推覆构造含水体下缩小防水煤柱开采研究与实践

通过对淮南国投新集公司新集二矿开采有影响的推覆构造含水体覆岩水文、工程地质条件进行分析,结合相似材料模拟和数值模拟分析方法研究了覆岩破坏规律,并对最大导水裂隙带高度进行预测,最终合理缩小防水煤柱,成功在防水煤柱内采出煤炭393.7万吨。实践证明,综合各种因素考虑,在推覆构造含水体下缩小防水煤柱开采是可行的,同时《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中防水煤岩柱留设的理论、计算公式和参数等有待进一步认识。     

基于FLAC-3D的成庄矿多煤层陷落柱防水煤柱留设研究

运用FLAC-3D模拟软件对成庄矿内贯穿3~#、9~#、15~#煤层的KDX74、JDX75、KDX76陷落柱的防水煤柱预留情况进行数值模拟。通过分别留设不同宽度的防水煤柱进行模拟实验发现,当3~#煤层防水煤柱留设20 m,9~#煤层防水煤柱留设30 m,开采15~#煤层时,当15~#煤防水煤柱为20 m时,3~#煤层采空区下方塑性破坏区域与陷落柱活化区域导通,表明15~#煤层的开采可能导致3~#煤层采空区底板突水,故15~#煤防水煤柱宽度不应小于30 m。     

断层条件下防水煤岩柱的合理留设

准确分析采区附近主要地质构造和水源水力联系情况,得出采区主要充水水源为通过F14断层导通的奥灰岩溶水。文章通过分析计算确定防水煤柱合理留设宽度,成功地实现安全回采。合理留设断层的安全煤柱,才能在保证生产安全的基础上,开采出更多宝贵的煤炭资源。     

成庄矿3~#煤层防水煤柱留设FLAC3D数值模拟研究

针对成庄矿3#煤层防水煤柱留设研究,结合以往研究成果和3#煤层底板实际情况,利用FLAC3D数值模拟软件采用库仑—摩尔力学模型建立三维模型,对3#煤层顶底板距岩溶陷落柱不同距离的塑性分析和垂直应力进行模拟。由于煤柱尺寸的减小,其煤柱内的垂直应力随之增大。模拟结果为3#煤层的防水煤柱留设宽度为40 m。防水煤柱的留设应保证煤柱本身或顶、底板隔水层厚度足以抵抗临近含水层的静水压力,同时应兼顾压煤量的经济合理性.其研究结果为成庄矿安全开采提供了安全保障。     

开滦林西矿深部断层防水煤柱留设研究及应用

为解决开滦林西矿深部断层防水煤柱留设问题,通过分析深部突水机理及开采理论,采用断层勘查工程、水压致裂测试抗拉强度、断层防水煤柱留设计算及数值模拟,确定了7煤、8煤、9煤、11煤、12煤上盘、下盘的断层防水煤柱宽度。模拟结果表明断层上盘煤层开采时底板破坏区和应力区对断层煤柱影响比顶板对其影响大,上组煤开采对下层煤的煤柱留设有影响。     

赵庄二号井3~#煤层陷落柱防水煤柱数值模拟研究

运用FLAC-3D软件对赵庄二号井的DX17陷落柱的防水煤柱进行了数值模拟研究。通过留设不同宽度的保护煤柱,分析煤系煤层周围及陷落柱附近塑性区及最小主应力变化情况,得出了陷落柱防水煤柱的合理留设宽度,3~#煤层临近陷落柱开采时,留设70 m的防水煤柱是可靠的。     

丁集煤矿1521(3)工作面提高开采上限可行性研究

丁集煤矿原设计留设80 m的安全煤柱,通过借鉴相同地质条件下相邻矿井潘三矿缩小防水煤柱,提高开采上限成功经验,对1521(3)工作面提高开采上限可行性进行研究。经验公式计算结果表明,1521(3)工作面提高开采上限后导水裂隙带发育最大高度43.13 m,取保护层厚度16.2m,得到1521(3)工作面留设60 m安全煤柱可行的结论,与原设计80 m保护煤柱相比,释放了开采区域,预计可多开采煤量19.6万吨。     

采矿工作面推进的准动态FLAC数值模拟

采用FLAC3D软件进行了防水煤柱留设条件下采矿工作面推进不同时刻的静态模拟,按推进顺序在时间域上的编排即构成了推进全过程的准动态模拟,可视化的结果为采矿影响评估、工作面布置和煤柱留设等采矿决策提供了依据.模拟结果表明,应力集中系数均随推进距离增加而增加,推进距离超过一定数值后,应力集中系数趋于常数;防水煤柱对顶底板位移影响极大,煤柱留设少,底板位移大,较大的煤柱尺寸,对应较小的顶底板破坏深度和较小的应力集中系数.     

翟镇煤矿六采区三维地震勘探成果在生产中的应用

根据三维地震勘探成果,六采区及时调整个采区设计方案,保证六采区整体合理布局,减少煤柱留设,提高煤炭资源回收率.通过开拓巷道实际构造揭露,验证了三维地震勘探成果,准确度较高.     

中厚煤层区段煤柱留设宽度理论确定

依据GB50218-94工程岩体质量级别及相应质量定性特征描述,综合考虑顶板完整程度和软硬程度,以及巷道位置、巷道与煤层尺寸等因素,从应用的角度出发将巷道围岩划分成6种组合类型,依据Mohr-Coulomb准则和Kastner方程,确定出了中厚煤层区段煤柱留设宽度的理论计算公式,并应用于东保卫煤矿三采区36#煤层回采巷道布置当中,收到了良好的技术与经济效果,该研究对确定区段煤柱合理留设宽度具有参考作用.     

复杂建筑群下煤柱留设的优化设计研究

为解决建筑群下压煤问题,针对现有矿区保护煤柱留设方法的局限性,提出利用矩形分块垂直剖面法留设保护煤柱,并结合实际地质采矿条件,给出了煤柱尺寸的计算公式,提出了角点煤柱的优化设计理论。研究表明,这两种方法可依据受护对象的保护等级和开采煤层厚度等因素,合理确定地面工程保护煤柱的范围,既保护了敏感目标,又大大解放了"三下"压煤量,使保护煤柱的设计更加合理。     

矿井浅部煤柱露天开采可行性研究

为提高资源回收率、延长矿井服务年限,梅河煤矿四井计划采用露天开采方式对急倾斜特厚煤层(12煤)的浅部露头煤柱进行回收.针对露天、井工同时开采是否会相互影响,并造成水灾隐患的问题,进行了针对性的覆岩破坏观测与探测工作.通过研究认识到,露天开采区域处于井工开采的采动影响范围之外,井工采区开采不影响露天采区.另一方面,松散砂砾含水层已经基本疏干,留设露头煤柱已经没有必要;EH-4物探结果表明旧采空区经过20余a的压实,已经属隔水层,可以作为保护层;露天开采对井工开采不形成水灾隐患;实测的导水裂缝带高度为218.16 m,最小防水安全煤柱高度258.16 m,实际井工开采工作面与露天开采区之间的煤岩柱高度为340 m.综合评价认为,露天开采不会对井工开采造成水害影响,认为露天开采是可行的.     

沿空掘巷区段煤柱合理尺寸的研究

区段煤柱是用来保证相邻两回采工作面回采安全的隔离体。为了保证工作面的安全回采和提高回采率,因此煤柱宽度要求具有合理的尺寸。采用力学计算的方法,建立力学模型,计算应力极限平衡区,并考虑影响煤柱宽度的因素,留设一定范围的弹性核,满足留设的煤柱应有足够的稳定性。最终确定合理的煤柱留设宽度。     

承压因素与Ⅰ类采动等级水体下防水煤岩柱的留设

同类型水体下防水煤岩柱的留设问题一直是采矿工程中研究的热点.在分析淮南煤田潘集矿区、淮北煤田兴隆庄矿区、兖州煤田百善矿区的水文地质条件及突水实例的基础上,针对Ⅰ类采动等级水体下留设的防水煤岩柱不能确保安全生产问题,探讨了含水层承压与Ⅰ类水体下防水煤岩柱的留设问题,提出了相关建议.     

特厚煤层大采高综放开采区段煤柱留设宽度研究

针对特厚煤层大采高综放开采区段煤柱合理留设的问题,以同发东周窑煤矿为工程背景,采用弹性力学极限平衡法求得煤柱合理的理论留设宽度为20.87～24.08 m,利用工程类比法得到该煤矿上区段采空区煤柱侧严重塑性破坏区宽度约为4 m.运用FLAC3D数值分析软件对四种煤柱留设方案下煤柱内部的垂直应力、塑性破坏特征及巷道围岩的变形量进行剖析,以确定该煤矿区段最合理的煤柱留设宽度.结果显示：窄煤柱受大采高综放开采的特厚煤层和下区段回采双向侧向支承压力叠加的影响容易失稳变形破碎.综合考虑,最终确定该煤矿区段煤柱合理留设宽度为24 m.     

煤炭绿色完全开采不再是梦

正煤炭是我国的主体能源,是不可再生资源。低回收率一直是煤炭工业必须解决的重大问题。2007年王晓利教授提出煤炭完全开采理念,建立了以无煤柱开采、充填开采和再开采为主要内容的煤炭完全开采体系。无煤柱开采实现采区完全开采。我国无煤柱开采技术经历了半个多世纪的探索,仍因巷旁支护速度慢、密闭与支护效果差,制约了采区煤炭安全高效开采,仅因留设区段煤柱每年损失资源超过3亿t。为此,王晓利教授研发出柔模沿空留巷、沿空掘巷、沿空留墙、     

1511（3）工作面提高回采上限研究与实践

潘一矿采1511（3）工作面为松散含水层下缩小防水煤柱开采工作面,本文通过对防水煤柱留设的可行性论证及实际开采过程中应用＂并行电法＂探测＂两带＂发育规律的介绍,为相似条件下提高回采上限开采提供借鉴和帮助。     

大采高工作面区段煤柱合理尺寸的数值模拟

为了解决长平煤矿大采高工作面区段煤柱留设的合理尺寸问题,以长平煤矿4 305工作面为例,采用有限差分程序对不同工况下煤柱应力场分布规律进行了仿真研究。得出了煤柱应力分布呈"马鞍型"和弹性核演化过程中煤柱尺寸的相应范围,与理论计算结果相比较,确定长平矿大采高工作面的煤柱尺寸为30~40 m,为矿井下一步煤层开采区段煤柱合理留设提供了依据。     

老空区边界防水煤(岩)柱留设的研究

为老空区防水煤(岩)柱的留设及探放水设计提供更准确的计算方法,在老空区边界围岩受力特征及其破坏状态的基础上,分析了边界围岩的阻水性能及影响边界煤(岩)柱留设的主要影响因素;探讨了目前边界防水煤(岩)柱计算公式存在的缺陷;提出了基于阻水能力的防水煤(岩)柱留设计算公式,避免了以往临界突水系数经验值选择不当带来的误差。本研究对老空区突水的防治具有重要的理论意义和应用价值。     

断层上盘防水煤柱合理宽度研究

当前采用的断层防水煤柱设计方法,是将断层上盘防水煤柱沿宽度方向看作是均匀连续和各向同性的弹性体,没有考虑到矿山压力、构造应力和水压力对煤柱的破坏和影响作用,导致煤柱留设宽度缺乏科学性,增加了工作面突水威胁。为了合理设计断层煤柱宽度,本文分析了煤柱在不同作用力下的物性状态,在此基础上将煤柱从隔水功能上划分为矿压影响区、有效隔水区和断层影响区,并分别推导和确定这3个区域的宽度计算公式,修正了断层防水煤柱设计方法,为上盘断层防水煤柱设计提供了科学的参考依据。