工作面回采巷道煤柱侧向支承压力确定煤柱合理宽度研究

以东曲矿20103运输顺槽区段煤柱留设过宽为研究背景,通过现场侧向支承压力观测及理论分析的方法,得出该工作面煤柱塑性区宽度约为5m,中间弹性区域的宽度约为30m,超过了临界弹性核区范围,留设的煤柱宽度应适当减少。综合考虑各因素,将该矿区段煤柱宽度缩减到25m,现场应用,效果良好。

基于支承压力估算的合理开切眼位置确定方法

针对开切眼附近冲击地压事故,通过理论研究和现场勘查,探索了开切眼附近冲击地压发生的原因,提出了基于支承压力估算的合理开切眼平面位置确定方法。研究结果表明:开切眼布置在上覆岩层自重应力、采空区传递应力、构造应力等叠加区域内,叠加应力超过煤岩体冲击临界值是导致发生冲击的主要原因。基于现场微地震实测数据剖面分析,估算了关键岩层的断裂角。结合覆岩空间结构,建立了支承压力估算模型,估算了叠加总应力,并绘制了支承压力分布曲线。以动应力比d=σ/σc为冲击危险性判断标准,根据经验d值,在支承压力影响范围内划分冲击危险区,指导合理开切眼平面位置或现场防冲强度的确定。研究成果经河南某矿现场应用,效果良好。

极浅埋煤层采动应力及煤柱宽度留设研究

针对埋深100 m左右极浅埋煤层,以西部某矿工作面开采为例,安设应力监测系统研究采动应力分布规律,分3个区域:采动轻微影响区,30 m以外区域,根据支承压力变化趋势又可分为降压区和稳压区;采动明显影响区,位于10~30 m区域,随着距离增大超前支承压力逐步降低,但总体上高于原岩应力;采动剧烈影响区,位于10 m以内区域,超前支承压力急剧增大,围岩弹性形变剧烈。侧向支承压力分布呈起伏状态,出现2个应力峰值,分别在距煤壁5 m和9 m处,侧向支承压力的影响范围11 m;两峰值间7 m处出现应力最小值,确定在5~7 m内顶板侧向断裂。最后理论结合数值模拟软件确定合理煤柱宽度15 m。

浅埋特厚煤层综放开采区段煤柱合理宽度的确定

针对串草圪旦煤矿浅埋特厚煤层综放开采区段煤柱合理宽度的确定问题,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合,研究了浅埋特厚煤层开采采动支承压力分布规律,区段煤柱的受力分布特征,以及煤柱塑弹性区域分布状态,得出了工作面合理区段煤柱宽度范围。保证了工作面的安全生产,提高了煤炭资源的回收率。

对采对掘区段留设合理煤柱方案的研究

俄霍布拉克煤矿为保证矿井接替,实行对采对掘。由于留设煤柱宽度不合理,在下接续工作面材料道掘进过程中,受到上工作面回采、采空区及本巷道掘进的动压叠加影响;下接续材料道出现严重变形,压力显现强烈,出现严重底鼓现象,轨道出现倾斜、悬空现象;两帮移近量较大,帮部局部区域破碎严重,经常出现折帮等问题,不仅增加职工劳动强度,而且给轨道运输造成严重的安全隐患,严重制约了矿井安全生产。因此,结合矿井实际工程地质条件,经过收集资料分析和室内模拟及现场实施验证等,基本确定合理的煤柱宽度,改善巷道围岩应力环境,解决了因煤柱宽度留设不合理而导致的巷道变形、底鼓、片帮等问题,从而降低了巷道的修护量和职工劳动强度,避免了轨道运输和锚杆蹦断伤人等安全事故,为矿井的安全生产提供保障,提高了矿井单进水平。

动压影响下深部回采巷道围岩失稳及支护研究

以大同煤矿集团有限责任公司某深部厚煤层综放开采煤矿为背景,通过围岩地质力学测试、井下煤柱应力实测及合理煤柱尺寸确定等方法研究动压影响下深部回采巷道围岩失稳特征及支护方案。研究结果表明:顶板煤体平均抗压强度为32.08 MPa,粗砂岩平均抗压强度为89.85 MPa,4号煤层平均抗压强度为17.61 MPa;测量区域最大水平主应力为26.26 MPa,最小水平主应力为13.39 MPa,垂直应力为15.80 MPa,最大水平主应力方向为N34.4°W,原岩应力场在量值上属于高应力区;一次动压影响阶段,超前支承压力对煤柱的影响范围及影响程度远远小于工作面回采后采动应力对煤柱的影响;二次动压影响阶段,孔深8~18m处煤柱处于弹性核区,合理煤柱宽度至少为55m。提出了14103辅运输巷初始支护设计,现场工业性应用表明:在14102工作面回采期间,巷道有效断面积为巷道掘进断面积的97.5%;14103工作面回采期间,巷道顶底板移近量约为300mm,两帮移近量约为260mm,完全满足矿井安全生产要求。

留小煤柱沿空掘巷位置及支护设计

采用钻孔应力计实测研究得出了侧向支承压力峰值距离煤壁10 m,确定煤柱宽度5.0m。回采期间,沿空煤柱受回采影响范围和程度均有减小趋势。在该矿地质条件下,通过合理的煤柱宽度选择,在煤柱进入采空区时仍会保持部分稳定未破坏区域。

基于微震监测的千米深井工作面终采线合理位置探讨

微震监测系统是目前预测矿井灾害效果最好、最有发展潜力的监测技术之一。基于微震监测系统对深井工作面终采线合理位置进行探讨。结果表明:微震监测定位能够确定一定区域内高应力增高区的范围与程度,反映工作面超前支承压力分布特征,进而确定工作面终采线合理位置;7425工作面超前支承压力影响范围为118 m,建议-1 000 m西一下山采区工作面终采线距离前方下山巷道120 m。研究成果可为深部开采工作面终采线优化布置和煤岩动力灾害防治提供借鉴和指导。

西马煤矿村庄下条带开采方案设计与应用

为解决西马煤矿北二采区村庄下压煤问题,对压煤区域进行合理开采以减小多煤层多次采动对地表影响。以村下采区12#煤层地质条件为基础,应用压力拱理论确定村下压煤条带开采方案,并对条带煤柱采宽与留宽进行合理设计以保证煤柱获得长期安全性和稳定性。同时,应用FLAC3D程序对开采区域地层稳定性进行数值模拟分析,揭示开采过程覆岩移动规律和蠕变变形特征。分析结果表明:随着时间的推移,地表沉降变形趋于稳定,设计开采区域采空区上覆岩层应力场分布重新达到平衡且整体处于稳定状态。

纳林河二号矿井采动影响下强矿压显现规律研究

根据纳林河二号矿井31102工作面实际情况划分了强矿压显现的危险区域,并且实现了对31102工作面强矿压显现的动态实时监测。通过理论模型分析了工作面超前支承压力分布规律。基于微震监测系统对上覆岩层时空演化规律进行分析,确定了工作面超前支承压力的影响范围以及采场上方裂隙发育的大致情况。对微震监测系统的数据进行统计分析,探究回采速度与微震事件之间的联系,提出强矿压危险区域的合理推进速度,降低强矿压显现灾害的风险。

大磨岭煤矿副井区域突出危险性及可抽放性研究

为科学合理地对大磨岭煤矿副井区域煤层进行突出危险性区域预测及可抽放性评价,对其瓦斯压力、煤的坚固性系数、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、瓦斯放散初速度等瓦斯基础参数进行了测定,根据测定结果及相关规定,确定了本区二1煤层具有煤与瓦斯突出危险性且属于勉强抽放煤层,对副井安全揭穿二1煤层起到了指导作用。

急倾厚煤层综放开采顶煤超前预裂爆破技术

急倾厚煤层综放开采中顶煤充分软弱化才能有效放出,但充分实施超前预爆弱化顶煤工艺有潜在危险,为实现安全高效综放开采,确定合理预爆工艺参数,提高顶煤破碎度,基于现场煤层赋存环境与开采条件分析,采用数值模拟和钻孔窥视等方法,剖析了顶煤预裂爆破后顶煤应力分布规律与顶煤破碎程度。结果表明:爆破松动范围为1.2m,爆破孔排距为4.5～5.0m,节理裂隙网络分布与演化符合S形分布规律,煤层透气性得到提高,工作面矿压显现不剧烈,超前支承压力分布范围向工作面内移,应力集中区域范围明显减少,实现了安全开采。

基于功效系数法的煤与瓦斯突出区域预测研究

将功效系数法应用于煤与瓦斯突出区域预测中,选取综合指标D值和K值、煤层瓦斯压力p、瓦斯放散初速度Δp、煤的坚固性系数f、地质构造T作为突出预测的评价指标,运用层次分析法和平均值法求得各评价指标的综合权重,以总功效系数值作为评价标准,确定煤层突出危险等级。选用贵州盘县矿区12组实测样本进行功效系数法预测效果检验,预测结果与实际情况一致,验证了功效系数法用于突出预测的合理性和准确性,为煤与瓦斯突出区域预测提供了一种新思路。

东曲矿9~#煤层煤与瓦斯突出危险性区域预测

为了掌握东曲矿9~#煤层在井田范围内不同区域的煤与瓦斯突出危险性,以便对矿井的开拓、开采、瓦斯综合治理等进行有效指导,根据东曲矿9~#煤层开拓开采情况合理划分预测范围,在确定预测方法、指标及其临界值的基础上,对该煤层瓦斯压力分布情况进行基础资料收集和研究,得出了东曲矿瓦斯赋存规律,并对东曲矿突出危险区域和非突区域进行了划分,同时对东曲矿采掘活动和瓦斯治理提出了要求。

大采高工作面末采注浆加固技术应用

针对赵庄矿大采高末采工作面片帮、漏顶问题,分析了末采工作面片帮机理,现场实测确定超前支承压力影响范围,确定合理注浆区域在工作面前方20～50 m.制定撤架通道深孔注浆方案,选用超细水泥深孔注浆材料,满足浆液充分扩散和工作面快速推进需求。效果考察表明,共消耗177.6吨注浆材料, 5303工作面仅耗时3 d安全快速通过末采20 m区域,未发生片帮、冒顶现象。

大倾角轻型支架综采放顶煤矿山压力显现规律研究

通过对鹤煤二矿二1煤层3604综放工作面支架工作阻力、工作面顶板破碎度、巷道变形以及顶煤运移的观测,掌握了支架工作阻力、工作面端面区域顶板破碎及冒落状况、工作面巷道的变形情况、顶煤及顶板运移规律。同时也确定了工作面周期来压步距、来压强度以及支架工作阻力的变化规律,为合理评价该支架在大倾角煤层条件下的适应性和确定合理支护方式提供了科学依据。

芦岭煤矿冲煤卸压瓦斯治理技术研究与应用

芦岭煤矿煤层为高瓦斯极松软强突出低透气性煤层,为提高区域瓦斯治理效果,在穿层钻孔预抽一段时间后,采取冲煤卸压措施,能够有效降低煤层瓦斯压力,改善区域瓦斯治理效果。通过研究和现场考察,确定了合理的钻孔施工参数和冲煤卸压施工工艺。冲煤卸压措施实施后,瓦斯压力降低了71.4%,瓦斯含量降低了25.1%,取得了较好效果。

综放面端头设备交叉侧卸布置及放煤工艺研究

基于综放工作面端头设备布置方式的改变以及由此带来的端头放煤空间的变化,采用理论分析与现场工业性试验相结合,分析了综放工作面端头设备交叉侧卸布置的特点、技术优势以及端头区放煤的工艺方式。研究表明:端头设备交叉侧卸布置后,为端头(过渡)支架上方顶煤的放出提供了空间条件;受到回采巷道支护,邻近支架放煤程度及煤层倾角的影响,端头顶煤的放煤区域可分为截面呈长方形或梯形的立方体;端头区顶煤散体介质的形变势能随端头区基本顶回转角以及基本顶断裂线距端头区顶煤的距离的增大而增大,随顶板压力及自身体积的增大而增大,并随顶煤高度的增大而减小;确定了端头区顶煤合理放煤顺序为先放靠工作面中部侧支架的顶煤,依次再放工作面端头侧支架的顶煤,采用多轮顺序放煤方式。东滩煤矿1306综放工作面的工业性试验表明,工作面煤炭回收率提高了1.105%,取得了良好的经济效益。