急斜煤层浅转深综放开采煤岩动力灾害诱发机理

中国煤炭资源深部开采已成为常态。依托急倾斜煤层开采为工程背景,构建考虑水平分段综放开采影响的浅转深开采组合梁模型,引入应力差异系数(α)表征浅转深开采煤岩体应力状态特征,分析地表大尺度裂隙与工作面相对空间层位关系,揭示急倾斜煤层浅转深开采煤岩体动力灾害诱发机理,对指导急倾斜煤层深部开采具有重要意义。研究表明:通过全景智能钻孔图像信息辨识揭示了急倾斜煤岩层纹层角与倾斜层理方向基本一致,说明煤岩层处于强压缩构造状态;浅转深开采应力差异系数呈非线性增长,确定临界开采α为0.4;急倾斜煤层浅转深开采动力灾害诱发实质为水平分段多阶段重复扰动下覆层结构失稳产生循环性动力冲击。     

急倾斜特厚煤层层间岩柱动力学失稳诱灾倾向预测

乌鲁木齐矿区乌东煤矿开采条件复杂,急倾斜煤层群间赋存均厚60m倾斜岩柱,近年来已发生十余次动力灾害。针对急倾斜岩柱动力学失稳诱灾倾向预报,采用开采条件调查、理论分析和现场监测等方法,综合预测了深层岩柱动力学失稳诱灾倾向区域。首先,基于现场调查成果,构建了急倾斜岩柱失稳应力撬转效应(stress leverage rotation effect,SLRE)力学模型,揭示了岩柱动力学失稳诱发动力学灾害的力学机制。再次,通过现场微震监测,分析了岩柱破断失稳微震—能量—空间演化规律:急倾斜岩柱动态失稳经历扰动破裂、应力挤压、断裂失稳和应力重构阶段。最后,综合分析并圈定了深层岩柱动力失稳诱灾倾向区域,其分别位于B1-2煤层+500~+510 m区域开采煤体、B3-6煤层+475~+485 m区域岩柱侧煤体,这为现场灾害防控设计和安全开采提供了科学依据。     

矿井急倾斜煤层开采实践

我国急倾斜煤层分布广泛,其地质条件大多数比较复杂,经过长期的勘探和开采,对现有生产矿井中的急倾斜煤层的赋存特征已有相当的了解,急倾斜煤层的开采方法与煤层埋藏的地质条件有密切关系。开采急倾斜煤层的煤矿存在水害威胁、瓦斯、自然发火等重大安全生产隐患。为了保证急倾斜煤层综放工作面安全开采,加强回采工艺各环节管理,防止溃水溃泥、瓦斯增大等带来的不安全隐患。通过改革综采支架和开采技术管理,增强综放工作面安全开采。回采实践证明,急倾斜煤层开采管理方法保证了梅河煤矿四井多个综放工作面的顺利安全回采,创造了巨大效益。至今在梅河煤矿四井急倾斜煤层综放开采经历了25年,有较成熟的开采经验。为类似矿井开采提供了宝贵的管理经验。     

急倾斜矿体开采地表沉陷与概化地应力研究

急倾斜矿体开采地表沉陷规律不同于自重应力作用下的煤矿地表移动规律的特点,研究结果表明急倾斜矿体开采地表沉陷的主控因素为残余构造应力场与成矿应力场、急倾斜矿体的产状、覆岩体结构与节理裂隙的空间展布规律、开采放矿与顶板管理方法．此外,提出了研究急倾斜矿体开采的地表移动规律时必须在煤矿地表移动规律基础上,引入以残余构造应力为主要影响因素,同时包含倾角、岩体结构、放矿规律的4大主控因素;在此基础上,推导了急倾斜崩落法开采矿山地表移动与概化地应力的关系式,并通过实例加以验证,为多主控因素综合机理研究奠定了基础．     

急倾斜特厚煤层分层开采后的覆岩破坏特征研究

特厚急倾斜煤层水平分层开采在采场矿压显现规律、老顶结构分析等方面已经取得了一些重要进展,对特厚急倾斜煤层安全开采起到了积极的作用。但由于特厚急倾斜煤层岩移观测资料极少,现有的急倾斜预计模型都无法反映该条件下开采的力学机制,导致其在进行地表沉陷预计时的精度较低,严重影响了特厚急倾斜煤层水平分层开采条件下"三下"采煤的生产实践。因此,要保持特厚急倾斜煤层分层开采条件下的安全开采,需要深入研究其开采后的覆岩破坏与地表移动特征,从而更有效的指导现场工程应用。     

基于不稳定型急倾斜薄煤层实用性开采技术的研究

指出煤炭在国民经济发展中的重要性;提出了研究不稳定型急倾斜薄煤层开采的现实意义;阐述了不稳定型急倾斜煤层的特征,以及其开采的指导方法和开采技术。以煤矿生产实践为依托,对不稳定型急倾斜薄煤层实用性开采技术进行了研究,得出在不稳定型急倾斜煤层中采用伪倾斜斜坡短壁采煤法,能较好地解决急倾斜薄煤层开采的技术难题,收到明显的经济效益,值得借鉴。     

兴泰煤矿二1煤层坚硬顶煤预裂爆破技术

 急倾斜坚硬厚煤层的开采方法是采矿技术所面临的难题之一。由于急倾斜坚硬厚煤层矿山压力显现不清楚,煤层顶板管理复杂,顶板事故多,回采率低等诸多因素的存在,使得矿井生产能力的提升及经济效益的提高受到束缚。兴泰煤矿二₁煤层具有煤质坚硬、倾角大、瓦斯高、煤层厚等显著特点。因此,提高坚硬顶煤的冒放性是兴泰煤矿放顶煤开采所面临的主要技术难题。本文在对坚硬顶煤破碎特点分析的基础上,结合兴泰煤矿二₁煤层工程地质条件,提出了提高二₁煤层坚硬顶煤冒放性的主要技术措施及三种预裂爆破方案。通过现场试验,成功的解决了二₁煤层坚硬顶煤难以放出的问题,取得了预期的效果。实现了急倾斜坚硬厚煤层放顶煤开采技术的突破,对中国急倾斜坚硬厚煤层的开采具有指导意义。     

急倾斜邻近煤层开采顺序对管线安全的影响

为了合理回收管线下方压覆的急倾斜邻近煤层煤炭资源,以新疆鄯善到乌鲁木齐输气管线穿越的碱沟煤矿为工程背景,运用数值模拟方法,对急倾斜相邻煤层开采三种不同开采顺序引起的管线变形与应力变化进行了研究,结果表明:不同开挖顺序导致管线的变形和应力有较大的变化,方案2(先采较薄煤层后采较厚煤层)对管线变形和应力影响较其他工况影响小;管线的安全性不仅取决于开采条件、岩体及管道自身的力学参数等自然因素,而且与开挖顺序密切相关。     

急倾斜水平分段综放面强矿压致灾机理及其防治

急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的强矿压致灾日益突出,严重制约矿井的安全生产。以乌东煤矿北采区45#特厚煤层为研究背景,构建物理相似模型,揭示了采场覆岩垮冒结构特征,理论分析综放面覆岩应力传递特征;通过FLAC3D软件建立三维数值计算模型,分析了急倾斜特厚煤层水平分段综放开采后覆岩的应力场及塑性区的变化特征。结果表明:急斜煤层赋存环境复杂,顶板不易垮落,易在采空区形成悬空顶板;+600水平分段煤层开采后,覆岩应力重新分布,在+575水平工作面沿煤层倾向距顶板巷6～45 m的采场煤岩体内,形成轮廓为"三角形"的应力集中区;随开采水平不断向深部延伸,应力集中程度不断增加,矿压显现也随之增剧。针对覆岩垮冒结构及应力特征,进行超前预裂爆破弱化技术,综放工作面支架压力和电磁辐射监测表明:支架压力下降了5～10 MPa,煤岩体平均电磁辐射强度由35.5 mV下降为14.4 mV,明显减缓了工作面强矿压显现,实现了安全生产。这对类似矿井安全开采提供了值得借鉴依据。     

急倾斜单一厚煤层采后下部自保护范围的研究 渗透特性的影响

急倾斜单一突出厚煤层一般采用水平分层或斜切分层进行开采,其区域防突措施确定的关键在于确定其采动影响下的自保护范围.以湖南省南阳庙煤矿为例,进行了回采工作面煤的工业分析和采后瓦斯残余参数观测,UDEC数值模拟和实验室相关数据测试等一系列研究,研究表明：在采用水平分层或斜切分层采煤法开采后,其分层相当于保护层的开采,下部1~2个分层均处于被保护层的保护范围之内,大大简化了防突工程.研究结果可为急倾斜突出煤层区域防突措施的制定提供理论依据,对急倾斜突出煤层的安全生产具有一定的理论意义和实际意义.