浅部煤层壁式煤柱支撑法开采大面积垮落机理

中国西部有一批获得正常经营权的小矿井。他们在采用长壁煤柱支撑法进行开采时，常发生大面积顶板垮落事故。文中结合陕北郭家湾煤矿的实例进行数值分析，研究顶板大面积垮落的机理，认为一定极限条件下在顶板作用下的支撑煤柱群产生大变形，引起顶板变形破坏并形成“六面体”。在“六面体”重压下煤柱群整体塌落，造成大面积顶板垮落。区分隔离煤柱和区内煤柱，选择合理开采参数，是防止灾变的关键。     

长壁留煤柱支撑法开采"顶板-煤柱"结构分析

长壁留煤柱支撑法开采是陕北中小煤矿普遍采用的一种采煤方法。开采时合理的划分隔离区域,通过留设不同性质的煤柱群,能够使得隔离区域内煤柱在开采下一个区域时适时屈服、破坏,上覆岩层则协调变形发展形成“待垮六面体”。针对陕北郭家湾煤矿的长壁留煤柱支撑法开采,将隔离煤柱及其封闭的区域当作整体,建立了“连续梁”力学模型,从力学的角度出发,分析“顶板-煤柱”相互作用下的煤柱受力大小和顶板破坏机理。数值模拟结果与力学分析结果相吻合。根据分析结果提出的监测方法,对煤矿有效的进行顶板管理,实施安全高效开采具有重要意义。     

三不拉采区顶板大面积垮落灾变机理研究

结合三不拉采区开采现状,利用数值模拟分析三不拉采区现行开采方案顶板大面积垮落机理及其发展的力学过程;分析顶板的破坏过程,以解决现场煤柱群的合理设计问题,并指导采用该种采煤方法的煤矿进行有效的顶板管理,防止开采过程中工作面发生切顶事故。     

大倾角多区段开采顶板运移及其采空区充填规律实验研究

为了研究大倾角煤层多区段开采围岩运移规律,采用物理相似模拟实验方法,分析了大倾角煤层多区段采场顶板和煤柱变形破坏规律、底板应力分布及演化规律、垮落矸石充填特征等。结果表明:大倾角煤层多区段开采围岩运移规律不同于单区段开采,下区段采动导致上区段采场倾向中、上部垮落顶板出现二次下沉和滑移,顶板运移曲线呈现沿倾斜方向"上大下小"的双峰特点,垮落顶板非均匀充填导致采空区底板应力沿倾向呈现出中部下部上部,下区段采动导致上区段采空区中部底板应力显著增加。下区段开采致使区段煤柱上、下两侧非对称受载并发生破坏,引发了煤柱-上区段采场煤岩体的连锁运动;区段煤柱支承压力从上区段开采时的"W"型分布变为下区段开采时的"V"型分布,增载系数达到4.9.研究可为大倾角煤层多区段围岩控制提供了理论指导。     

急斜特厚煤层开采方法转变顶板垮落及防治

急斜特厚煤层的开采在中小型煤矿一直沿用大放高非机械化开采方式，造成采区回采率低下，煤损严重。由于目前的煤炭效益越来越好，许多原有的地方煤矿开始进行采煤方法的改革，其中在从房柱式开采向综放开采转变过程中出现的顶板垮落现象直接危害到工作面的安全生产。文中通过相似模拟实验对此进行了研究，得出控制顶板垮落动力灾害的关键在阶段煤柱的留设。     

浅部隔离煤柱对覆岩运移的控制及其合理留设

为了揭示西部浅埋工作面沿倾向方向开采时隔离煤柱对覆岩运移的控制作用,以大柳塔煤矿为工程背景,采用相似材料模拟试验方法,分析工作面开采中隔离煤柱对覆岩垮落、移动变形的控制作用及其应力变化特征,并确定煤柱的合理留设。研究结果表明,采区倾向方向上,由于工作面间存在隔离煤柱,各工作面开采会形成彼此独立的垮落带,隔离煤柱有效地分隔了相邻工作面垮落空间的横向贯通和纵向扩展,隔开了相邻工作面上覆岩层沉降曲线;覆岩垮落高度与工作面倾向开采长度密切关系,非充分采动较充分采动时覆岩垮落高度明显降低。在煤层开采过程中,留设30 m宽的1^#~4^#煤柱处于稳定状态,但3^#、4^#煤柱安全性较低。理论计算出了2^-2煤和5^-2煤合理煤柱宽度分别为18.6 m、24.5 m,得出了避开煤柱集中应力与控制地表均匀沉降的上下煤层煤柱最佳错距为95.5 m。     

坚硬顶板煤层条带开采的采留宽度

针对坚硬厚层顶板煤层采用长壁开采容易形成大面积悬顶的问题,根据黑龙江省某矿地质条件,采用理论计算和数值模拟方法,研究了条带开采的合理采留宽度。结果表明,该矿条带开采采出宽度为30 m,煤柱留宽为21.73 m较为合理,条带煤柱稳定性较好。理论计算和数值模拟结果一致,为避免顶板大面积垮落、保护地面建筑物安全和矿井生产安全提供了依据。     

强制放顶爆破参数研究

榆神府矿区煤层顶板属于非坚硬岩层,但由于工作面初次来压步距很大,单体液压支柱无法抗拒覆岩整体切落和大面积垮落压力而容易引发大面积垮落灾变。数值模拟分析表明,非坚硬顶板工作面初次来压步距可以通过深孔和浅孔强制放顶减小。通过数值模拟和实际开采条件分析,提出了采用深浅孔结合进行强制放顶预防大面积垮落灾变的方法。得到了炮眼直径与最小抵抗线的关系,确定了非坚硬顶板强制放顶的爆破参数,为避免顶板大面积垮落灾变提供了可靠依据。     

急斜煤层浅部矿震机理及防治

为了防治急斜煤层浅部综放开采出现的矿震灾害及深刻理解其机理,采用物理相似模拟实验进行了研究。研究结果表明,急斜煤层浅部矿震机理为单个煤柱失效后,进而引起采场煤柱连锁失稳,最终导致巨厚覆岩大面积垮落,产生矿震,其本质是空间结构失稳造成,由此提出"空间结构破坏型矿震"观点;结合生产实际,提出控制此类矿震的关键在于控制综放段上覆浮矸厚度,留设足够厚度的隔离煤柱和提前预爆破顶板的防治措施。     

深井采空区宽条带煤柱受力状态研究

为研究深井采空区宽条带煤柱受力状态,对唐口矿千米深矿井宽条带开采采空区煤柱受力状态进行了实际观测和分析.结果表明:距煤柱边缘6～8m区域为压力峰值区,距边缘10m区域承载附加应力较小;在锚网带支护系统作用下,煤壁边缘并不完全坍塌垮落;越靠近煤柱内部,其实际支撑能力越大,在距边缘1m区域的煤柱实际强度约为10.2MPa;深井覆岩外应力拱所需承载的覆岩重量要比浅井大得多,煤柱外应力场峰值和影响范围都明显大于浅井.     

大同煤田同忻矿可采煤层顶板力学性质及其对开采的影响

矿井生产过程中,顶板事故频发,对煤矿安全生产威胁巨大,有必要明确煤层顶板力学性质和稳定性。本次研究以大同煤田同忻矿为研究对象,收集钻孔地质资料,总结了各可采煤层厚度特征和空间展布特征,确定了各煤层顶板类型;采集各煤层顶、底板岩心样品,以岩石力学测试实验为手段,得出了顶、底板岩石的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等力学参数,明晰了煤层顶板岩石类型和稳定性,并针对此提供了相应建议。结果表明,研究区发育山2^#、山4^#、2^#、3-5^#、8^#和9^#煤层共6套可采煤层,其中太原组3-5^#和8^#煤层为主采煤层;山2^#煤层顶板多为中硬岩,稳定性相对较好,山4^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶区域小规模存在,多为中硬岩和硬岩,稳定性较好;2^#煤层可采区域顶板类型主要为直接顶和老顶,软岩—坚硬岩皆有分布;3-5^#煤层顶板类型区域内以直接顶为主,大面积连片分布,伪顶和老顶穿插分布,主要为软—中硬岩;8^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶罕见,软-中硬岩皆有存在;9^#煤层顶板类型伪顶、直接顶和老顶穿插分布,软岩—中硬岩皆有发育。研究结果对于研究区矿井安全开采有一定的参考价值。     

箭竹坪矿区主采煤层顶底板稳定性分析

本文通过收集和整理箭竹坪矿区资料的基础上，对矿区的地层、构造、顶底板岩性组合等方面进行了研究，并对整个矿区主采煤层顶底板的地质条件做简要分析。分析结果表明箭竹坪矿区主采煤层顶底板的稳定性差异比较大，其中煤层中的后期小构造和顶底板岩性被视为顶底板稳定性的主要控制因素。     

构造应力对煤层顶板稳定性影响的数值分析

煤层顶板垮落是煤矿生产常见的灾害,煤层顶板稳定性预测是防治顶板事故的关键技术措施。构造应力是影响煤层顶板稳定性的重要因素之一。利用FLAC3D软件,分析在构造应力的影响下煤层顶板在采动过程中的变形破坏特征,以及不同侧压条件下煤层顶板的移动规律。结果表明,顶板破坏在岩梁中部是由下向上发展的,在一定的条件下,随着水平构造应力的增大,顶板破坏范围逐步减小,顶板岩层的位移逐步减小。     

上提综采面破碎顶板片帮冒顶分析与控制技术研究

片帮冒顶是制约综采工作面安全高效开采的主要因素之一。为了控制上提综采面片帮冒顶,研究了工作面片帮冒顶的机理,分析了煤壁片帮、冒顶的主要因素,包括地质构造影响、顶板破碎、邻近工作面采动影响、矿压因素等;运用FLAC3D软件,通过数值方法,分析了邻近工作面开采对上提面的影响,结果表明,由于受邻近面采动影响,工作面发生片帮冒顶的几率较大。在以上研究的基础上,提出了采用注射马丽散加固煤帮控制片帮冒顶方案。方案实施后,有效地控制了端面冒顶和大面积片帮,使该工作面转向正规循环作业。     

神府煤田沙沟岔煤矿综采适应性评价

利用大量的神府煤田沙沟岔煤矿的地质钻孔资料,在对沙沟岔煤矿范围内的地质构造、煤层厚度及变化规律、顶底板条件进行详细分析的基础上,对区内所含的7个煤层进行定性的综采适应性评价,评价结果表明：矿区内只有4-3,5-2煤层适宜综采.该矿区内基本符合煤层厚度越大,变异系数越小,越适宜综采;煤层厚度越小,变异系数越大,越不宜综采的基本特征.     

浅析大采高综采面顺利通过大落差断层

本文介绍了刘庄煤矿171303综采工作面通过采取避开硬度较大的顶板,从岩性相时较软的底板中强行穿越的方法,成功穿越了落差17m的F18正断层,减少了打眼放炮的工作量及因爆破对设备造成的损伤,加快了推进速度,成功安全回采并取得了十分显著的效果,对大采高综采工作面过地质构造提供了宝贵的技术参考。     

芦岭煤矿10#煤层顶板特征

利用钻孔资料,统计芦岭煤矿10#煤层顶板30m以内砂岩和直接顶的厚度。依据硬质岩石质量分数、直接顶厚度与采高的比值（Km）分析顶板的岩性类型和顶板的结构类型。结果表明：1”煤层顸板岩体岩性分为硬质岩体、中硬岩体和软质岩体三类,分别约占矿区的50％、35％、15％;顶板结构类型为老顶直接覆盖型、伪顸＋老顶型、直接顶＋老顶型和伪顶＋直接顶＋老顶型四种;顶板工程地质类型分为无周期来压、有周期来压和周期来压强烈三种,依次占矿区的49％、50％、1％。该矿地质条件较好,研究结果为矿区工作面布置方法、顶板支护方式的选择提供了依据。     

薄煤柱密封和加固及防灭火技术研究

提高煤炭资源回采率是每个煤矿企业的社会责任,薄煤柱开采是提高煤炭回收率的有效途径,但薄煤柱开采所面临的支护和密封问题却在很长一段时间内难以解决。通过对薄煤柱开采工艺以及薄煤柱的密封加固工艺的详细阐述,并根据实验工作面（阳煤二矿80509综放工作面）的跟踪观测和技术经济性分析,探讨了薄煤柱开采的可行性和先进性。     

煤柱内应力分布规律及其尺寸确定的研究

煤柱稳定既取决于外加载荷,又取决于其内在性态的变化。煤柱的性态变化在于其上方岩梁的作用,应用弹性地基理论建立通用计算模型,在数值解的基础上讨论简化模型的解析解,给出了煤柱内应力分布和极限尺寸的确定公式,并应用该公式对(六兄)州济宁二号井第一水平护巷煤柱尺寸进行了计算分析。