薄煤层普采工作面托伪顶开采技术探析

文章阐述了东荣三矿在复杂地质条件下,薄煤层托伪顶开采技术的应用,总结了薄煤层普采工作面托伪顶开采过程中的生产工艺优化方法,从而提高了生产效率和回采率,取得了良好的经济效益。     

基于覆岩破断特征的极薄煤层工作面支架工作阻力确定

延安子长矿区极薄煤层分布广泛,因赋存煤炭为稀缺配焦煤,回采价值较高,但该矿区未有过开采极薄煤层的先例,开采过程中面临支架选型不合理的问题,且国内在该方面的研究成果较少,因此,以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景,通过数值模拟、理论分析等研究了极薄煤层综采工作面顶板覆岩结构破断特征及其演化过程,建立了采场顶板岩梁断裂前后力学解析模型,获得了极薄煤层综采工作面直接顶周期破断距,确定了合理支架工作阻力。结果表明：极薄煤层工作面开采初期顶板垮落后会较快的对上覆岩层形成支撑,至顶板极限跨距后,直接顶与基本顶周期破断,且基本顶破断位置位于直接顶破断线前方,两者间存在离层空间,共同回转下沉;工作面液压支架主要受直接顶回转载荷作用,其作用载荷为3 980.89 kN,确定支架选型为ZZ4000/6.5/13D四柱支撑掩护式液压支架;现场应用后,可以有效发挥支架支护性能,满足采场围岩控制要求。研究成果为国内极薄煤层开采工作面支架选型提供了一定的参考。     

倾斜薄煤层开采工作面覆岩活动的规律

为解决倾斜薄煤层顶板控制技术难题,以东风煤矿倾斜薄煤层开采为背景,运用RFPA2D软件,建立数值模型,分析不同倾角下薄煤层工作面覆岩活动规律及顶板失稳特征。结果表明:倾斜薄煤层开采后,直接顶从采空区中部偏上向采空区弯曲,最后发生断裂破坏形成冒落带,顶板冒落沿层面向下滑动,冒落呈不对称形状;倾斜薄煤层工作面煤体上段顶板压力最大,下段次之,中段最小;随着煤层倾角的增大,顶板沿煤层倾斜方向的分力增大,垂直作用在支架上的分力减小,导致工作面推进方向的工作面矿压显现逐渐变缓,顶板下沉量也将变小。该研究为类似地质条件的倾斜薄煤层工作面顶板控制提供了理论依据。     

悬移支架普采工作面矿压实测分析

对悬移支架普采工作面进行了观测,实测了支架活柱下缩量、工作面顶板移近量、顶板的来压强度以及巷道变形破坏参数,总结了该矿悬移支架普采工作面的矿压显现规律。观测表明该工作面老顶来压强度不高,所选悬移支架能平衡顶板压力,满足工作面正常开采时对支护阻力的要求。针对目前顶板的支护状况和顶板灾变危险,提出了提高支架初撑力等改善措施,研究成果对指导该矿区中小型矿井普采工作面具有重要意义。     

极近距离薄煤层同采工作面的时空关系

针对鸡西矿区极近距离薄煤层下层工作面顶板管理问题,研究同采工作面时空关系。根据正阳煤矿地质资料,利用ANSYS软件建立数值模型,分析27-1#和27-2#同采工作面前、后方支承压力的分布规律。运用SPSS软件对现场工业实验数据进行多元统计分析,得到极近距离薄煤层同采工作面时空关系回归方程及错距计算公式。结果表明：27-1#和27-2#同采工作面前方4～8 m内支承压力急剧增长,在工作面控顶区1～2 m内支承压力降至最低;下煤层工作面应力峰值出现在上煤层峰值前方。两煤层按错距计算公式设计,将下煤层工作面处于上煤层工作面开采所形成的减压区内可实现同采。该研究对极近距离薄煤层的安全高效开采具有借鉴意义。     

极薄煤层顶板限定变形支护控制研究

0.8m以下的极薄煤层要实现机械化开采,关键是要解决采场工作空间狭小的难题,保证过煤、过机及行人空间.除了从设备选型及配套设计来保证“三个空间”外,合理选择支护强度,有效控制顶板下沉也是增加极薄煤层开采工作空间的有效手段.在极薄煤层开采中运用“限定变形“支护理论合理选择支护强度控制顶板下沉,保证了采场工作面的空间,并在达竹煤电集团斌郎煤矿N1014工作面得到实践运用.     

柴里煤矿309孤岛(煤柱)工作面采场矿压显现特点及予测予报效果

孤岛(煤柱)工作面的开采(回收)是煤矿生产中难以避免的问题。综观国内外孤岛(煤柱)工作面的开采情况,虽然有大量安全开采的实例。但此类工作面的回采,出现顶板事故的概率却是很高的。至今,对此类工作面开采全过程的观测资料极少。所以既难以总结成功的经验,也难找出发生顶板事故的教训。本文介绍了枣庄矿务局柴里煤矿309面开采全过程的矿压实测资料,以供参考。本文的要点是: 1、柴里“309”工作面是一个由“跳采”采序所形成的四面采空的孤岛煤柱,共压煤四十万吨。本文介绍了实测到的矿压显现情况,可以使我们从实际资料中,增进对孤岛工作面开采特点的了介。 2、实测证明,采场顶板来压予测予报是予防及对付孤岛煤柱顶板可能“突然”来压的有效手段。本文所举实例,说明了这种事故的威胁性以及防治它的过程。 3、孤岛煤柱工作面不同方向支承压力的迭加,是孤岛面开采中的一个重要特点。其迭加区的范围与孤岛面的采空侧数目及位置紧密相关。文中图5、6介绍了309工作面支承压力迭加的具体情况。图中的数量增长关系。有助于增进我们对此现象的理介与认识。 4、309面支承压力的分布特点,及其内外应力场的分布位置严格受308、3010、303等已采空面内老塘冒落情况及老顶悬露面积大小的控制。309面上曾出现的两次较大的动压冲击,就是308、3010面采空区顶板冒落影响到309面的结果。 5、从309面的实践看,在四面采空的条件下,从巷道维护的角度出发无煤柱护巷是有利的,而且,沿空送巷是经济可靠的。柴里煤矿309孤岛工作面的矿压观测。     

首采工作面顶板岩层覆含水量分析及防治水工程实践

针对金家渠煤矿首采工作面采前煤层顶板受含水层威胁,顶板涌水量大、导水裂隙带发育完全等现状,综合应用理论分析、现场实测,基于"大井法"工作面顶板动态补给量预计,分析水源、通道和强度三方面工作面充水条件,预测了工作面开采前顶板水害类型和涌水量大小,提出了以顶板水和离层水为主的"控水采煤"防控技术方案,根据矿井排供水量关系,将疏控水技术与矿井水深度处理技术相结合,实现了该矿区首采工作面顶板水害综合防治开采。     

缓倾斜煤层开采技术研究

本文分析了缓倾斜煤层中不同厚度条件下的开采工艺,薄煤层中的高档普采、薄煤层综采、创煤机开采技术的关键技术要点,厚煤层开采技术中比较常用的带式回采膏体充填技术,特厚煤层开采工艺中的放顶煤开采.并以某煤矿开采实例,分析了缓倾斜薄煤层开采技术的特点.     

云冈矿综采工作面采高与矿压关系初探

本文通过对云冈矿在薄煤层、中厚煤层和厚煤层开采的三个综采面顶板及矿压有关参数分析,着重论述了采高与直接顶、老顶来压步距、支架最大工作阻力之间的关系及其应用.     

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.     

不同基础上板结构老顶的断裂摸式及其对采面来压的影响

本文以现场观测及岩样试验为基础，将长壁工作面老顶视为弹性薄板，将支撑老顶的直接顶与煤层（基础）分别视为弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性基础，亦即，将老顶及其基础（直接顶与煤层）分别视为四种统一的空间结构模型，并通过薄板弯曲边界元法分别与弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性边界元法耦合，对上述空间结构进行求解，得出了如下结论：１、在通常的长里工作面条件（ｂ／ａ＞１）下，除了断裂位置及来压显现不同外，在弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性基础上的老顶矩形板的初次断裂模式均为横Ｘ型，周期断裂模式均为横半Ｘ型，亦即，不论基础类型如何，老顶的初次断裂模式均为横Ｘ型，周期断裂模式均为横半Ｘ型。２、当板式老顶断裂后，其断口参差不齐，且基本垂直于老顶悬板的主张应力迹线。在老顶运动与转过程中，各断裂岩板之间仍处于联锁咬合状态，由于咬合面上强大的剪切力的作用，在咬合面附近形成了类似于刚——塑性的准塑性区。因此，我们认为，板式老顶断裂后，形成了咬合板结构。当ｂ／ａ＞１时，初次断裂的老顶将形成三咬板或正三咬板结构，这一结构的失稳便引起工作面初次来压，周期断裂的老顶亦将形成三咬板或料三咬板结构，这一结构的失稳便引起采面周期来压。３、随着基础（直接顶与煤     

薄煤层高档工作面单体柱钻底问题的研究

对晋普山煤矿9#煤顶板压力大、底板松软、支柱钻底严重、初撑力达不到标准化的问题进行了研究,提出了采用MC尼龙柱鞋进行试验的建议,并证明了它对解决薄煤层高档工作面单体柱钻底的问题有较好的效果。     

薄煤层冲击矿压发生机理及防治研究

分析了崔庙矿薄煤层诱发冲击矿压的原因,验证了薄煤层深部开采时具有冲击矿压现象,实验研究了薄煤层的冲击矿压危险性与煤岩体的结构特征的关系,即组合煤岩试样的冲击能指数随着顶板与煤样高度比值的增加而增加,随着煤岩高度比减小,组合煤岩单轴抗压强度增大,煤层厚度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,探讨了薄煤层应力分布及转移规律和冲击矿压机理,即煤层越薄,煤体承载能力越强,越不容易产生应力转移,由于开采煤体,引起峰值应力区垂直应力升高,水平应力对煤体约束减小,导致冲击矿压。文中以崔庙矿为工程研究背景,通过设置切顶巷和顶板深孔爆破降低了冲击危险性,取得了显著效果,验证了薄煤层开采切顶巷防冲技术和顶板预裂爆破技术的可行性。     

基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析

端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响。研究结果表明：采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险。煤层埋深从200 m增加至250、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61、78、96 mm。煤层弹性模量从2 500 MPa增大至3 500、4 500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小。现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制。     

长沟峪煤矿大倾角中厚煤层变薄带的顶板压力

大倾角煤层开采后,受采空区冒落矸石下滑充填的影响,特别是工作面中部煤层变薄带的影响,工作面顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于其他煤层。以长沟峪大倾角煤层变薄带顶板压力观测数据为基础,结合计算机模拟方法,分析该煤层顶板压力特点。数值模拟与实测分析均显示工作面煤层变薄带下部顶板压力大。这为相近条件下采煤工作面顶板支护设计提供了技术指导。     

极近距离煤层刀柱下长壁采场顶板结构稳定性研究

通过对上部煤层刀柱破坏特征和稳定性的有限元数值分析,以及对下部煤层工作面顶板稳定性的研究,得出了下部煤层回采工作面顶板结构的稳定性特征。     

急斜大段高综采放顶煤矿压研究

总结了“急料特厚煤层大放高工作面矿压显现及顶煤运动规律研究”的成果,阐述了工作面矿压显观的特征及顶煤运动基本规律,得出可将一次采放高度提高到20m的结论。     

活鸡兔煤矿顶板稳定性分析与支护方案设计

为精细化研究活鸡兔煤矿2-2煤层顶板岩层稳定性并提出针对性的支护方案,采用理论分析、现场探测、数值模拟等方法对活鸡兔2-2煤层范围内岩层顶板稳定性进行了分析与计算。结果表明：活鸡兔2-2煤层巷道以Ⅰ类顶板为主,局部区域出现Ⅱ类和Ⅲ类顶板;巷道顶板整体完整性好,局部小裂隙发育;工作面回采扰动对Ⅰ类顶板巷道稳定性影响较小,对Ⅲ类顶板巷道存在有限影响。据此提出了活鸡兔2-2煤层Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类顶板条件下巷道支护方案并进行了现场试验,结果表明所提出方案能有效地维护巷道顶板稳定。     

厚煤层放顶煤长壁工作面矿压研究

本文在分别采用长顶梁及短顶梁两种掩护支架的两个工作面开采试验的基础上对厚约6m的长壁放顶煤回采时上覆岩层及顶煤活动规律,支架受载及合理架型作出分析,认为放顶煤工作面支架截荷并不高于类似条件下小采高的分层工作面。长顶梁支架适用于顶煤较硬的条件,若采用超前工作面平行煤壁深孔注水可降低煤体强度,增加顶煤放出率。试验中观测到上覆竖硬岩层超前工作面断裂迫使顶煤于工作面前8m处就开始产生斜向断裂裂缝,并逐渐扩展,加密而降低其刚度。因此,放顶煤工作面支架实际处于工作面前方煤体及后方岩石支承的上覆台阶错动的平衡岩石块梁结构的掩护下,其截荷主要为顶煤及下覆破碎直接顶的重量。图7,表5,参3.