急倾斜煤层锚网喷支护开采技术研究与实践

介绍合山矿务局在煤层顶、底板岩性中硬及以上的薄至中厚急倾斜煤层中,应用锚网喷支护开采技术,有效地防止了地表塌陷和上部采空区垮落;改善了矿井的通风条件,保障了安全生产;取得了较好的经济和社会效益。可作为现有急倾斜煤层开采方法的一种补充,并对促进锚杆支护在急倾斜煤层开采中的推广应用具有积极的意义。     

急倾斜水平分层综放开采矿压显现规律

水平分层综放开采技术能够实现急倾斜厚煤层的安全高效回采。急倾斜开采工作面上覆岩层运动规律和采场矿压显现规律与缓倾斜煤层开采有显著区别。为了进一步研究急倾斜水平分层综放开采的矿压显现规律,本文以大台井-10水平3#、5#合并煤层放顶煤工作面为实验研究内容,提出-10水平石炭纪急倾斜近距离煤层联合开采的方案,应用相似试验和数值研究采用联合放顶煤开采条件下,3#、5#煤层在开采过程中的放煤规律、矿压显现情况、以及围岩等破坏的一般规律,揭示了第一分层和第二分时岩层垮落状态及应力分布特征,本文研究成果提高了煤炭的回采率,保证了安全条件下的高效开采,对指导合理支护参数的确定和现场工程实践具有一定的指导意义。     

近距离煤层上行开采巷道优化布置及煤层卸压效果试验分析

为解决近距离煤层上行开采上煤层出现台阶状下沉问题,以西曲煤矿南三盘区近距离煤层群为研究背景,结合其煤层地质条件,采用理论计算对南三盘区近距离煤层群上行开采进行可行性判定,并建立数值和相似模拟模型,模拟留煤柱和错层位巷道布置开采,对上行开采煤层垮落形式和卸压效果进行试验分析。试验结果表明:煤层上行开采过程会导致上层煤位于垮落带内;采用留煤柱巷道布置上煤层出现台阶状下沉现象,错层位巷道布置上煤层连续下沉不会出现台阶状下沉;错层位巷道布置上行开采,上煤层卸压效果良好,无应力集中现象。研究结论可为类似条件上行开采和岩层控制提供参考。     

叠加应力作用下急倾斜煤层区段防水煤柱留设研究

以急倾斜开采防水隔离煤柱留设为工程背景,采用理论分析和数值模拟作为主要手段,对急倾斜煤层上部覆岩运动规律进行了研究,认为煤层开采过后上覆岩层运动与水平煤层有较大差异,呈现岩层运动不对称垮落,煤柱裂隙发育度应该为左高右低,急倾斜煤层隔水煤柱上部塑性区宽度大于下部塑性区宽度,呈非对称分布。通过数值模拟得出,35 m保护煤柱下,上工作面裂隙发育高度大于下工作面,两工作面断裂拱发育不对称;煤柱中间区域位移量较小,可以满足生产要求;煤柱在上下两工作面作用下,压力峰值较高,达到18 MPa,上工作面靠近煤柱侧压力也较高,整个支承压力曲线呈现多个波峰波谷。     

“三硬”煤层开采覆岩活动规律相似材料试验研究

为研究"三硬"煤层开采覆岩活动规律及采动支撑压力变化,以忻州窑矿8935工作面为研究对象,通过开展相似材料模拟试验,分析"三硬"煤层开采覆岩破坏特征及应力变化规律,得出上覆岩层损伤演化规律。结果表明:顶板垮落规律明显,初次垮落具有突发性,无明显征兆,且初次垮落步距较长,周期来压规律明显;开采过程中顶板、底板、煤层支撑压力动态变化,且应力集中系数最大值出现在煤层中,极易出现煤层突出。根据顶、底板应力变化规律划分支撑压力影响区域。     

浅埋煤层综放开采上覆岩层活动规律相似模拟试验

浅埋煤层综放开采因煤层埋藏浅、采出空间大,上覆岩层活动规律仍不清楚。以辛安矿1402工作面为研究对象,采用试验研究的方法建立相似模拟试验模型,研究放顶煤开采过程覆岩破断、沉降规律和覆岩应力演化及模拟液压支架受力等规律。试验结果表明:辛安矿1402工作面放顶煤开采初次来压来压步距是73m、周期性来压步距是31.5m、垮落角是59°;支架工作阻力88%分布在5000~7000kN,且分布呈现正弦波形,分布合理;上覆岩层垮落后在采空区内可形成"应力拱"结构,拱脚的应力大,沉降量多,应力拱结构支撑上覆垮落岩层;老顶垮落后可形成铰接结构,形成铰接结构的岩层旋转的角度可以通过函数公式计算。     

急倾斜煤层采空区地表移动盆地对油气管道安全影响分析

分析了急倾斜煤层开采地表移动盆地形成的原因及其破坏规律.将急倾斜煤层实际开采空间转换为滑移空间后,根据管道走向与地表移动盆地走向的关系求得了急倾斜煤层开采地表移动盆地对管道的影响范围,并使用相关公式计算了急倾斜煤层开采地表移动盆地的最大沉降量.同时,参照有关石油行业标准,对一定长度范围内的管道的最大允许沉降量进行了计算,并给出了算例.通过对急倾斜煤层开采地表移动盆地的最大沉降量与地表移动盆地影响宽度内的管道的最大沉降量进行对比,初步判断了管道的安全性.     

复合顶板综放面覆岩破坏及裂隙演化相似模拟试验

煤层回采过程中,覆岩破坏特征以及裂隙演化规律对于矿井水、瓦斯防治具有重要意义。采用相似模拟试验对某煤矿复合顶板大采高综放工作面覆岩破坏及裂隙演化规律进行研究。研究结果表明:复合顶板大采高综放开采垮落带高度为32.6m,裂隙带高度为64.6m;煤层回采过程中对顶板覆岩支承压力的影响,近煤层大,远煤层小;覆岩采动裂隙倾角以中角度,宽度以中宽度为主,且裂隙数量随着远离煤层而逐渐减少;采动过程中,近距离煤层覆岩为采动裂隙聚集区,覆岩裂隙密度曲线呈现为"波浪"型。     

急倾斜煤层石门揭煤突出机理数值模拟研究

与其他类型的突出相比,石门揭煤的突出危险性最为严重,对它的突出机理进行研究有助于提高防突工作水平。根据马家沟矿石门揭煤突出后遗留的孔洞形状,采用数值模拟软件对突出过程进行反演分析;再现了马家沟矿石门揭煤突出发生的地质条件及发展过程。结果显示,急倾斜煤层石门揭煤突出过程中,煤体自重应力的作用比较明显;突出发生后,地应力梯度和瓦斯压力梯度均下降,卸压区宽度增大。因此,对于急倾斜煤层石门揭煤,一方面,要采取瓦斯抽放等措施,降低工作面前方煤体的应力和瓦斯压力;另一方面,要采用金属骨架对其上方煤体进行支护,防止该煤体垮落诱导突出。     

《煤矿安全规程》部分条款已作修改

本刊讯2006年10月25日,国家安全监管总局局长李毅中签发总局第10号令,修改了《煤矿安全规程》第六十八条和一百五十八条规定内容,并自2007年1月1日起执行。原《煤矿安全规程》第六十八条规定,采用放顶煤采煤法开采时,必须遵守下列规定:(一)必须根据煤层地质特征编制放顶煤开采设计。(二)工作面必须符合以下条件:1.无煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险性;2.顶煤和煤层顶板能随放煤即行垮落或在采取预裂爆破等措施后能及时垮落,且顶板垮落充填采空区的高度大于采放煤高度。(三)必须针对煤层的开采技术条件和放顶煤开采工艺的特点,对防火、防尘、…     

常村煤矿S6-8工作面岩层运动的连续-非连续方法模拟

为了细致地模拟煤矿开采中复杂的岩层运动现象,探讨开采速度的影响,采用自主开发的连续-非连续方法,通过引入应力跌落和准静力计算模式,以常村煤矿S6-8工作面为背景建立数值模型,模拟采动诱发采场上覆岩层的变形-开裂-运动过程。结果表明:本方法可较为细致地模拟煤矿开采中一系列复杂现象,例如,采场上覆岩层的弯曲变形、下沉、开裂、离层和层间错动、直接顶的周期垮落、工作面煤壁上方岩层近似平行展布的倾斜穿层裂缝、若干破断岩块形成的近似等腰梯形结构和采空区局部闭合;开采速度越快,直接顶初次垮距越大,这是由于采场上覆岩层向下运动不充分,直接顶垮落主要受自身和开采卸荷的影响。     

纵深大区域煤层群开采覆岩活动规律相似模拟

以大同矿区"双系"煤层群协同开采为工程背景,相似模拟实验研究了纵深大区域煤层群开采覆岩位移、裂隙及应力演化分布规律。结果表明:侏罗系近距离煤层群采用刀柱式与走向长壁式开采交错布置方式,形成不同的组合开采模式,表现出不同的覆岩破断特征,应力集中现象突出;石炭系特厚煤层开采致使覆岩大面积垮落,与上部侏罗系煤层群形成了复杂的多层采空区连通状态,且受侏罗系煤柱叠加应力影响,工作面来压频繁、覆岩活动剧烈。纵深大区域煤层群覆岩应力应变形态作为耦合时变系统,随煤层开采经历了"平衡—失稳—平衡"循环变化过程。     

煤层群开采条件下地面沉陷的评价

以重庆某煤矿矿区地质条件为背景，应用概率积分法，讨论了煤层群开采后造成的地面不均匀沉降，倾斜和曲率的变化，进而对煤层群开采造成的地面沉陷对建筑物和工程建设的影响进行了评价。     

急倾斜煤层中采用不同采煤法联合开采的回采实践

煤矿中,地质构造复杂、围岩破碎,往往致使回采工作面难于布置上风巷,或上风巷冒落无法修复。本文就如何开采无上风巷、上风巷无法修复的急倾斜煤层,合理选择采煤方法,提高采面回采率,降低材料消耗,提高安全度,进行探讨。     

综放条件下垮落直接顶“两带”分布高度研究

通过相似模拟实验和理论分析,对直接顶不规则垮落和规则垮落两带分布形成的原因及其分布高度进行了深入的分析研究。研究认为,在综放条件下,散体状态的直接顶在渐进流动过程中的某一时刻形成的＂散体拱＂结构构成了不规则垮落带和规则垮落带的分界线,是垮落直接顶呈＂两带＂分布的原因。不规则垮落带分布的研究是＂两带＂分布研究的关键,其分布的高度取决于拱的高度和煤层厚度,其中拱的高度又是重要影响因素。文章对垮落直接顶＂两带＂分布高度的研究,对于深化综放采场煤岩流动规律的研究具有重要意义。     

不同开采工况诱发边坡变形与时效稳定性分析

为解决露天端帮开采中边坡失稳问题,通过相似模拟和数值模拟方法建立不同开采工况的边坡结构模型,结合雷达监测系统分析不同开采工况下边坡原岩结构、稳定性劣化与时效稳定性之间的关系。结果表明：露天开采过程可分为开采初期、开采中期、开采终止3个阶段,直至开采终止边坡存在局部变形破坏现象,稳定性较好;端帮上层煤开采可分为表生改造、结构改造和时效变形3个阶段。表生改造阶段,边坡岩体围绕采空区形成变形,未对边坡形成扰动;结构改造阶段,会形成悬臂梁和固支梁结构,2种结构交替变化,使顶板上方破坏区呈半蝶型向边坡岩体上部扩展;时效变形阶段,受垮落岩体支撑边坡变形破坏未持续向上扩展,但存在竖向裂隙的延展,边坡稳定性较好,最终变形破坏呈金字塔状;端帮下煤层开采使的上下采空区形成贯通,边坡发生向采空区方向的失稳;露采后边坡时效变形分3个阶段,初期舒缓、中期加速、后期平稳,端帮上煤层开采后边坡时效变形分为加速移动和稳态移动2个阶段,这2个阶段随时间变化边坡稳定性均较好。     

伪斜柔性掩护支架采煤法在河里平峒井急倾斜煤层中的应用

伪斜柔性掩护支架采煤法是当前国内急倾斜煤层开采中较为先进的采煤方法,河里平峒井使用伪斜柔性掩护支架采煤法后取得了较好的经济效益和安全效益,采煤工作面月单产达到5000～8000吨;安全上实现了回采工作面全负压通风,确保了两个安全出口。     

乌东矿急倾斜特厚煤层水平分段综放开采顶板破断特征研究

为研究急倾斜特厚煤层水平分段综放开采顶板破断特征,基于急倾斜特厚煤层工作面顶板赋存条件并结合弹性力学,建立了急倾斜特厚煤层水平分段开采顶板力学模型。通过力学模型分析,推导出急倾斜特厚煤层水平分段开采后顶板沿工作面倾向方向的岩板破断判据及挠度公式,应用三角级数方法对挠度公式进行求解,确定了顶板沿倾向方向上最大挠度发生的位置关系式。理论研究成果在乌东矿南采区B1+2急倾斜特厚煤层水平分段综放开采中的工程应用表明,工作面沿倾向方向上推进到385 m时顶板发生破断,倾向方向顶板最大挠度坐标位置为y=325.78 m,顶板沿工作面倾向方向的最大挠度位于采空区中部偏下位置。表现为急倾斜特厚煤层顶板在工作面上方的非对称性破断;相似材料试验进一步验证了顶板挠度公式的合理性。     

关于综放开采技术安全问题的几点认识

本文从放顶煤开采的一次采高大、上覆岩层的活动范围大、破碎顶煤的存在等基本特征出发,论述了关于放顶煤开采中瓦斯、顶板和冲击地压等安全问题.放顶煤开采对有些安全问题可以缓解,比如工作面的瓦斯突出.但是也可能诱发一些安全问题,如坚硬顶板对支架的冲击、采空区垮落岩石的撞击与摩擦诱发瓦斯事故等.在放顶煤大面积推广应用的同时,更应重视其相应的安全问题的系统研究与解决.     

深部近距离煤层上行开采覆岩运动及应力分布试验研究

为深入研究深部近距离煤层上行开采过程中岩层应力分布、断裂破坏及下沉变形特征,根据深部煤层开采的具体工程地质条件,建立了深部近距离煤层上行开采相似材料试验模型,对上行开采中围岩应力变化、覆岩运动及裂隙演化过程进行了模拟分析。获得了下煤层和上煤层开采过程中,围岩应力分布变化特点及分区特征、岩层裂隙富集区主要分布区域及其演化规律,煤层开采过程中切眼和煤壁附近岩层断裂角的变化特征,并得到了两煤层工作面相对位置不同情况下,岩层裂隙富集区演化特点、断裂角变化及下沉变形规律。研究成果为类似条件下煤层上行开采、瓦斯抽采提供参考。