浅埋煤层近距采空区危险性评价

在浅埋煤层含煤地系中有大部分煤层相距较近,上覆煤层开采完成后,存在大量上覆煤层开采后遗留的采空区,当下部煤层开采时,面临浅埋-近距-上覆采空区多重扰动影响,在开采过程中工作面顶板来压剧烈,且存在明显的动载现象,采动裂隙可直接沟通地表,易引起煤层自燃、地下水流失与地表植物死亡等安全与环境灾害,并对地面建筑、地面工程结构物的稳定造成严重危害.为保障矿井安全开采,对冯家塔煤矿进行了工程地质调查、地质雷达探测与采空区危险性评价,得出了上覆采空区结构形态及其对下覆煤层开采的影响,揭示了浅埋近距采空区影响下矿压显现规律和围岩破坏规律,建立基于浅埋-近距采空区影响下工作面稳定性评价方法和危险源识别系统,实现安全高效开采.     

浅埋近距煤层采空区覆岩移动规律相似模拟

浅埋近距煤层采空区坚硬顶板覆岩与煤柱破坏易导致动力灾害,同时会影响顶板涌水溃沙和地表沉降,为确保此类矿井的安全高效开采,结合冯家塔煤矿1402综采工作面实际,对该煤矿进行了煤柱破坏与覆岩移动规律的物理相似材料实验模拟研究,试验是以1-1采区的开采为模拟对象,模拟在工作面长度为270 m的单一走向长壁开采后,上覆岩层的移动和变形规律。研究结果表明:随着浅埋近距煤层采空区的增大与时间的推移,开采时大面积来压是由于保护煤柱逐渐被压垮引起覆岩大面积冒落,致使近距煤层之间采空区导通,垮落从直接顶开始,逐步扩散至地表,上覆岩层的运移以垂直为主,水平运移并不明显,形成梯形状下沉,上部煤层开采后其覆岩关键层破断块体结构的稳定性是影响下部煤层开采时工作面矿压显现强烈程度的重要因素。     

近距煤层开采的合理错距

本文根据在金刚煤矿矿压观测和相似模拟研究结果,提出在缓倾斜近距煤层联合开采时,上下煤层的相互影响.上煤层周期性矿压显现对下煤层影响与上覆岩层形成的平衡结构特征有关.按一定错距,下煤层开采有可能使其成为非稳定结构,矿压显现加剧。一定距离内能形成稳定结构,但移动量由联合开采煤层总厚变决定,支架阻力不够,控顶区会形成危险结构,导致冒顶发生。有限元数学模拟进一步证实和发展了上述论点.     

轻型液压支架在急斜近距煤层水平分段放顶煤联合开采的应用

论述了新庄煤矿采用急斜近距煤层水平分段轻型支架放顶煤采煤方法的科学性。新型采煤法的实施有利于避免急斜近距煤层开采的相互影响,提高生产能力和采出率,形成规范的通风系统。同时论述了这种新型采煤法回采工艺的独特性和液压支架的适应性,得出采用这种特殊的回采工艺和液压支架保证了作业安全,有利于高产高效,而且适应了联合开采后顶煤的放出过程、围岩破坏和矿压显现特征。并提出了进一步改进采煤方法,完善工作面生产体系的建议。     

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。     

大倾角坚硬易燃特厚煤层群综放开采技术研究

华亭矿区东峡煤矿大倾角坚硬易燃特厚煤层群综放开采工业性试验，研究了大倾角（37°）坚硬易燃特厚煤层群围岩活动和矿山压力规律，提出了煤层群多区段“区域（大范围）岩层控制理论”，有效解决了大倾角综放工作面“支架-围岩”系统失稳难题，对解决我国大倾角煤层开采问题具有重大的理论及现实意义。     

急倾斜特厚易燃煤层应用综采放顶煤开采的实践及体会

根据具体实践，介绍急倾斜特厚易燃煤层应用综采放顶开采的具体措施，对实际的工作进行指导。     

“三极软”特厚煤层综放开采矿山压力研究

本文介绍了朱仙庄矿873工作面三极软(即顶板、煤层和底板均极软)易燃特厚高瓦斯煤层综放开采矿山压力的研究方法和成果,对同类或相近煤层的综放开采提供了一种矿山压力研究的渠道和途径,为淮北矿业集团综放开采关键技术研究在矿山压力方面做出了开创性的贡献。     

近距易燃煤层采空区残煤综放复采技术矿压显现研究

利用矿压显现理论,对白家庄矿业公司39713工作面近距易燃煤层采空区残煤综放复采技术矿压显现进行分析,重点研究了工作面及两巷超前支护段矿山压力显现,为类似工作面及矿井开采提供实践经验及理论总结,以达到安全回采的目的。     

韩家湾煤矿浅埋近距房柱式采空区下开采动载研究

为研究韩家湾煤矿浅埋近距房柱式采空区及煤柱下开采的动载矿压,运用理论分析方法和物理相似模拟实验,采用应力和位移的监测手段,对综采工作面过房柱式采空区及煤柱进行模拟研究。研究表明,房柱式采空区下,工作面覆岩会随着下煤层关键层的破断而依次破坏,矿压显现较一般浅埋煤层开采剧烈,但未发生动载。而在进入区段煤柱期间,工作面只表现出比单一煤层开采时工作面压力较大,在出煤柱时则普遍存在动载矿压现象,动载易发区域在煤柱中的最后一次周期来压后10 m范围内。研究成果在韩家湾煤矿2405工作面进行了动载预测和防治。     

回采工作面底板活动及其对突水影响的研究

本文应用平面有限元方法计算分析回采工作面底板应力分布状况,研究底板岩层变形和破坏规律,初步揭示底板破坏带的形成机理及采动对底板突水的影响。文章结合现场底板综合观测成果,讨论底板破坏深度与工作面地质开采条件的关系。研究结果为承压水上煤层安全开采问题提供一定的基础。     

激发矿井瓦斯突出的力学机理的探讨

综合分析了激发煤与瓦斯突出的力学机理,认为煤体所受约束应力的突然解除以及煤层中的瓦斯压力梯度是激发突出的主要原因。通过对煤层瓦斯渗流的数学分析,说明了工作面的推进速率、煤层瓦斯压力、煤的物理力学性质以及地质条件等因素对激发突出所产生的影响。     

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.     

煤岩孔隙结构特征及其对储层损害的影响

煤岩特殊的孔隙结构及甲烷赋存和产出方式决定了其损害机理与常规储层存在明显差异。在此以六盘水地区亦资孔盆地二叠系煤岩气藏为对象,应用压汞和扫描电镜等手段,研究煤岩储层孔隙类型和孔隙结构特征,结合煤岩学、敏感性及工作液损害评价实验,探讨了煤岩气层损害机理。研究表明,煤岩中常见植物组织孔和气孔,裂缝发育,属双重孔隙介质,表现出很强的应力敏感性。工作液易通过天然裂缝系统侵入煤层中,导致裂缝内的固相沉积、水相圈闭和高分子处理剂吸附滞留损害。     

兴隆矿开采煤层的可选性评定

通过对兴隆矿开采煤层可选性评定,得出结论:该矿开采煤层为2号和5号煤层;2号煤层当浮煤灰分为20%时,可选性等级为难选,当浮煤灰分为30%时,可选性等级为较难选;5号煤层当浮煤灰分为8.45%时,可选性等级为易选,当浮煤灰分为19.18%时,可选性等级为中等可选。     

近距离煤层采空区自然发火预测模型研究

根据近距离煤层采空区渗流及扩散数学模型,利用东荣二矿近距离煤层采空区的特征,对该近距离煤层采空区作出了相应的假设,并利用近距离煤层工作面的现场观测数据,进行数据拟合,得出了相应的函数方程,建立了近距离煤层采空区自然发火预测模型.利用CFD软件FLUENT6.0进行解算,得出了近距离煤层采空区氧浓度变化值、速度变化值、压力变化值等结果,与实际相符.图2,参8.     

急斜放顶煤开采顶板卸载拱结构分析

运用弹性薄板理论对急斜煤层水平分段放顶煤开采基本顶岩层进行拉应力分析,得出了顶板破断的判别准则.依据判别准则实例验证了分段开采后暴露岩板所受荷载只是整个上覆岩层中的一部分,指出上覆层中存在卸载拱结构,正是结构体的存在承担了大部分上覆岩层荷载,直接影响了开采过程的矿压显现.通过对卸载拱影响因素的研究,指出卸载拱是顶板岩层中的一种动态扩展结构,当原有的拱式平衡被打破,拱结构朝顶板侧上移,并达到一种新的平衡态,因此其范围是不断扩展的一个"平衡-失稳-再平衡-再失稳"的动态扩展过程,也是造成工作面矿压显现的原因.     

煤层气吸附机理研究的发展与展望

综述了国内外煤层气吸附机理研究的发展历程,总结了该领域目前面临的主要困难,展望了进一步深入研究的方向。煤层气吸附机理进一步深入研究应分别从实验和理论两方面入手,吸附实验的研究应注重所测实验体系的完备性和模拟实际环境的真实性,吸附理论的研究则应注意理论模型针对的实际情况的适用性和具体使用时的简洁性。     

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。     

近距离煤层开采相互作用的离散元模拟研究

近距离煤层开采后，上下层工作面之间将产生相互作用。上下层工作面的合理错距是一个重要工程参数，它直接关系到上下层间的作用。采用离散元法对一个实际条件进行了模拟，分析了互层作用，确定了合理的错距，为安全生产提供了依据。