强度、大范围、长上升期”特点。针对该条件下的强矿压防治,分别提出了“弱化低位顶板、优化破断结构”和“弱化高位顶板、改变破断次序”的技术思路,并取得的了较好的应用效果。

浅埋房柱近距离煤层安全开采顶板应力控制

韩家湾煤矿2-2煤层采用房柱式开采方式,煤柱在底板形成集中应力,使3-1煤层的开采产生一定的安全隐患。为解决近距离煤层安全开采厚硬岩层顶板聚集较大能量,可能诱发大面积压架或矿震的问题,实现韩家湾煤矿下组煤三盘区3-1煤层的安全开采,采用水力压裂技术对致密厚岩层进行弱化。在分析覆岩特征及潜在顶板灾害特征的基础上,基于三盘区下组煤开采过程中对上部2-2煤层遗留条带煤柱与房柱煤柱的扰动机理,设计采用长水平孔区域压裂技术对2-2煤层的2处大巷煤柱区域进行水压致裂,初步提出了区域压裂技术参数、定向长钻孔压裂工艺。

浅埋近距离煤层群上行开采数值分析

运用相似材料模拟实验及数值模拟计算对浅埋近距离煤层群上行开采可行性进行分析.对下位煤层开采后覆岩运动与结构发育的分带规律、上位煤层所处状态的观测结果表明:下位煤层在受上位煤层的采动影响下,虽然有明显的弯曲下沉,但其整体连续性保持完好,可以上行开采。现场实测与分析结果吻合。

浅埋薄基岩煤层群综采工作面矿压显现规律研究

针对鄂尔多斯地区浅埋深、薄基岩、厚表土条件下近距离煤层群开采过程中存在的特殊岩层控制问题,基于“关键层”理论并应用UDEC数值模拟软件,结合寸草塔二矿开采实践和现场监测的相关数据,分析了浅埋煤层“关键层”结构的破断特征,深入研究总结了工作面的矿压显现规律及浅埋煤层群开采时上下煤层开采的围岩结构特点和相互的影响关系,对在类似条件下的煤层开采具有重要参考意义。

近直立煤层深浅孔爆破卸压技术与效果分析

为降低近直立煤层工作面水平地应力集中程度,理论分析了近直立煤层顶底板爆破卸压原理,提出了近直立煤层深浅孔爆破卸压方案,采用钻孔成像对爆破前后卸压效果进行了对比分析,并通过现场电磁辐射、微震数据分析对卸压爆破效果进行了验证,研究结果表明:采用深浅孔爆破后,顶底板岩层中形成了立体“缓冲带”,阻碍了高水平地应力向工作面传递,降低了应力集中程度;爆破后顶底板发育新的裂隙,数量增加约46.6%,若干裂隙扩展为离层,局部出现破碎区;爆破后工作面两侧煤岩体电磁强度明显降低,爆破前后微震能量与频次呈现先升高后降低规律,起到了良好的卸压效果。

补连塔矿12511综采工作面矿压显现规律

为研究近浅埋煤层特大采高工作面矿压显现规律,以补连塔12511综采工作面为研究对象,通过工作面矿压实测数据,分析了近浅埋煤层7.4 m特大采高工作面矿压显现规律。结果表明,工作面初次来压步距44 m,回采初期周期来压步距11.74 m,回采中期周期来压步距增大至14.1 m,工作面周期来压对支架作用强度整体显示出强、弱交替变化规律,周期来压强度呈现'两端小,中间大'的特征。工作面周期来压动载系数为1.39。支架工作阻力呈正态分布,呈现较好工作状态。

基于PSO-GBDT综采工作面初次来压预测研究

综采工作面来压状况作为制定采掘工程支护设计的重要参考因素,准确地预测综采面来压趋势,不仅能辅助设计人员制定合理的井下支护方案,对于煤矿安全高效生产也有着极大的帮助。构建了一种基于PSO-GBDT综采工作面初次来压预测模型,通过选取大同矿区近浅埋煤层与综采工作面来压有着显著影响的8个完整性好的因素作为特征,以初次来压步距和强度作为输出,结合粒子群优化算法,通过GBDT构建近浅埋煤层初次来压预测模型。首先对数据集进行可视化数据分析,随后以GBDT集成学习方法构建初次来压预测模型,然后通过粒子群优化算法对训练好的GBDT进行超参数优化,最后以各个特征对所构建的预测模型的影响权重进行排序,为来压机理分析提供参考指标,并与GBDT或Adaboost人工调参建模方法进行对比。试验结果表明,PSO-GBDT在预测近浅埋煤层初次来压步距和强度时,RMSE和R^(2)性能评估指标均取得了更好的结果,相较于GBDT人工调参建模方法,PSO-GBDT在构建以初次来压步距和强度为输出的模型中,R^(2)指标分别提高了7.2%和6.8%, RMSE指标分别降低了39%和42%。除此之外,PSO-GBDT与Adaboost人工调参建模方法对比试验结果表明,PSO-GBDT建模方法的预测性能优势显著,该方法以高性能和多因素的特点计算综采面初次来压步距和强度,为准确地预测综采面初次来压趋势提供一种新的解决方案。

近浅埋煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究

为探究近浅埋煤层关键层结构运动对大采高综采工作面来压显现的影响,结合理论分析和数值模拟等方法,对采场覆岩运动特征及其对来压的影响进行了研究。研究发现:近浅埋采场来压步距较小,且主、亚关键层间不同的破断距和破断形式的相互作用直接导致采场周期来压强度均呈现非均匀性周期变化。同时对近浅埋煤层大采高综采工作面的来压规律进行合理预测,并在现场实践中得到验证。

神东浅埋特近层间距下层煤工作面掘进实践研究

神东矿区浅埋煤层特近层间距下层工作面的开采布局,掘进支护,顶板矿压、顶板控制,各类灾害防治技术还没有系统的实践经验,给矿井安全生产带来极大的困难。通过合理的巷道布置、支护及掘进,回采时人为增加层间距,保证层间距大于2 m的情况下进行掘进,掘进过程中针对不同层间距厚度,采用相应技术要求来保证掘进期间安全生产。神东矿区浅埋煤层特近层间距下层工作面掘进技术研究对于存在浅埋深近距离煤层开采条件的矿井具有重大借鉴意义。

近浅埋煤层作业面的矿压显现规律分析

在矿采环境较为复杂下,以某矿的近浅埋煤层大采高工作面看,为做好煤层支护工作,需做好综采面矿压规律分析。为此,将基于案列煤层N1202工作面的地质特性,选择相似的材料开展物理模型试验,并做好实验准备和测试系统的设计。经过支架阻力和动载系数、作业面来压步距、超前支承压力的分析,可获得作业面的初次、周期来压步距及支架阻力、动载系数,为安全支护方案提供数据支持。对作业面矿压进行实际监测,矿压规律的模拟结果和实测结果相似。