特厚煤层综放开采相关技术难题_中国煤炭行业知识服务平台

特厚煤层综放开采相关技术难题

特厚煤层综放开采因其一次采出煤层厚度大，形成大尺度开采空间，只有较高层位岩层才能形成稳定的砌体梁结构，使得综放工作面矿压现象强烈。本专题涉及采动影响下综放工作面端头围岩控制技术、厚煤层开采地表移动变形规律的深厚效应、综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设等研究。

行业视野: 采矿
类别; 84个
关键词; 63位
专家; 21篇
论文; 11865IP
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综放开采窄煤柱沿空掘巷围岩失稳机理与控制技术

作者(Author)：孙福玉

摘要：为探讨综放窄煤柱沿空掘巷围岩变形破坏与控制难题，以某矿103工作面运输巷为工程背景，采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法研究综放窄煤柱沿空掘巷围岩变形破坏特征、灾变失稳过程及相应控制技术，研究结果表明：①受不稳定覆岩运动影响，沿空掘巷靠煤柱侧顶板煤体破碎严重，煤柱帮与实体煤帮变形显著；②103运输巷道变形失稳是多次动压影响、软弱煤体、窄煤柱、大断面和岩层水平运动综合作用的结果，得出沿空掘巷变形破坏演化过程；③据此提出“高强锚杆+非对称锚梁桁架+桁架锚索”的联合控制技术，并阐述其控制裂隙发育，增加围岩整体性，提高围岩承载能力的控制机理，现场工业试验验证了支护方案的合理性。

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煤炭科学技术

2018年第10期

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支承压力作用下综放开采顶煤体尺寸效应试验研究

作者(Author)：黄志增

摘要：为了研究巨厚煤层(20 m以上)综放开采时,特厚顶煤体在超前支承压力作用下的力学特性与破坏特征,在MTS815岩石力学试验机上通过升高轴压同时降低围压的方式模拟顶煤体所受真实应力水平的变化,开展了不同高径比煤样尺寸效应研究。研究结果表明:不同高径比煤样在三轴压缩试验中都存在孔隙压密—线弹性—塑性—破坏四个阶段,随着试件高径比的增大各阶段的表现特征为:孔隙压密阶段试件的变形量增大,线弹性阶段试件的弹性模量减小,塑性阶段试件的轴向应变增大,破坏阶段试件的峰后应力跌落变慢且残余承载强度逐渐增大。试件的最终破坏形态随高径比的增加从以压裂破坏为主逐渐过渡到以剪切破坏为主,且剪切破裂面下部裂隙发育充分,剪切破裂面上部裂隙不发育。由此认为巨厚煤层综放开采时中、下位顶煤体冒放性较好,上位顶煤体破碎不充分,难以冒放。

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煤炭科学技术

2018年第08期

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水库下厚煤层综放开采安全性及采动影响研究

作者(Author)：朱伟, 滕永海, 唐志新, 郑志刚

摘要：针对潞安矿区漳村煤矿常隆水库下厚煤层综放开采安全与否问题,采用现场实测、工程类比等方法研究了综放开采导水裂缝带发育规律,计算了水库下采煤防水安全煤岩柱合理尺寸以及文王山南正大断层上盘安全隔离煤柱尺寸,分析了断裂构造对水库下采煤的影响,进行了水库下采煤安全可靠性分析,采用概率积分法和克里格差值法预测了水库下开采区域地表沉陷情况和采后水库区域扩大淹没范围。基于实测地表裂缝临界水平变形,预测了开采地表及水库底部地裂缝极限发育深度,分析了采动后水库渗漏可能性及开采对坝体采动影响。研究结果表明:水库下综放开采留设防水安全煤岩柱尺寸是足够的,采取合理的安全技术措施可实现水库下综放顶水开采,受地表沉陷影响水库淹没范围有一定幅度增加,水库下综放开采地裂缝极限发育深度为7.8 m,不会导致库区渗漏和库内水位骤降,可以达到地表水资源保护和水库下采煤的双重效果。

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煤炭科学技术

2018年第05期

759

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综放开采覆岩大结构作用下的冲击地压形成机制

作者(Author)：朱志洁, 张宏伟, 陈蓥, 汤国水

摘要：覆岩结构影响着煤矿的矿压显现,甚至会引发冲击地压,因此,有必要对覆岩结构形成与演化规律进行深入研究。基于关键层理论提出了综放工作面“板-壳”覆岩大结构模型,分析了大结构作用下围岩应力演化特征。推导出覆岩大结构失稳能量释放表达式,得到了冲击地压发生的临界能量。采用微震监测方法,研究了矿震的空间分布和能量变化规律,研究得到:基本顶、亚关键层和主关键层组成的“板-壳”覆岩结构逐步演化,结构掩护下的矿震总能量依次程阶梯式上升,结构失稳矿震的总能量跳跃式增加;综放工作面主关键层控制的覆岩大结构失稳易引起的冲击地压。矿压监测表明:围岩应力下降突变由于板-壳结构失稳,上升突变由于结构下部岩层的周期破断引起的;覆岩大结构失稳的动压以及顶煤和直接顶产生的静压共同作用引起支架压力显著上升。

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煤炭科学技术

2018年第05期

665

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综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究

作者(Author)：张鹏鹏, 郝兵元, 王凯, 黄小朋, 闫树鹏, 魏娟

摘要：为合理确定区段小煤柱宽度及沿空巷道支护方式,以阳泉五矿8407综放工作面为例,基于采空侧基本顶断裂力学模型及围岩极限平衡理论,理论计算了合理煤柱宽度的上下限值,采用钻孔应力监测方法,对回采过程中煤柱内部应力分布进行了实测,进而确定沿空巷道支护参数。研究结果表明:沿空掘巷小煤柱宽度合理范围为9.03~11.80 m,取10 m为宜,煤柱侧0~3 m范围煤体发生塑形破坏、3~6 m范围为弹性核区、6~10 m范围靠近8409采空区承载能力弱,因而在8407回风巷掘巷期间采用锚杆+长短锚索一次支护,回采期间对煤柱帮进行3 m钻孔注浆加固二次支护,现场实测数据显示,8407回风巷沿空掘进期间围岩变形量较小,回采期间顶板、注浆加固煤柱帮、实体煤帮最大变形量分别为0.20、0.05、1.00 m,围岩变形处于可控范围,实现了综放工作面安全高效回采。

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煤炭科学技术

2018年第05期

631

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采动影响下综放工作面端头围岩控制技术研究

作者(Author)：题正义, 张峰, 朱志洁, 秦洪岩, 陈波

摘要：针对综放工作面端头顶角受采动影响发生片帮、冒顶事故,超前端头支架移架困难的问题。利用FLAC3D研究了综放工作面端头顶角处围岩破坏演化过程,提出了端头顶角处掏槽、补打加强锚索,改变端头顶角处围岩应力分布,将围岩应力集中区域向深部转移的方法,提高端头顶角处围岩稳定性。现场观测结果可知:未受采动影响时,应力集中区域位于端头顶角处,应力最大值为28.9MPa;受到采动影响时,端头顶角处围岩应力集中区域向浅部转移,围岩得不到有效控制,发生片帮、冒顶现象;进行掏槽、补打加强锚索后,端头顶角处应力集中区域向深部转移,围岩得到控制。研究结果表明:对端头顶角处围岩掏槽、补打加强锚索,能够避免端头顶角受采动影响时发生片帮、冒顶,保证超前端头支架的顺利推移。

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煤炭科学技术

2018年第05期

961

544
厚煤层开采地表移动变形规律的深厚效应研究

作者(Author)：樊克松, 申宝宏, 张风达

摘要：为研究厚煤层开采因采深与采高2个因素均变化影响时的地表变形规律,分别对黄玉川煤矿埋深大、采高大的11401和埋深浅、采高小的216上01两个工作面的地表移动变形规律进行了现场实测与分析。研究结果表明:216上01工作面的地表变形程度远大于11401工作面;2个工作面充分采动后地表下沉量之比近似等于2个工作面基采比之比的倒数;相同地质条件下可采用基采比概念来衡量评价厚煤层开采地表变形破坏程度,即基采比较小时地表变形破坏严重,反之当基采比增大时地表变形相应减弱。最终通过室内物理相似模拟试验模拟了厚煤层开采地表变形规律的深厚效应,验证了结论的合理性,可为厚煤层开采地表变形的预测和评价提供参考。

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煤炭科学技术

2018年第03期

620

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浅埋深L型综放工作面采空区自燃防治技术研究

作者(Author)：康健婷, 王俊峰, 邬剑明, 潘永前

摘要：为防治浅埋深综放工作面采空区遗留煤炭自燃,对路天煤矿L型综放工作面的煤层赋存与开采技术条件、煤质特征、煤的自燃特性和自燃标志性气体与指标优选进行了系统研究。为治理采空区自然发火,先后实施了在工作面隅角挂挡风帘、垒沙袋墙、合理配备风量等初步防治措施和改变工作面通风方式由抽出式负压为压入式正压,以及在地面沉陷区实施填埋碾压、铺塑料薄膜封闭的专项防治措施。结果表明,采用地面填埋碾压和铺塑料薄膜封闭的专项防治措施后,采空区CO体积分数由39×10-6降低到了7.5×10-6以下,O2体积分数由17.8%降低到了5%以下,实现了浅埋深自燃厚煤层L型综放工作面的安全生产。

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煤炭科学技术

2018年第04期

427

561