薄煤层开采切顶巷的防冲技术

针对薄煤层开采防治冲击地压技术难题,以桃山煤矿为工程背景,开展薄煤层开采切顶巷防治冲击地压的相似模拟实验和切顶巷参数优化数值模拟实验,分析切顶巷布置工作面顶底板的运动和顶板岩层应力变化及规律,选取合理的切顶巷布置参数,结合微震技术进行现场验证。结果表明:切顶巷距离小于10 m时,切顶巷之间相互影响,形成应力集中,对冲击地压防治不利;桃山煤矿93#煤层右三工作面切顶巷间距取值范围15~30 m为宜;过切顶巷期间,矿震能量维持在较低水平,工作面顶板破断,能量得到释放,薄煤层开采切顶巷的防治冲击地压效果显著。     

大佛寺煤矿地下含水层对煤层气开采的影响分析

矿井地下含水层的赋存、径流特征不仅影响煤层气的含量大小及煤层开采,而且对煤层气井的排采有重要影响。大佛寺煤矿延安组含煤地层以上自上而下发育含水层七层,隔水层六层,其中与主采4#煤层开采及煤层气赋存有关的含水层分别为延安组下段4上煤-4煤间砂岩含水层、延安组上段4上煤以上砂岩含水层、直罗组下部砂岩含水层、宜君组砾岩含水层及洛河组砂岩含水层。为研究地下含水层对煤层气开采的影响,论文在阐述地下含水层发育特征基础上,利用煤层气开采井取得的水化学指标经分析对比,得出4#煤煤层气井的排采水主要来自煤层顶板4上煤~4煤间砂岩含水层段水的认识;依据该含水层距离煤层的间距、含水层厚度大小及矿井构造发育程度等指标,提出了圈定水文地质条件有利的煤层气开发区段的标准是煤层距顶板充水含水层较远,间距大于10 m,构造上处于背斜部位,不利区段的的标准是煤层距顶板充水含水层间距小于3 m,构造上断层发育或顶板含水层厚度在10 m以上,断层发育。     

坚硬顶板处理步距的数值模拟

为了达到煤矿工作面安全、高产高效生产,改变坚硬顶板岩体的物理力学性质,以减小顶板悬露面积,防止或减弱这种大面积顶板来压相当重要。由于坚硬顶板跨落时矿压显现明显,一次跨落的面积大,高度大,有强烈的周期性来压,并有明显的动压冲击现象,所以在基本顶来压前必须对顶板进行处理。目前处理坚硬顶板的措施主要有两种：既注水弱化顶板和爆破弱化顶板。而处理步距的确定对于安全、高产高效生产起关键的作用,利用FLAC3D对某煤矿2#煤层进行数值模拟,表明当工作面推进距离达到28m时,超前支承压力峰值已经达到7．43MPa,集中系数约为1．55,此时基本项对工作面产生的冲击作用已较为明显,所以对工作面进行强制放顶的步距不应该超过28m。     

张集煤矿夏桥系1、2煤煤层层位控制的认识

张集煤矿夏桥系1、2煤煤层层间距小,顶底板岩性区分度底,断层较为发育,给煤层层位控制带来了难度。巷道支护由传统的扶棚支护改为锚索网联合支护后,顶板锚杆施工深度2．0m,锚索施工深度5．0m,而1、2煤煤层层间距1．2—10．0m,为锚索、锚杆控制煤层层位提供了可能．对煤层层位控制提供了有效的依据。     

在高应力条件下改革有冲击地压危险煤层开采程序的研究和实践

山东省陶庄煤矿水采二号煤层采深为800～1000m;顶板为坚硬砂岩,单压强度为1300kg/cm~2,能够积聚能量。煤层上垂直压力可达600kg/cm~2。以上由于原开采程序不合理,冲击地压频繁发生,严重威胁安全生产。为了解决这个问题,作者自1980年起应邀进行了改革水采程序的研究,通过与枣庄矿务局科研所和陶庄煤矿的密切合作,在现场进行了详细的研究和实践。同时,通过相似材料模拟和电子计算机有限元模拟研究了冲击地压发生的原因和防治的关键。通过研究和比较单—水道开采和多水道联合开采等多种开采程序后,找到了能大幅度降低冲击地压危险的开采程序。本文不仅介绍了研究结果,还描述了冲击地压的预测方法,包括利用顶底板移近量曲线的曲率最大点测定支承压力的高峰位置和利用顶板断裂前后压力显现的变化规律预测老顶来压。从而,为实现改革开采程序奠定了基础。     

近距离煤层回采过上覆煤柱的实践探讨

四老沟矿14-3#层303盘区的8311工作面为近距离煤层下层开采。其走向长度1010米,面长150米,平均煤厚2.6米,开采储量50.3万吨。该工作面上覆14-2#层为小窑破坏区,存在大量的不规则煤柱。受其影响该工作面在准备前5311巷540米—670米巷段发生顶板下沉、巷道严重片帮、地鼓等冲击地压现象,冲击地压的发生使该巷段严重变形,巷高最低处不足1米（原净高2.5米）,最窄巷宽最窄处不足1.5米（原净宽3．2米），巷遭几近报废。     

一起工作面冲击地压事故的诱发因素分析

针对某矿综采工作面发生的一起冲击地压事故,主要从地质因素和开采工艺分析了诱发冲击地压事故的原因。分析结果表明,煤层自身具有的强冲击倾向性是冲击地压发生的内因,坚硬厚层顶板形成了冲击地压的力源,采煤机进刀后支架支护不及时导致顶板压力转移到工作面煤壁,工作面支架选型不合理使工作面留底煤形成了能量释放出口,工作面夹矸造成工作面局部煤体应力集中,加剧了冲击地压危险。     

坚硬特厚煤层综放工作面覆岩破坏运动规律

采用现场观测和数值模拟分析的方法,对陕西彬长大佛寺煤矿40301首采综放工作面覆岩移动、矿压显现特征进行了分析研究,总结了坚硬特厚综放工作面覆岩运动破坏规律。结果表明,工作面存在较明显的周期来压现象,并具有一定的瞬时冲击性载荷特征。首采综放工作面顶板初次来压步距65.6m,周期来压步距23.67m,来压时最大工作阻力7291kN/架。工作面支承压力峰值在煤壁前方10～15m处,峰值压力约为19～25MPa,支承压力影响范围可达工作面前方50～60m。     

胡家河矿回采巷道变形及超前应力分布规律

受综放工作面开采影响,回采巷道的围岩变形破坏规律与超前支承应力影响范围既是巷道支护设计与优化的重要参考,又是矿井冲击地压防治与预测的前提。以彬长矿区胡家河煤矿402102综放工作面泄水巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,分析煤层巷道受开采扰动影响造成的围岩变形破坏情况,揭示回采巷道超前支承应力峰值影响范围及超前支承应力影响范围。结果表明：泄水巷超前采动影响范围为工作面前方90 m范围内,且高层位岩层的位移要大于低层位岩层的位移;在一次采动影响阶段,泄水巷顶底板塑性区范围为1.25 m,两帮塑性区范围为1.0 m;泄水巷超前支承应力峰值影响范围实测值10 m,理论值11.4 m,模拟值12 m;泄水巷超前支承应力影响整体范围实测值100 m,理论值103.03 m,模拟值108 m。研究结果验证了理论模型的准确性与数值模拟方法的可靠性,为矿井同等地质条件放顶煤工作面的回采巷道支护优化、冲击地压防治提供重要参考。     

李家楼煤矿离层水害的成因与防治

在东山煤矿集团李家楼煤矿1202工作面老空区短期突水的水源难以确定的情况下,水文地质条件分析否定了原有的陷落柱突水的认识,顶板导水裂隙带的计算确定了2#煤和上覆7.5 m的03#煤开采造成的顶板的复合破裂形成的导水裂隙带高度小于煤层顶板隔水层的厚度,隔水层与上覆厚层砂岩含水层组合具备了离层空间的形成条件,离层空间的底板的隔水层的完整性没有遭到破坏,大气降水给离层空间的充水具备了存储条件。离层带底板的突然破坏是造成突水的根本原因。离散元数值模拟再现了次生离层空间的形成过程,证实了水文地质条件分析的正确性,为以后的防治水工程指明了方向。     

深部近距离厚煤层开采覆岩结构空间的演化规律与应力分布特征

针对深井近距离煤层回采过程中,煤层工作面及其巷道频繁出现的形变过大、矿压突增问题,以海石湾煤矿近距离煤层开采为参考,采用相似模拟实验与理论计算方法,分别对距离相近的煤层因回采造成的覆岩结构演化、运动及围岩应力变化进行了模拟与分析.研究表明:覆岩中主关键层是否失稳破断对矿压分布的影响重大.在主关键层破断前,近场结构是矿压增量的主要来源,并使矿压具有波动性;当主关键层破断后,远场结构对于近距离各煤层矿压增量均起到主要作用,并使其变化特征具有典型的跳跃性.自下而上逐级传播的覆岩结构演化造成了主关键层的阶段性沉降,对于矿压的跳跃式变化起到了主要作用.研究发现了近距离煤层开采过程中的覆岩演化规律和矿压产生机理,对于采场矿压控制和巷道支护优化具有指导意义.     

开平煤田宋家营勘查区煤层开采充水因素分析

通过对宋家营勘查区的水文地质条件、含隔水层特征、地下水动态及各含水层之间的水力联系等因素的分析．为矿井开采水害防治提供参考资料和决策依据。影响煤层开采主要直接充水含水层为各主要可采煤层顶、底板及煤层间砂岩含水层,上第三系底部半胶结砂、砾岩仅在局部为直接充水含水层。奥灰含水层上距12煤层144．38~150．81m,其间有厚层粉砂岩、泥岩隔水层,正常情况下,奥灰水不会对煤层开采构成威胁,结合邻区钱家营矿井水文地质资料对比,勘查区矿床水文地质类型除断层导水外为水文地质条件中等的裂隙（局部孔隙）充水矿床,即：二类二型。     

综放工作面基本顶层位与极限跨距确定

为确定中煤平朔集团井工一矿4106综放工作面基本顶层位和极限跨距,考虑基本顶沉降值、采空区残留浮煤厚度、碎胀系数等因素,初步确定了采空区的冒落带理论高度;根据覆岩结构向高位转移后的平衡条件,判断顶板上方13.12 m以远的粗砂岩为基本顶1;根据组合梁等理论公式,计算了该工作面顶煤、直接顶、基本顶的载荷值,确定了顶煤、直接顶、基本顶的初次垮落步距、周期垮落步距,结果与矿压观测结果基本吻合。     

利用衰减特征预测鄂尔多斯盆地Ycw煤矿直罗组砂岩富水性

地震波在孔隙介质中存在衰减现象,而利用其中的衰减现象基本特征,进行煤系地层富水性预测的研究鲜有报道,主要原因是对孔隙介质的衰减特征体现方式、衰减特征评价体系等方面缺乏较为深入的研究,且评价体系的有效性未得到验证。基于衰减特征在地震频谱上的基本性质,提出一种理论上切实可行的富水评价指标。基于数值模拟对富水评价指标的有效性进行验证,并应用该指标对煤层顶板富水性较强的Ycw区煤系地层中直罗组砂岩的富水性进行预测。结果表明：所研究的基于衰减特征预测的直罗组砂岩富水性案例能为煤矿安全开采提供参考。     

高位巨厚岩浆岩断裂失稳机理研究

济宁二号井煤层埋藏较深,煤层上方赋存有巨厚无层理的岩浆岩,其失稳运移对安全生产具有潜在威胁。文章以相似模拟实验为手段研究了深部煤层开采过程中高位赋存的岩浆岩的运移机理,得出岩浆岩初次破断为固支梁的下位拉断非全厚破断,且破断后立即失稳;周期破断为全厚回转拉破断,破断后岩浆岩岩块铰结成"梁",不易失稳。     

风氧化带内煤层开采覆岩移动破坏规律研究

依据皖北矿务局百善煤矿风氧化带煤层安全开采实践，在大量物理力学试验的基础上，阐述了风氧化带煤层顶板岩性变异特征；根据现场实际观测的数据，分析总结了工作面进入风氧化带开采的覆岩破坏移动规律，并从理论上解释了移动规律产生的原因。为风氧化带内煤层安全开采提供了理论依据，在一定程度上丰富了我国的“三下”开采技术。     

东海煤矿深部回采工作面矿压规律

为了得到深部回采工作面的矿压显现规律,采用相似模拟、理论分析、数值模拟与现场观测相结合的方法,对东海煤矿32#煤层左九工作面顶板活动规律,上覆岩层移动、破坏规律以及支承压力的分布规律进行了理论分析与实践研究,得出了该工作面顶板活动的各项参数和上覆岩层移动、破坏的范围以及支承压力的分布变化规律。研究表明,深部开采工作面随着采深增加,支承压力有所增加,支柱载荷也增大,但顶板活动规律、上覆岩层移动规律与浅部开采相比变化不明显。该结论为龙煤集团同类矿井进入深部开采阶段采场围岩控制设计提供了参考依据,对其他同类矿井具有很好的借鉴作用。     

采煤工作面冲击地压的解析分析

运用煤层塑性软化理论，通过解析分析，导出了采煤工作面附近煤层和顶板的变形与应力分布规律，运用极值点失稳理论，给出了煤体开始软化时的采空区跨度与顶板所受压力之间的关系，计算了采煤工作面产生冲击地压时采空区跨度与载荷间关系。采煤工作面冲击地压的分析方法可推广应用于巷道和煤柱冲击地压的分析，为煤矿安全生产和预防冲击地压提供一定的理论参考。     

采动过程中覆岩破碎区碎胀性走向分布特征

为了探究采动过程中覆岩破碎区碎胀性在走向分布规律,采用UDEC数值模拟及相似模拟手段分析了煤层顶板运移规律及碎胀系数分布特征。结果表明：随着采空区上覆岩层空间结构发展的演化,煤层顶板下沉量由下至上逐层降低,并最终趋于稳定;在工作面推进方向上,碎胀系数不断降低,且呈现出一定的分区特性,随回采呈现动态变化的周期性前移,其在走向上划分为三个区域,即：自然堆积区、载荷影响区、逐渐压实区。最后,确定浆体充填滞后距离为60m,现场试验邻位注浆充填效果良好。     

近距离煤层群上行开采可行性研究与工程应用

在分析近距离煤层群上行开采机理与主要影响因素的基础上,针对传统煤层群上行开采判别方法的局限性,对上位煤层的覆岩状况与上行开采的关系进行了阐述.给出了平顶山四矿近距离薄煤层群和内蒙古酸刺沟煤矿厚煤层群上行开采的工程实例,并确定了上行开采的关键技术措施.理论分析、数值模拟和工程实践证明,上位煤层覆岩岩性及结构对上行开采有影响.研究成果扩大了近距离煤层群上行开采的应用范围,对衰老矿区遗留煤炭资源的回收和特大型现代化新型矿区的开发规划及西部矿区的生态环境保护都具有重要的意义.图1,表3,参9.