采高对浅埋煤层老顶岩层破断距的影响

煤层的开采高度对关键层的破坏有重要影响,为了研究采高对组合关键层破坏的影响,运用数值分析方法分析组合关键层有关参数的基础上,研究了采高变化对组合关键破断的影响,即对采场来压步距的影响,进而修正了浅埋煤层开采采场初次来压步距的计算公式.结果表明,以该修正的组合关键层破断距公式计算的大柳塔1203工作面的初次来压步距与实测非常接近.该公式对于地表厚松散层浅埋煤层中的组合关键层的破断距计算具有一定的适应性.     

厚松散层浅埋煤层覆岩破断判据及跨距计算

在分析组合关键层有关参数的基础上,推导出了组合关键层初次来压步距和周期来压步距的计算公式。由于关键层理论和组合关键层理论的载荷和弹性模量不同,而且两者来压步距的计算公式也不相同,因此以关键层理论计算浅埋煤层矿压参数必然会出现很大的误差。大柳塔 1203 工作面按照关键层计算得出的顶板来压步距与实际相差很大,而按照组合关键层计算得出的顶板来压步距与实际基本吻合。以组合关键层理论计算的矿压有关参数与实测一致,这证明对于地表厚松散层浅埋煤层,应采用组合关键层理论。     

浅埋煤层中的关键层组探讨

总结了浅埋煤层矿压显现规律,以浅埋煤层关键层理 论为基础,分析了厚松散层浅埋煤层的顶板破断特点,提出了关键层组的概念。     

厚土层覆盖浅埋煤层支架适应性分析

分析了陕西榆树湾煤矿浅埋煤层开采支架的适应性,揭示了厚土层覆盖浅埋煤层开采条件下覆岩层的破坏规律;模型实验表明工作面初次来压步距为70～75 m,工作面初次来压步距相对较大;组合关键层的破断形成大周期来压现象,支架动载系数平均为1.21,支架阻力能平衡顶板压力,满足工作面正常开采时对支护阻力的要求.研究成果对指导工作面采前准备工作具有重要意义.     

采高及复合关键层效应对采场来压步距的影响

运用有限元数值分析方法,详细研究了采高变化及关键层复合效应对关键层破断,即采场来压步距的影响,并建立了相应的采场来压步距估算公式图６,表５,参４     

近浅埋煤层老顶初次垮落规律及控顶措施

以榆阳煤矿2302工作面的开采实践为工程背景,利用"板"和"梁"2种力学模型对近浅埋煤层条件下的老顶初次来压步距进行了分析和计算.结合老顶实际垮落步距确定出适合近浅埋地质条件下的力学模型,并计算了"板"力学模型在不同边界条件下初次来压步距.为了解决老顶初次来压步距过大的问题,根据采场处于不同边界条件下初次来压步距的特点,提出了采用深孔预裂爆破和区段煤柱宽度缩小的方法,使采场处于"两边固支两边简支"的受力状态,以减小初次来压步距,保证初采初放期间工作面顶板安全.     

浅埋煤层开采覆岩移动规律数值分析

利用RFPA岩石破断过程分析系统软件，对神府东胜矿区活鸡兔煤矿厚松散层浅埋煤层首采工作面上覆岩层在采动后的活动规律进行了动态数值模拟。并根据模拟结果，分析了随着工作面采动和推进，上覆岩层的破断过程、特征与来压特点。模拟结果表明，卸荷变形是引起浅埋煤层直接顶初始离层的主要因素之一，浅埋煤层老顶岩层破坏的主要顺序仍为“离层－断裂－垮落”，厚松散层浅埋煤层开采时，当关键承载层完全垮落后，覆岩会发生直达地表的整体切落现象。     

浅埋深中厚煤层采场矿压显现规律研究

介绍了神东矿区榆家梁煤矿44305浅埋深工作面回采期间的矿压观测方法,结合工作面矿压显现特征,参照来压步距理论计算,确定了工作面周期来压步距,掌握了工作面回采过程中支架的运行状态,为该煤层的顶板管理提供了依据。     

南梁厚土层浅埋单体长壁工作面矿压规律实测分析

在南梁煤矿首采工作面20105采前实验研究的基础上进行了现场观测,实测了活柱的下缩量、工作面顶板的移近量、顶板的来压强度以及巷道变形破坏参数,总结了厚土层覆盖层浅埋煤层单体长壁工作面的矿压显现规律.实验和观测表明,厚土层覆盖浅埋煤层工作面初次来压步距大,矿山压力显现剧烈,周期来压台阶下沉量大.针对目前顶板的支护状况和顶板灾变危险,提出了提高支柱初撑力等改善措施,为实现厚土层覆盖浅埋煤层单体长壁工作面安全开采提供了可靠依据.图7,参8.     

浅埋煤层采动厚砂土层破坏规律模拟

浅埋煤层薄基岩厚砂土松散层顶板动压灾害和采动水土流失是神东矿区急需解决的重大问题之一。顶板厚砂土层采动变形破坏规律是建立顶板动态结构理论的基础。通过动态相似模拟试验,揭示了厚砂土层破坏形态,并初步分析了破坏机理。     

薄基岩浅埋煤层保水开采技术研究

薄基岩浅埋煤层开采过程中顶板基岩易全厚切落,破断直接波及地表,存在顶板突水的安全隐患.在分析顶板导水通道特征基础上,针对浅埋煤层采用传统技术实现保水开采的难点,从开采方法本身采取措施,提出了一套较为系统的薄基岩浅埋煤层保水开采新技术.此项技术的关键有三:一是长壁工作面快速推进;二是支架合理支护阻力的计算确定;三是局部降低采高或局部充填.补连塔煤矿32201工作面的三维固-液耦合数值模拟计算和现场实践结果证明,该套技术的应用是成功而有效的,可在薄基岩浅埋煤层保水防溃开采中推广应用.图4,表1,参12.     

上限区域浅部煤层保水开采工作面安全推进速度实验研究

基于国内外研究结论,本文以皖北矿区百善煤矿6煤层为研究对象,通过分析浅部煤层保水开采机理和关键,提出以"上覆岩层水体渗流速度确定工作面推进速度"的思路(工作面推进速度能使关键层采后破断的砌体在上部水体渗流到采空区前闭合)。根据渗流理论、经验公式和实测资料等,对保水开采分类中工作面上覆岩层中的潜水渗流时间进行公式推导及计算;根据关键层理论和百善煤矿地质资料,计算出各分类上覆岩层初次和周期破断距。由此,计算和确定出各分类工作面推进速度,同时,以推进速度下限和采煤机切割速度确定安全保水开采的工作面长度范围。进一步完善保水开采技术体系,为浅部煤层保水开采技术的安全应用提供理论指导。     

浅埋煤层厚沙土层采动卸荷破坏的“拱”状数学模型

在物理相似模拟试验发现浅埋煤层地表厚沙土层初采期间的“拱”状破坏特征的基础上,建立了“拱”状数学模型,为进一步探讨关键层(关键块)与其上表土层的耦合问题奠定了基础.     

榆树湾浅埋煤层保水开采三带发展规律研究

在分析陕西榆树湾煤矿浅埋煤层分层开采的水文及工程地质条件的基础上，对保水开采中覆岩破坏“三带”的发展规律进行了相似材料模拟实验研究．实验表明在基岩厚度较大的浅埋煤层开采中覆岩垮落不是整体切落，而是有“三带”存在；同时，实验揭示了其“三带”的高度、覆岩的下沉与采高的关系，表明在基岩厚度较大、隔水土层较厚的浅埋煤层中采用分层开采可实现保水开采，这为榆树湾煤矿保水开采提供了重要的科学依据．图3，表1，参8．     

宽条带跳采对地下水影响分析

为了减小开采对地下水资源的影响和破坏，根据开采引起导水裂隙带的形成机理，结合条带开采导致矿山压力较小，对上覆岩层的破坏较轻等优点，提出了宽条带跳采的采煤方法。通过数值模拟，分析了宽条带跳采和全部冒落法开采引起的降水漏斗的影响范围。结果表明：采用不同的开采方法对地下水资源的影响和破坏不同，采用宽条带跳采引起的降水漏斗的影响半径较小，对地下水的赋存、运移条件破坏较轻，为减小采动对地下水资源的破坏和环境恶化提供了一种有效的技术途径。     

上覆不明采空区积水危险性判定技术研究

为确定胜利煤矿10#煤层上部采空区积水范围,保证煤层开采过程中避免受到水害威胁,运用板壳理论和关键层理论,建立胜利矿开采10#煤层采空区覆岩变形破坏的力学分析模型,结合经验公式法和数值模拟方法得出10#煤层各分区的最大导高和底板破裂的最大深度,通过上部采空区积水危险性判定准则,得出开采10#煤时将被上部6#煤层采空区积水影响,而不会受到2#煤层采空区积水的影响,为该矿防治水方案的提出和安全开采具有理论指导意义和实际应用价值.     

水射流卸压增渗及抽采瓦斯效果的渗流力学数值解

为提高低渗煤体的瓦斯抽采性能,以重庆天府三矿为研究目标区,采用低温液氮吸附法和压汞法测定了煤层孔隙结构,分析了重庆天府矿区煤体低渗的原因,结果表明,煤体孔隙多为两端开口的平板状、管状孔,孔隙的连通性好,压汞渗透率是原位煤体渗透率的2×105倍,煤体孔隙本身的渗透性较好,煤层低渗为高地应力所致。进行了底板穿层钻孔高压水射流卸压增渗试验,试验表明,卸压后煤层渗透率增加了90倍,抽采率从17%提高到了58%,抽采量增加了4.8倍。建立了瓦斯抽采的渗流力学方程,解算了卸压增渗透前后的不同抽采时间条件下的抽采半径,优化了合理布孔间距、抽采时间,为水射流卸压抽采瓦斯效果评价提供了理论指导。     

芦岭矿煤层静压注水试验及装备应用

为了改善在松软煤层浅孔静压注水而引发的封孔困难、工艺复杂和易片帮的情况,在有代表性的芦岭煤矿Ⅱ925综采工作面煤层进行静压注水试验。基于以往的煤层注水理论和煤层实际情况,设计了煤壁浅孔注水方案。通过5种不同的压力进行试验,并基于试验结果的对比分析和筛选,在4种不同压力下添加活性剂进行实验。实验结果表明:低压活性剂注水能提高煤层的注水量,缩短注水时间,并降低了松软煤层注水失败的几率。通过对比,得出结论:低压活性剂静压注水工艺简单,成本低廉,注水成功率较高,并能改善封孔困难、容易片帮等情况。     

煤矿浅埋煤层综采面矿压事故预防

为了预测预报浅埋煤层综采工作面矿压事故灾害,采用KMJ30型采动应力监测系统对杨伙盘煤矿30108综采工作面矿压进行现场实测.通过综合分析初采期间、正常推进时期、末采期间支架实测数据,得出了工作面初次来压、周期来压平均步距,工作面倾向压力分布,工作面整体压力大小,以及特殊地段的矿压大小,掌握了工作面矿压显现规律,对杨伙盘煤矿及周边类似条件矿井矿压事故的预报与预防具有一定的指导意义.     

煤层瓦斯运移的数学模型

研究了地应力、地电场对某层瓦斯运移的影响，并应用渗流理论的基本原理，建立了考虑地应力、地电场在内的煤层瓦斯渗流方程。