榆家梁煤矿多煤层开采矿压显现规律研究

通过神东矿区榆家梁煤矿4~(-2),4~(-3)和5~(-2)近距离煤层群分层同采的实测对比,分析了近浅埋煤层群开采下煤层过采空区和煤柱的矿压显现规律,以及不同面宽、不同采高工作面的矿压显现变化规律。研究表明,下煤层开采过上煤层采空区时,工作面来压步距变短,强度平均增大29.0%.下煤层工作面过上煤层煤柱时的矿压影响最大,煤柱影响区的支架载荷增幅达41.4%.相同面宽条件下,随着采高的增大,工作面支架载荷增大。在工作面宽度为240~360 m范围内,宽度变化对矿压影响不明显。     

南梁综采工作面矿压力规律

为研究南梁煤矿20203综采工作面矿压规律,通过实测工作面支架阻力、活柱下缩量、顶板移近量、顶板来压强度以及巷道变形参数等,获得了初次来步距、支架阻力的动载系数、老顶来压的强度等参数.研究结果表明:支架可以平衡顶板的压力,满足工作面开采时对支护强度的要求.总结了南梁矿浅埋煤层综采工作面的矿压显现规律,提出了提高支架初撑力等改善措施,为实现浅埋煤层综采工作面安全开采提供了可靠依据.     

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。     

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.     

浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律

为了研究大采高浅埋煤层综采工作面矿压显现规律,对张家峁煤矿15201综采工作面(首采)矿压进行了现场观测,分析了初次来压和周期来压。通过来压时液压支架工作阻力及动载系数分析可知,支架工作阻力分布以正态分布为主,初撑力富余量较大;液压支架初撑力利用率偏低,说明初撑力的管理有待加强。研究结果为实现大采高浅埋煤层工作面支架选型及正常开采提供了可靠的理论依据。     

长壁间隔式开采方法研究及其应用

陕北神府矿区中小煤矿均采用房柱式采煤方法,多个煤矿进行长壁采煤方法试验均因浅埋煤层矿压显现剧烈,单体支柱不能有效的控制顶板而失败.南梁煤矿2-2煤层属于地表厚松散层浅埋煤层、改建设计改为刀柱式采煤法,为了提高矿井的经济效益,提出了长壁间隔式开采方法,通过相似材料模拟实验、数值模拟、理论分析和现场试验确定间隔开采方法工作面合理开采段长度和煤柱尺寸.南梁煤矿采用间隔开采方法已成功采完9个工作面,成为榆神府矿区中小型矿井第1个采用长壁布置单体支柱开采的矿井.间隔开采方法已被临近煤矿所采用.     

长壁间歇式开采区煤柱应力监测方法与稳定性分析

为了解决陕北浅埋煤层中小煤矿开采时具有矿压显现剧烈、工作面支护难度大、顶板岩层控制难度大等问题,本文在以往提出的间歇式采煤方法的基础上,分析了间歇式采煤间隔煤柱、临时煤柱的作用,提出了这2种煤柱的应力监测站布置方法、监测设备、监测结果的应用,并利用顶板位移传感器和顶板压力传感器对煤柱的应力分布进行了监测,发现煤柱应力出现了缓慢增加、快速增加和缓慢降低的过程,并以此为依据对隔离与临时煤柱的稳定性做出进一步的分析研究,结果表明:间歇式采煤过程中,隔离煤柱的合理留设能够基本控制浅埋煤层矿压显现剧烈等矿压问题,研究结论对神府矿区长壁开采具有一定的理论指导意义。     

煤层群下行开采煤柱应力传递规律

为研究煤层群开采过程中遗留煤柱应力传递规律,防治下煤层开采中上部煤柱应力传递形成应力集中引起的矿井动力灾害.采用理论研究与数值模拟的方法对煤柱的应力传递规律进行研究.应用土力学原理对集中应力和线性应力在岩体中垂直近似传递规律公式进行推导;运用FLAC3D软件对同忻矿8104工作面区段煤柱应力状态及上覆侏罗系煤柱应力传递规律进行数值模拟,对不同宽度以及不同应力场条件下煤柱应力传递规律进行分析.研究发现,煤柱应力垂直传递受到自身宽度、埋深、采高和煤层倾角的影响,同时还受下部采空区的影响.8104工作面准备完成后煤柱所受应力较高,工作面前方应力升高区近100 m,工作面推进到550 m时矿压显现较严重,对工作面安全作业威胁较大,煤柱应力升高主要是由上部采空区煤柱应力传递及采空区悬顶面积过大所引起.     

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.     

近浅埋煤层大采高综采面矿压规律研究

霍洛湾煤矿所采煤层为近浅埋煤层,其22110工作面为一盘区第四个综采面,同时也是末采面,工作面赋存条件与接替的二盘区工作面条件及其相似,具体表现在煤层厚度、顶底板岩性、倾角、埋藏深度等。经对其进行矿压观测研究及支架适应性,得到工作面来压步距、过谷沟地形的矿压规律及支架工作阻力与动载系数,研究结论对二盘区安全高效开采具有现实指导意义,对可能存在的问题得以提前判知与解决。     

张家茆14202综采工作面矿压规律分析

对张家茆矿14202综采工作面进行了观测,观测了综采支架活柱下缩量、顶底板移近量、顶板来压强度等参数.观测研究表明老顶来压强度不高,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.总结了浅埋煤层多煤层开采综采工作面的矿压显现规律.针对其顶板的支护状况及灾变危险,提出了改善支护的措施,为实现综采工作面安全开采提供了依据.     

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.     

房柱采空区下应力分布特征研究

为研究房柱采空区煤房煤柱交替分布对下位近距离煤层顶板应力分布影响规律,采用数值模拟方法对大地精矿房柱采空区下应力分布特征进行研究,研究表明:房柱采空区底板岩层中应力从无煤柱区到房柱采空区下方区域应力分布依次为端煤影响应力增高区、端煤影响应力降低区和采空区煤柱影响稳定区;根据采空区煤柱影响稳定区下底板应力波动范围确定了模拟地层采空区煤柱集中应力工程影响深度,影响深度范围外煤层开采工作面顶板压力及超前支承压力分布受上部煤柱集中应力影响较小,范围内煤层开采工作面顶板压力及超前支承压力分布受上部煤柱集中应力影响剧烈。研究结果对于类似条件的煤层开采及时采取有效顶板控制措施具有实际意义。     

近距离煤层房柱区煤柱底板应力传递规律

采用理论分析和数值模拟的方法,以陕北煤田韩家湾矿近距离煤层2~(-2)煤和3~(-1)煤为研究对象,对煤柱的应力分布及传递规律进行研究。结合煤层具体赋存条件计算煤柱的塑性区宽度,分析韩家湾矿残留煤柱支撑能力。对4种尺寸的煤柱应力在底板中的分布规律进行力学分析,得到不同尺寸煤柱在底板各深度的应力曲线。运用FLAC~(3D)软件对韩家湾煤矿2~(-2)煤房柱区留设的4种尺寸的间隔煤柱应力分布进行模拟,得出不同尺寸煤柱应力在底板岩层中的分布图。结果表明:残留煤柱承载着上覆岩层的重量,沿煤柱中心线向下传递到底板岩层中,呈半椭圆型分布,在煤柱下方形成应力增高区,应力以中心线为轴向两侧形成对称分布;煤柱应力在底板岩层中的传递与煤柱的尺寸大小有关,煤柱尺寸越大,应力在底板岩层中向下传递的越远、分布范围越广;下煤层开采进入14 m煤柱下方边界时,受双重应力作用,易引起顶板整体切落,对工作面造成的安全隐患较大。     

浅埋深短长壁工作面矿压显现特征

掌握浅埋深短长壁工作面矿压显现特征,采用现场观测和数值模拟方法对荣达煤矿试采工作面进行矿压显现特征研究,分析了浅埋深短长壁工作面矿压显现规律及覆岩结构特征.研究结果表明:由于采高及工作面长度等开采参数较小,短长壁工作面开采后对顶板岩层的破坏程度有限,基岩层并未全部断裂至地表,上覆岩层中仍然可以形成稳定的承载结构.     

近距离煤层开采对上煤层煤柱氧化影响与治理研究

为研究下部近距离煤层开采引发上煤层工作面煤柱氧化问题,以某煤矿9#煤层2394工作面回风顺槽煤柱为研究对象,研究了其下方12#煤层2322工作面开采后采空区上方“两带”分布高度特征和下山边界影响区的范围。研究结果表明,该回风顺槽煤柱处于下煤层工作面采空区上方裂隙带及下山边界影响区范围内。同时,运用FLAC3D模拟了该煤柱内的应力、位移和变形破坏特征,模拟结果表明,下方12#煤层工作面开采是造成了9#煤层回风顺槽煤柱变形破坏的主要原因。由于煤柱破坏变形及在掘进正压通风的影响下,该煤柱内出现了高温氧化现象。通过采取煤层注水、喷浆隔氧、保障通风等措施,消除了煤柱火灾隐患。     

宽沟矿卸压冲击煤层综采面矿压显现规律

中国煤炭开采规模的不断增大和深化,煤矿冲击地压发生的情况也复杂多变,致灾影响因素众多。目前冲击地压灾害仍然是困扰煤矿安全生产的主要灾害之一。根据新疆准南煤田宽沟煤矿条件,采用系统的矿压观测手段,结合工作面煤柱观测和液压支架工况研究,分析了冲击煤层顶板卸压煤柱应力分布规律,及其对液压支架工作特性的影响,研究揭示了冲击煤层在顶板卸压条件下的综采工作面矿压特点。结果表明,适时进行工作面的顶板水压预裂和爆破切顶处理,对工作面顶板矿压显现控制有重要的作用。研究对类似冲击煤层综采工作面的安全生产具有参考价值。     

浅埋煤层群工作面合理区段煤柱留设研究

为确定浅埋煤层群开采合理的上下煤层区段煤柱布置,减缓下煤层煤柱集中压力和地表裂缝发育,实现环境友好的安全开采,论文以陕北神南矿区柠条塔矿为背景,采用Flac3D分析1~(-2)煤层和2~(-2)煤层工作面同采区段煤柱宽度和不同留设方式的应力和塑性区分布规律,以及不同煤柱错距地表下沉规律。通过物理相似模拟,揭示1~(-2)煤层和2~(-2)煤层区段煤柱不同错距的岩层破断规律。研究得出:1~(-2)煤层合理的煤柱宽度为20 m;下煤层煤柱应力、地表下沉梯度和地表拉裂缝随着煤柱错距的增大而减小,沿倾向煤柱错距达到40 m时下煤层煤柱集中应力和地表拉裂隙明显减弱。同采工作面沿走向错距大于60 m时,地表下沉梯度和地表拉裂隙明显减小。     

大采高综采面矿压显现规律及煤柱宽度优化研究

针对复杂地质条件下大采高综采工作面矿压显现及煤柱留设问题,以赵庄煤矿3号煤层5302工作面为研究对象,通过现场实测方法,揭示复杂地质条件下软煤层大采高开采的矿压显现规律及工作面合理煤柱宽度。研究结果表明:工作面基本顶初次来压步距为15.4~25 m,平均为21.4 m;来压期间支架平均工作阻力为5842.175 k N。基本顶周期来压呈分段局部来压,来压步距一般在5.3~13.7 m左右,平均为8.9 m;来压期间支架工作阻力平均为5588.23 k N。根据数值模拟及现场观测数据确定5302工作面合理净煤柱宽度不应小于40 m为宜。     

浅埋煤层弱胶结顶板破断规律数值模拟研究

结合高家梁煤矿工作面开采条件及岩石力学性能,利用UDEC数值模拟软件,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,得到浅埋煤层不同开采阶段上覆弱胶结顶板的破断及运动规律。研究表明:浅埋弱胶结顶板在初次来压期间经历直接顶垮落、形成"类基本顶"、基本顶断裂三个阶段。