五沟煤矿防砂煤岩柱高度留设研究

通过计算机数值模拟、相似材料模拟实验及"三下开采规程"等方法研究五沟煤矿1033工作面需要留设的安全防砂煤岩柱高度,并参考实测成果资料,综合确定出1033工作面留设的防砂煤岩柱安全高度及其开采上限标高,通过资源回收、经济评价表明1033工作面提高开采上限的可行性和必要性.为今后的10煤层含水层工作面留设防砂煤岩柱开采提供大量实际技术经验,回收大量煤炭资源,获得更大经济效益,实现矿井安全开采和可持续发展.     

极浅埋薄基岩含水沙层工作面溃水溃沙防治技术研究

石场湾煤矿4205工作面为极浅埋含水沙层工作面,有发生溃水溃沙灾害的危险性,通过理论分析发生溃水溃沙的机理,采取了疏、排水、＂中部超前推进,两端滞后开采＂和留顶煤开采的措施,起到了很好的溃水溃沙防治的效果,保证了4205工作面的安全回采。     

浅埋煤层开采突水溃砂的颗粒流模拟研究

为研究浅埋煤层开采下突水溃砂的覆松散层渗透破坏、水砂耦合流动及突涌规律,指导预防突水溃砂灾害的发生提供依据,采用二维颗粒流软件PFC2D分别对上覆松散层渗透变形破坏、水砂混合流运移过程进行数值模拟研究,建立了浅埋煤层开采突水溃砂的数值模拟模型。结果表明:上覆松散含水层的初始水压力与裂隙通道的宽度对松散层的渗透变形破坏过程有较大影响。当含水层初始水压力增加时,裂隙处流体的流速、颗粒间的接触应力均明显增加,且呈现出非线性增长趋势;水砂混合流的突出时间以及突出速度与裂隙通道的倾角、粗糙度相关。同时根据水砂混合流的Y方向突出速度大小的波动变化规律,预测了2种可能存在的水砂突出类型;含水层的初始水压力影响突水溃砂的发生及运移过程,由此提出了通过疏放松散层水来预防突水溃砂灾害发生的方法。     

巨厚含水松散层下放顶煤开采提高回采上限的可行性研究

通过对综放工作面防水煤岩柱质量及松散层底部含隔水性的试验分析研究，论证了提高回采上限的可行性，使煤柱高度缩小了１７ｍ，解放原定压煤４．６万ｔ     

深厚松散层土体结构特征及综放提限开采分析

由于煤系地层距松散含水层的距离越来越近,松散层底部或潜在威胁的含水层对矿井安全生产的威胁程度也逐渐增加。通过现场钻探取芯、钻孔资料统计分析及土工试验的方法,分析并掌握了2301N工作面附近深厚松散层底部地层的垂向沉积结构特征、深埋粘土及砂土的岩性特征;通过深厚松散层"底含"赋存特征、富水性、水力联系的分析,并结合研究区域深埋粘土特殊的土体特性,综合分析认为2301N综放工作面可留设防砂煤岩柱,并且该区域深厚松散层底部的厚粘土层可作为安全煤岩柱的保护层。     

西部浅部开采矿井地表冲沟水害的预计评价

我国西部黄土高原地表冲沟众多,浅部煤田采动裂缝在冲沟处波及地表,当有较大的大气降水时,洪水汇入冲沟可通过采动裂缝溃入矿井形成水患。为防止这类水患,在内蒙罐子沟煤矿6102工作面上方煤家沟,经过实测大气降水后煤家沟的积水量,观测雨水的入渗深度,土坡的形态特征,采用专门试验验测不同砂土的渗溃性,结合大气降水量等资料,认识到罐子沟煤矿新生界砂土渗溃性差,降水后土坡结构稳定,煤家沟引发矿井溃水溃砂事故的可能性较小。预计大气降水会增加井下涌水量约57m^3／h,认为6102工作面可以安全开采。形成了评价和预测西部浅埋煤层地表冲沟溃水溃砂的新方法,在我国西部煤矿有广泛的推广应用前景。     

界沟矿7211工作面防砂煤岩柱留设研究

在详细分析松散层底部“四含”的富水性及岩土物理性质的基础上,以界沟煤矿7₂11工作面为地质背景,利用FLAC3D软件建立了7₂煤开采的工程地质模型,研究了采动后顶板岩层位移、应力及塑性区变化规律。按数值分析法、规程法和实测类比法确定了留设的防砂安全煤岩柱高度最大为24.6m,结合工程实际情况,工作面可安全生产,研究结果为松散含水层下近煤层安全开采提供了指导和借鉴。     

孙疃矿第四含水层分布特征及富水性评价

为研究新生界第四含水层"四含"对于第一水平上覆安全煤岩柱留设类型的问题,通过钻探、岩芯取样、土工试验、X-射线衍射、电镜扫描半定量分析、抽(注)水试验等方法手段,研究了孙疃矿7211工作面松散层底部第四含水层"四含"岩性特征、矿物成分及其厚度分布和富水性特征,依据《煤矿防治水规定》及抽水试验结果,分析得出了7211工作面"四含"为"弱富水性"含水层类型,需留设防砂安全煤岩柱的结论。探明和正确评价工作面松散层底部"四含"的富水性特征,对于确定留设安全煤岩柱类型,提高煤炭资源的回采率,充分开发和利用煤炭资源具有重要的现实意义,也为矿井实现持续正常的安全生产提供可靠依据。     

皖北孙疃煤矿防砂煤岩柱开采可行性研究

为探究防砂煤岩柱开采是否可行,以皖北某煤矿的地质资料和工作面概况为基础,通过理论计算垮落带高度、保护层厚度以及安全防砂煤岩柱最大高度,并运用FLAC 3D软件对煤岩柱合理留设的大小进行科学研究。结果表明：参照规范,当覆岩为软弱型和中硬型时,垮落带分别为9.59 m、14.17 m,保护层厚度分别是10.4 m、15.6 m,安全防砂煤岩柱的最大高度为29.77 m。覆岩产生的竖向应力、位移以及剪切应力均在安全开采的范围之内,煤矿开采是合理的、可行的。     

丁集煤矿1521(3)工作面提高开采上限可行性研究

丁集煤矿原设计留设80 m的安全煤柱,通过借鉴相同地质条件下相邻矿井潘三矿缩小防水煤柱,提高开采上限成功经验,对1521(3)工作面提高开采上限可行性进行研究。经验公式计算结果表明,1521(3)工作面提高开采上限后导水裂隙带发育最大高度43.13 m,取保护层厚度16.2m,得到1521(3)工作面留设60 m安全煤柱可行的结论,与原设计80 m保护煤柱相比,释放了开采区域,预计可多开采煤量19.6万吨。     

中等含水层下留设防砂煤柱的安全开采机理

介绍了百善煤矿中等含水层下留设防砂煤柱开采的试验研究情况以及覆岩破坏观测结果分析。为该矿和条件类似矿井留设防砂煤柱开采提供了可靠的依据     

松散含水层下采煤合理煤岩柱高度的确定

百善煤矿系底部无稳定粘性土隔水层的中等富水含水层下采煤，为了安全合理地开采，对该矿地质采矿条件下的覆岩破坏移动特征进行研究分析，揭示了留设防砂煤柱开采的机理，取得了显著的经济效益，为条件类似矿井提高上限采煤提供了可靠的依据。     

综采条件下软弱覆岩破坏规律探测研究

为探求水体下采煤提高回采上限的可能性和安全性,利用地面探测钻孔进行覆岩破坏探测试验,试验表明了倾斜长壁综采条件下软弱覆岩的破坏发展高度较低,仅为常规数值的50%左右,为条件类似矿井缩小防水煤柱、提高采煤上限提供重要的参考。     

1511（3）工作面提高回采上限研究与实践

潘一矿采1511（3）工作面为松散含水层下缩小防水煤柱开采工作面,本文通过对防水煤柱留设的可行性论证及实际开采过程中应用＂并行电法＂探测＂两带＂发育规律的介绍,为相似条件下提高回采上限开采提供借鉴和帮助。     

浅埋综采工作面区段煤柱宽度优化

以龙华煤矿3^-1煤30203工作面为工程背景,采用现场实测,理论分析和数值模拟的方法进行了区段煤柱宽度优化研究。建立了三维有限差分模型,分析了不同煤柱宽度时煤柱的弹性区宽度,煤柱支承应力分布规律以及顺槽围岩变形特征。完成了煤柱松动区数字钻孔成像和煤柱受力特性现场实测方案设计并开展了实测分析,得出了顺槽煤柱松动区范围和塑性区宽度。实测结果表明20 m的区段煤柱宽度有优化的空间。综合分析数值模拟和理论分析的结果,建议龙华煤矿3^-1煤综采工作面区段煤柱合理宽度为15 m。最后进行现场工业性试验验证了理论分析和数值模拟的合理性。该研究结果可以提高煤层回采率,增加经济效益,可为类似开采条件下区段煤柱的留设提供参考。     

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。     

条带开采煤柱合理宽度的确定方法

条带开采是"三下"开采中的一种重要采煤方法。合理条带煤柱宽度的留设不仅能提高煤炭采出率,而且能有效地保护地面设施。文中通过对煤体极限强度和煤柱屈服区宽度模型的分析,推导出条带煤柱合理宽度留设的计算公式,确定出了在煤层地质条件参数M,H和煤岩物理力学参数γ,φ,c,μ一定的条件下,条带采宽D是影响条带煤柱合理宽度留设的主要且可控参数,并运用于工程实践,取得了较好的效果。     

新安煤矿16煤导水裂隙带高度研究

结合新安煤矿开采技术和水文地质条件,以岩石力学实验资料为基础,分别采用"三下开采规程"法、类比法、经验公式法和数值模拟法对新安煤矿16煤开采导水裂隙带高度进行综合对比研究。计算结果表明:数值模拟法可对裂隙带发育高度直观显示,并和最终确定的导水裂隙带高度一致;综合确定新安煤矿16煤的最大导水裂隙带高度为30m,防水煤柱高度35.5m,为确定16煤合理开采上限提供理论依据。     

长壁开采煤柱支承压力及塑性区分布规律

为了研究长壁开采采面面间煤柱支承压力与塑性区分布规律,采用理论推导、数值模拟、现场监测的方法,通过考虑采空区上覆岩土体自重荷载作用下煤岩体的成拱效应,推导了临近采空区侧煤柱顶部支承压力计算式,基于所得支承压力对煤柱进行弹塑性分析,建立临界状态下煤柱弹塑性微分方程并求解,给出了煤柱塑性区计算式.根据玉华煤矿2410工作面工程地质条件,采用ANSYS对不同采深(500～600 m)与采空区宽度(160～280 m)的煤柱塑性区分布规律进行模拟研究,将数值模拟与理论所揭示的规律进行对比,研究理论适应范围;为验证理论的可靠性,进一步对玉华煤矿2410工作面回风巷道煤柱塑性区进行监测,并将监测结果与理论计算结果对比.结果表明:数值模拟揭示的煤柱塑性区分布规律与理论反映出的规律一致,同时发现在大采宽条件下计算出的煤柱最大塑性区宽度与模拟结果吻合度较高.现场监测结果进一步验证了计算理论的可靠性.研究结果给出了大采宽下长壁开采时综采工作面面间煤柱顶部支承压力分布以及最大塑性区宽度计算式,可为煤柱设计提供依据.