【摘 要】
：
由于“双软”煤层开采条件下煤层、直接顶软弱,存在矿压异常、围岩易失稳等问题,工作面顶板管理难度大,掌握矿压显现特征及覆岩活动规律是解决“双软”煤层条件围岩控制问题的关键.以长平煤业3#煤层为研究背景,在工作面支架压力、巷道围岩应力监测数据分析的基础上,结合微震监测技术手段,掌握顶板破断机制和时空关系,研究矿压规律与顶板活动特征的响应机制,从微震能量的角度对矿压规律进行合理解释.得出如下结论:“双软”煤层条件工作面矿压显现较弱,分段局部来压特征明显,矿压整体呈现中部高—两端低的趋势;两巷超前影响范围较大,最
【机 构】
：
中煤科工开采研究院有限公司, 北京 101300;天地科技股份有限公司 开采设计事业部, 北京 100013;山西长平煤业有限责任公司, 山西 晋城 048000
论文部分内容阅读
由于“双软”煤层开采条件下煤层、直接顶软弱,存在矿压异常、围岩易失稳等问题,工作面顶板管理难度大,掌握矿压显现特征及覆岩活动规律是解决“双软”煤层条件围岩控制问题的关键.以长平煤业3#煤层为研究背景,在工作面支架压力、巷道围岩应力监测数据分析的基础上,结合微震监测技术手段,掌握顶板破断机制和时空关系,研究矿压规律与顶板活动特征的响应机制,从微震能量的角度对矿压规律进行合理解释.得出如下结论:“双软”煤层条件工作面矿压显现较弱,分段局部来压特征明显,矿压整体呈现中部高—两端低的趋势;两巷超前影响范围较大,最远超过200m;工作面顶板超前破坏、两巷超前大能量微震事件频发是导致工作面矿压强度低、两巷超前应力影响范围大、工作面倾向矿压存在明显差异的主要原因.
其他文献
针对陈四楼煤矿深部硐室群巷道围岩变形量大、难支护等问题,通过现场取样,测得硐室群围岩物理力学参数,依据松动圈理论计算出松动圈大小为2.63～3.11m,大于锚杆长度,表明锚杆无法满足支护需求;并利用FLAC3D软件进一步研究了硐室巷道开挖后巷道围岩应力分布及变形特征,分析了硐室群巷道围岩变形破坏机理,表明地应力复杂、支护强度不足、底板未支护是造成围岩变形破坏的主因.基于理论分析和数值模拟提出采用“锚网索注浆加固组合控制技术”对巷道顶底板围岩进行加固,数值模拟结果显示:巷道围岩变形得到了有效控制,顶板最大变
为了保证特厚煤层工作面安全、高效地通过空巷,对空巷采用了强力墩柱支护技术.运用数值模拟、实验室实验及现场工业应用相结合的方法对工作面推进过程中空巷围岩的应力变化、墩柱受力变形情况等进行了研究,结果表明:由于墩柱的支撑作用,工作面超前支承应力与空巷应力形成叠加的应力范围明显变小,工作面与空巷间煤柱内承受的应力明显降低,墩柱则承受了较大的压应力,临近贯通前空巷顶板未出现明显的塑性破坏区;大比例墩柱的单轴压缩实验结果显示其最大承载能力可达8400kN,最大压缩量可达156mm,由于套管的约束作用,墩柱破坏后都保
以红庆河煤矿首采工作面3-1101沿空掘巷为工程背景,综合应用内外应力场及极限平衡理论、数值模拟、工程实践等研究方法,确定深部大采高沿空掘巷窄煤柱合理宽度为6m,并针对性地提出了锚杆索喷联合控制技术.研究表明:①理论计算显示,内应力场宽度为12.5m,上区段采动下煤柱破碎区宽度为2.1m,窄煤柱合理宽度范围为4.7～7.3m;②数值模拟结果显示,6～10m煤柱尺寸时,煤柱与实体煤侧都存在一定的应力集中,煤柱受力增强,且煤柱和巷道上方围岩出现弹性核区,有利于锚杆索发挥锚固作用;③工程实践表明,6m宽度窄煤柱
为保证8.8m超大采高综采工作面安全高效贯通,对比分析了8.8m超大采高综采工作面末采贯通阶段在顶板管理、矿压控制、末采挂网等方面的主要风险及面临的技术难题,提出了以采用增压泵设备、水力压裂技术、等压开采及提高回撤通道支护强度为主的顶板综合管理技术措施.通过技术应用,工作面液压支架初撑力提升至30MPa,两端头顶板动载系数显著降低,工作面滞后小周期来压4m贯通,贯通后采场与主回撤通道围岩有效预防了8.8m超大采高综采工作面顶板事故的发生,实现了工作面的安全生产,可以为浅埋深特厚煤层综采末采贯通提供借鉴.
为了确保王才伙盘煤矿2201工作面在上覆大面积房采区以及回风巷外侧邻近房采区情况下的安全推采,结合生产现场实际情况,对2201工作面开采过程中2-2上煤层上覆房采区和2-2煤层相邻房采区的煤自燃危险性进行了分析,并得出了其主要的漏风通道和区域.结果表明,房采区与工作面之间存在的漏风通道主要是顶板垮落后与房采区形成的复合采空区,具有一定煤自燃危险性.为此,分别从煤自燃指标气体监测、采空区注浆、注氮、堵漏风防治技术等方面提出了有针对性的煤自燃防治技术,有效抑制和预防了房采老空区的煤自燃现象,保证2201工作面
为了研究哈拉沟煤矿切顶卸压沿空留巷支护问题,采用数值模拟与实验方法对切顶卸压沿空留巷矿压特征与支护方法进行了系统分析.结果表明:切顶卸压沿空留巷方法可以切断巷道与采空区顶板覆岩的应力传导路径,使顶板一定范围出现应力卸压区,有效控制巷道变形发展;巷帮采用U29型钢结合钢筋网支护,巷内超前区采用排距为1m的单体液压支架,滞后区采用液压支柱联合U型钢,稳定区采用“一梁三柱”支护方法,可取得较好的支护效果,保障了哈拉沟煤矿切顶卸压沿空留巷巷道围岩的稳定性.
针对采煤工作面产尘点多、粉尘浓度高、作业环境差等问题,采用质量法实测并分析了采煤工作面沿程粉尘扩散及采煤机区域粉尘浓度分布规律.在气水雾化技术研究的基础上,以采煤机高效气水雾化外喷雾为主要降尘措施,以转载破碎机防尘和巷道全断面气水雾捕尘为辅助降尘措施,提出了基于气水雾化的采煤工作面多尘源联控降尘技术,研制了多尘源联控降尘装置,并在柴家沟井42222采煤工作面进行了现场应用.研究结果表明,采煤工作面沿程粉尘浓度呈现先增大后减小趋势,采煤机区域为主要尘源点,粉尘浓度在采煤机割煤尘源点附近出现叠加效应;采煤机逆
针对龙滩煤矿K1突出单一薄煤层厚度变化大、煤与瓦斯突出危险性高和断层发育等问题,从消能防突和卸压增透两方面入手,提出了以工作面顺层钻孔、底板穿层钻孔、底板穿层网格化钻孔完全区域消能为主,断层带深孔爆破、抽采盲区水力压裂、超前排放钻孔局部卸压增透为辅的一体化防突技术体系.3124S智能化综采工作面现场抽采结果表明:一体化防突技术实施后,瓦斯抽采浓度提升1.32倍,抽采纯量提升1.27倍,瓦斯抽采率46％以上,瓦斯抽采效率大幅提升,为突出薄煤层智能化综采工作面安全快速推进奠定了基础.
针对赵庄煤矿地面煤层气垂直压裂井抽采效果不理想、瓦斯治理难度大的问题,以赵庄煤矿3号主采煤层作为研究对象,开展了现场采样测试、抽采模式分析、数值模拟、现场试验,提出采用自由水平段耦合分段压裂井的煤层气抽采新模式.研究结果表明:3号煤层由上部稳定的硬煤和下部相对稳定的软煤组成,且分层明显,在上部硬煤层中布置的水平井能够有效提高钻遇率,所形成的自由水平段能够有效避免固井作业对煤层产生的污染和伤害,同时采用水力喷砂进行射孔、油套环空加砂压裂建立裂缝网络,形成地层产气通道.MFrac Suite压裂软件数值模拟结
为了提高下行抽采钻孔的封孔质量,保证区域瓦斯治理效果,针对下行抽采钻孔成孔后存在的孔底积渣多,抽采管不能下至设计位置,导致封孔效果不好、同时积渣容易堵塞抽采管筛孔,阻碍瓦斯迁移的问题,通过研究气举反循环清渣机理,计算关键技术参数,研制基于压缩空气为动力的气举反循环清渣装置,并进行现场工业试验.研究结果表明:利用压缩空气为动力、清水为冲洗液的气举反循环清渣装置,能将下行钻孔内的积渣顺利排出孔外,清渣后,试验钻孔排出净孔深占实际孔深的13％～41.6％,平均达到21.4％,提高了下行钻孔的有效深度,保证了封孔