《“三下”开采规范》中安全煤(岩)柱留设问题探讨

针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中安全煤(岩)柱设计以及水压对顶板突水控制作用等问题进行探讨。首先分析了规范的附表4-3表头文字,指出保护层厚度的有关规定仅适用于松散含水层(含地表水体),至于基岩含水层下采煤应如何确定保护层厚度则未明确;进而以泥岩与黏性土层均具有阻水功能为桥梁,推导出基岩含水层下采煤可参照“松散层下黏性土层累计厚度大于采厚”条件执行,遵照“就高不就低原则”,基岩含水层下保护层厚度统一取采厚的4倍为宜;既然规范适用条件为单层采厚不大于3.0 m,则附表4-3中“松散层厚度小于采厚”的规定难以理解,建议删除。其次,基于“保护”一词的科学内涵对“保护层”重新定义,即导水裂缝带顶界面到含水层底界面之间的隔水岩层均具有“保护”功能,应统称为保护层H_(b);进而提出了保护系数B_(s)概念,即保护层厚度与单层采厚的比值;松散含水层下保护系数分区阈值(B_(i)=2、3、4、5、6、7),基岩含层下保护系数分区阈值B_(i)=4,据此对顶板水害风险进行等级划分:突水区(B_(s)≤0)、危险区(0<B_(s)<B_(i))、安全区(B_(s)≥B_(i))。此外,借鉴底板突水系数概念,将单位厚度保护层承受的水头压力称为保护层承压系数(T=P/H_(b)),通过对3种煤水结构条件下承压系数的分析,得出第4系松散含水层、非煤系基岩含水层下采煤可以不考虑水压,煤系基岩含水层下采煤随着开采深度增加、水压随之增大而带来突(涌)水风险。最后,分析了底板含水层顶部存在被泥质物充填隔水带时,《“三下”开采规范》给出的底板防水安全煤(岩)柱表达式(h_(a)≥h_(1)+h_(2)+h_(4))与附图相矛盾,正确的表达式应为h_(a)≥h_(1)+h_(2)-h_(4)。

煤层隐伏露头附近工作面开采水害安全性研究

张集煤矿浅部煤层隐伏露头区域工作面开采受到上覆松散含水层的威胁,1306工作面原设计采用分层开采,工作面产量和效率难以提高,通过FLAC^(3D)数值模拟、类似地质条件矿井综放或大采高综采的覆岩破坏规律进行分析,选取较大的垮采比和裂采比预计“两带”高度,并与综放开采“两带”高度经验公式预计进行对比,采用“最小安全厚度”法选取保护层厚度,确定了防砂安全煤岩柱的高度以及开采厚度。结果表明,1306工作面开采区域最小基岩厚度大于全厚综放开采所需最小防砂煤岩柱厚度,工作面可采用全厚综放开采至设计停采线结束,有利于矿井实现高产高效安全开采。

小煤柱工作面安全开采与围岩控制技术研究

小煤柱工作面的安全性与稳定性会对整个开采作业造成直接影响,为了确保整个开采作业顺利进行,避免发生安全事故,必须加强相关内容的研讨。在概述小煤柱护巷原理基础上,依据工程实例,针对小煤柱工作面安全开采与围岩控制进行了探讨,希望对相关工作人员可以有所帮助。

新建千米井筒留设小保护煤柱与抗变形技术

针对矿井深部新建井筒面临的压煤量剧增难题,采用现场试验、数值模拟计算、理论研究等方法,提出了新建井筒小保护煤柱的留设方法和计算依据,留设的小保护煤柱必须满足能够有效地减小井筒的移动变形量,保证其煤柱的稳定性和对称性;分析了新建井筒在小保护煤柱条件下的受力和采动变形规律,系统研究了新建井筒抗变形技术,包括整体规划、柔性措施和刚性措施,刚柔结合用于吸收和抵抗岩层的移动与变形。研究成果在平煤四矿新建进风井、回风井中得到了应用,实践证明,新建井筒在小煤柱保护条件下采用抗变形技术措施取得了良好的技术、经济效果。

高速公路压煤区安全煤柱留设及其对路基稳定性的影响

开采地下矿产(煤炭)资源和保护地面或地下结构物是既矛盾又统一的两个方面。在结构物下方留设保护煤柱是保护结构物免受地下开采影响的一种比较可靠的方法。但其缺点是要放弃部分矿产资源的开采。本文结合某高速公路压煤情况,围绕解决这一问题进行了研究。根据压煤区地质条件和相关规程,分析确定了走向移动角的大小、煤层留设宽度和禁采深度。通过不同走向移动角对路基稳定性影响的弹塑性有限元数值模拟,进一步分析了走向移动角对路基变形和稳定性以及路基压煤量的影响程度。在走向移动角δ=55°、60°和65°时,按数值模拟方案[1]～[6]步依次开采完成后,路基表面结点下沉最大位移为12 72～29 45mm,第[1]步和第[6]步路基不均匀沉降最大位移为7 33～8 19mm;在δ=70°时,路基表面结点下沉最大位移为44 00mm,第[1]步和第[6]步路基不均匀沉降最大位移达27 08mm。在55°≤δ≤70°范围内,煤层开采临空单元岩体最大剪应力皆小于煤层顶、底板泥岩夹页岩的抗压强度,其屈服接近度也大多小于1 0。据此提出了该区安全极限走向移动角取值(δ=65°),从δ=60°到δ=65°,可减少压煤量27 47万t,相对减少15 16%。为解决高速公路压煤问题提供了科学依据。

采空区地表移动变形规律研究

通过理论分析、现场监测和数值模拟等方法的结合,研究了魏墙煤矿1301首采工作面地表移动变形规律,得出地表移动变形相应的基本参数和概率积分预计参数,为今后矿区在类似地质条件的煤炭开采、保护煤柱的合理留设、环境保护等提供理论技术指导和参考。

基于“双行裂隙”模型的两淮矿区高承压厚松散层突水机理

两淮矿区高承压厚松散含水层覆盖下煤炭储量巨大,在提高上限开采过程中常发生松散层突水事故,采用传统"上三带"理论难以合理解释此类事故发生的机理。本文在分析两淮矿区高承压松散层水文工程地质条件的基础上,建立近高承压松散层开采"双行裂隙"模型,采用室内实验、数值模拟、理论分析和工程应用检验等方法,研究"双行裂隙"发育规律,揭示两淮矿区高承压厚松散层突水致灾机理,结果显示:祁东煤矿松散层第四含水层(简称四含)水压与裂采比呈线性关系;在水压作用下,覆岩"上行裂隙"发育高度增大;利用裂隙受力分析推导的基岩风化带原生裂隙扩展渗透深度计算公式,表明高承压松散含水层对风化裂隙产生劈裂作用,是"下行裂隙"形成的主要因素。"双行裂隙"的综合作用使工作面更易发生松散层水突水事故,研究成果为近松散层煤层开采安全煤(岩)柱的合理留设提供科学依据。

断层防水煤(岩)柱安全宽度的计算与评价

针对如何确定导水断层附近的防水煤(岩)柱宽度是困扰煤炭开采的问题,以开滦集团荆各庄矿3092工作面为例,综合运用经验公式、数值模拟和原位探测来确定其断层防水煤(岩)柱的安全宽度,最终得出了符合实际的且小于原留设宽度的断层防水煤(岩)柱安全宽度,为该矿节约了可采储量,延长了矿井服务年限,具有显著的社会和经济效益;同时该法为本矿及相似矿井以后处理类似问题提供了参考,具有较高理论和现实意义。

厚松散层薄基岩下煤柱留设类型转变研究

通过对鲍店煤矿八采区山西组主采3煤顶部基岩及第四系下组2个主要充水含水层富水性特征的分析,确定其转变为防砂煤柱留设是安全可行的。针对采区山西组主采3煤层较大部分存在分叉现象的实际情况,分别计算了3上煤层和3煤层的留设高度;3上煤层与3下煤层属于近距离煤层开采,在重复开采条件下计算了3下煤层留设高度。

富煤一矿水体下采煤可行性分析

根据我国现阶段水体下采煤理论及开采经验,系统地分析和研究了富煤一矿水体下采煤的技术及条件,通过对煤层覆岩条件及其防水特征研究后,认为本矿井的煤层覆岩条件和留设的防水安全煤岩柱特征均有利于水体下开采全部煤层,但地表破坏和覆岩破坏的沟通强度、采深采厚比值的研究结果显示,开采M_(15)号煤层以上的煤层是安全的,开采M_(15)号以下的煤层则需要在开采上部煤层时进行监控监测,以便采取适合本矿井的综合措施后确定能否开采。

刀柱式采煤法在晋荣煤矿的应用

通过对晋荣煤矿地质条件的分析,结合刀柱式采煤方法的特点,详细介绍了刀柱式采煤法的施工布置、运煤系统、采煤工艺等在晋荣煤矿一1煤层的应用,有针对性地提出了在回采过程中采取的安全技术措施。

酸性矿井水对煤矿安全煤柱影响的探讨

煤矿矿井建设和生产中会留设大量的安全煤柱,酸性矿井水中含有丰富的盐类离子,具有较强的腐蚀性.本文在探讨酸性矿井水形成原理的基础上,分析了酸性矿井水对安全煤柱的物理软化作用、化学腐蚀作用和力学作用.结合H煤矿的具体工程实例,详细讨论了酸性矿井水对8号煤遗留煤柱的影响.酸性矿井水的作用会导致煤柱力学强度劣化,承载能力降低,建议采取有效措施进行治理,保证安全开采.

敏东一矿回采工作面水体下开采安全技术研究

敏东一矿水文地质条件复杂,矿井在试生产期间,首采工作面因顶板涌水量大严重影响了工作面的正常生产。为解决此问题,敏东一矿采取分段开采的采煤方法,留设工作面与含水层之间的保护煤柱,从而保证工作面的开采不扰动上覆含水层,确保安全开采。敏东一矿在南一盘区西翼I0116^(3上)03工作面进行了实验,直至工作面开采结束,未出现因水患影响生产的情况发生。因此,以控制Ⅱ含水体为原则留设安全保护煤柱,进而确定I0116^(3上)03工作面回采时各段回采高度。该工作面控制采后的方法可以应用于相同水文地质条件的工作面。

沿空掘巷小煤柱合理宽度的数值模拟研究

针对某煤矿沿采空区边缘布置开拓巷道、护巷煤柱宽度的选择问题,依据矿井生产地质条件及现场实际,采用理论分析对煤柱的宽度范围进行确定,并利用FLAC^(3D)数值软件对7种宽度范围内的煤柱进行模拟,分别从沿空掘进期间煤柱的垂直应力分布、水平位移分布、表面位移对煤柱的稳定性进行对比分析,确定了合理的沿空掘巷煤柱尺寸。研究结果表明,理论公式计算得出煤柱的最大宽度为15.03 m;煤柱宽度为4~5 m时,煤柱内垂直应力峰值最小,煤柱向巷道移近量较小,且较稳定。

综采工作面提高开采上限可行性研究

通过运河煤矿7303综采工作面安全煤岩柱合理留设及导水裂缝带实测,对工作面的开采上限进行可行性研究。

安全煤岩柱性能研究及综合评价

在对里彦煤矿采矿地质条件分析的基础上,对安全煤岩柱的化学成分及其阻水性能、岩性及力学特征进行了研究。针对里彦煤矿的具体情况,分析了里彦安全煤岩柱的阻水性能,认为其阻水性能良好,可以适当减小防水防砂煤岩柱宽度,以提高开采上限,释放部分煤炭储量。

浅析孤岛煤柱工作面的安全开采技术

皖北煤电集团百善煤矿的6533煤柱工作面为孤岛煤柱工作面,通过分析孤岛工作面上覆岩层运动的特点,采取多种措施安全回收6533煤柱工作面。该项安全开采技术为类似条件的工作面提供了经验。

同华煤矿三区小窑积水的防治方案探讨

地方小煤矿越界开采被关闭后,留下了数万立方米的积水,对下方同华煤矿2132N采面的掘进和回采影响较大。通过矿区水文地质条件的分析,结合小煤矿开采和排水情况的调查,估算积水量为61024m3,积水底部水压为0.784MPa。经计算,采区K1、K2、K3煤层开采后形成冒落裂隙导水带高度分别为48.4、58.9和48.4m,三层煤开采后的冒落裂隙导水带已导通为一个整体。提出了留设防水煤柱和疏水开采两个方案,从技术、经济和安全性比较,选择了疏水开采方案。

断层防水煤柱留设的技术研究

通过经验公式计算、FLAC-3D数值模拟,确定了3煤开采期间断层防水煤柱留设宽度,确保了矿井安全生产。

厚煤层下分层综放开采开切眼合理位置确定及初压分析

某矿井12煤层202综放工作面采用分层开采,下分层开切眼布置在上分层煤柱中。经计算开切眼的外错距约等于基本顶周期来压步距,下分层开采煤柱过程中,可能发生大面积的周期来压应力集中现象,影响工作面安全开采。为减小影响工作面安全开采,实际工程中尽量使切眼外错距小于老顶的周期来压步距,以防止下分层工作面开采上分层煤柱过程中老顶发生周期性断裂,压死支架。现场实测表明,下分层煤层开切眼外错距越小,出煤柱开采的安全系数越高;下分层开切眼位置是影响工作面出一侧采空区煤柱安全开采的重要因素。