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浅埋房采区下近距离煤层开采动载矿压机理

煤炭学报 2017年第2期42卷 500-509页

作者：徐敬民朱卫兵鞠金峰中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008

浅埋煤层工作面房采区下开采易发动载矿压甚至压架等灾害事故。以石圪台矿31201综采工作面典型房采煤柱下动载矿压的案例为基础,采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟手段对此类动载矿压发生的机理进行深入研究。研究结果表明:... 详细信息

浅埋煤层工作面房采区下开采易发动载矿压甚至压架等灾害事故。以石圪台矿31201综采工作面典型房采煤柱下动载矿压的案例为基础,采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟手段对此类动载矿压发生的机理进行深入研究。研究结果表明:房采煤柱较集中煤柱更易失稳破坏;在下煤层采动和超前支承压力的影响下,房采煤柱突然大范围的失稳破坏会导致其上方关键层发生超前断裂,关键块体的逆向回转将过大的覆岩载荷传递至下方岩层结构,最终导致下位关键块体发生滑落失稳,这是造成工作面发生强烈动载矿压的根本原因。针对易发此类动载矿压的条件,从阻止或转移上覆岩层载荷的角度提出几点针对性的防治措施,其有效性和实用性得到了31201工作面后续安全开采的证实。

关键词：浅埋煤层房采煤柱动载矿压关键块体失稳破坏集中煤柱

自震式微震监测技术及其在浅埋煤层动载矿压预测中的应用

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煤炭学报 2018年第B6期43卷 44-51页

作者：欧阳振华孔令海齐庆新张辉李少刚赵善坤煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 华北科技学院安全工程学院河北廊坊065201 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

震源定位是利用微震监测技术研究煤岩体破裂机制、分析矿震活动规律、预测煤岩动力灾害的基础。为了提高微震监测系统的定位精度,提出一种自震式微震监测技术,利用自激震源发射震动信号反演监测区域波速场,再将反演的波速场应用于微震... 详细信息

震源定位是利用微震监测技术研究煤岩体破裂机制、分析矿震活动规律、预测煤岩动力灾害的基础。为了提高微震监测系统的定位精度,提出一种自震式微震监测技术,利用自激震源发射震动信号反演监测区域波速场,再将反演的波速场应用于微震定位计算。根据自震式微震监测技术研发出KJ768煤矿微震监测系统。在一定的拾振器网度和空间布置条件下,通过煤矿井下定点爆破和同类监测系统对比试验,测得KJ768微震监测系统的定位误差小于10 m。基于开发的KJ768煤矿微震监测系统开展浅埋煤层动载矿压预测,通过现场实测,研究微震监测结果和工作面矿压观测结果的关联关系,选定微震事件数和微震总能量作为周期来压和动载矿压的监测预警指标,并确定了预警阈值,准确预测了3次动载矿压和近20次周期来压,为防治异常矿压显现提供了借鉴。

关键词：微震监测自激震源震源定位动载矿压浅埋煤层

近距离煤层工作面出倾向煤柱动载矿压机理研究

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煤炭学报 2010年第1期35卷 15-20页

作者：鞠金峰许家林朱卫兵王晓振中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008

针对中国神华能源股份有限责任公司神东煤炭分公司大柳塔活鸡兔井21305工作面过上部倾向煤柱时的动载矿压问题,通过煤柱上方关键块体结构的稳定性分析以及模拟实验,对工作面出煤柱阶段动载矿压发生的机理和规律进行了研究。结果表明:出... 详细信息

针对中国神华能源股份有限责任公司神东煤炭分公司大柳塔活鸡兔井21305工作面过上部倾向煤柱时的动载矿压问题,通过煤柱上方关键块体结构的稳定性分析以及模拟实验,对工作面出煤柱阶段动载矿压发生的机理和规律进行了研究。结果表明:出煤柱阶段煤柱上方两关键块体形成的三铰式结构是不稳定的,两关键块体会随下部岩层的下移而发生相对旋转运动,最终导致下煤层关键层断裂块体上覆载荷过大而失稳,这是造成此阶段工作面动载矿压发生的根本原因;两关键块体的回转角通常情况下无法达到维持其结构稳定的极限条件,这决定了出煤柱阶段工作面动载矿压的普遍存在;当煤柱边界上方关键块体结构断裂线外错于煤柱边界时,下部岩层对其支撑力的力矩最小,因而下煤关键层承受的载荷也就最大,故而最易导致下煤层工作面动载矿压的发生。

关键词：倾向煤柱动载矿压关键块体关键层断裂线位置

沟谷区域浅埋厚煤层开采动载矿压机理及覆岩导气裂缝分布特征

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采矿与安全工程学报 2023年第5期40卷 965-971页

作者：刘长友李建伟赵杰陈毅琪张涵锐余鑫中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古准格尔旗云飞矿业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010400

针对我国西部沟谷区域浅埋厚煤层开采易发生动载矿压灾害、地表采动损害、覆岩导气裂缝造成的采空区地表漏风等影响工作面安全绿色开采的科技难题,采用现场实测、三维地质建模、数值模拟、理论分析和现场工业性试验相结合的研究方法,研... 详细信息

针对我国西部沟谷区域浅埋厚煤层开采易发生动载矿压灾害、地表采动损害、覆岩导气裂缝造成的采空区地表漏风等影响工作面安全绿色开采的科技难题,采用现场实测、三维地质建模、数值模拟、理论分析和现场工业性试验相结合的研究方法,研究了沟谷区域浅埋煤层开采动载矿压发生机理、地表采动裂缝形成机理以及覆岩导气裂缝时空分布特征。结果表明:沟谷区域浅埋厚煤层开采动载矿压事故的发生受到地表沟谷形态、工作面与地表沟谷空间位置关系以及工作面支护条件等的综合影响;地表采动裂缝及覆岩导气裂缝随覆岩失稳运动呈现动态性变化特征,裂缝贯通发展区内导气裂缝导气性能随其距工作面距离的增大而减弱。形成了沟谷区域浅埋厚煤层安全绿色开采的相关理论与系列控制技术,现场应用取得了显著的技术效果和经济效益。

关键词：沟谷区域浅埋煤层动载矿压采动损害导气裂缝控制技术

倾向煤柱边界超前失稳对工作面出煤柱动载矿压的影响

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煤炭学报 2012年第7期37卷 1080-1087页

作者：鞠金峰许家林中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008

针对近距离煤层工作面出上覆倾向煤柱时的动载矿压问题,采用理论分析、数值模拟以及工程验证的方法,从煤柱边界超前工作面失稳的角度阐述了其对动载矿压灾害的抑制机理,并就煤柱埋深、煤层间有无关键层以及煤柱边界有无空巷等因素对煤... 详细信息

针对近距离煤层工作面出上覆倾向煤柱时的动载矿压问题,采用理论分析、数值模拟以及工程验证的方法,从煤柱边界超前工作面失稳的角度阐述了其对动载矿压灾害的抑制机理,并就煤柱埋深、煤层间有无关键层以及煤柱边界有无空巷等因素对煤柱边界超前失稳的影响规律进行了研究。结果表明:工作面临近推出上覆倾向煤柱时,煤柱边界的超前失稳会造成上部关键块体提前发生反向回转,从而能在工作面出煤柱时削弱关键块体结构回转运动对煤层间岩层作用的能量,最终减弱动载矿压灾害发生的几率和强度。上覆倾向煤柱埋深大、煤层间无关键层以及煤柱边界存在空巷均易导致煤柱边界发生超前失稳,从而可对动载矿压灾害的发生发挥明显的抑制作用。对于煤层埋深较浅或煤层间仅存在一层关键层等动载矿压灾害易发生的开采条件,可在处于下煤层工作面出煤柱一侧边界内开掘空巷,或对此区域实施人工预爆破,促使煤柱边界在工作面临近出煤柱时发生超前失稳,从而达到防治动载矿压灾害的目的。研究结果得到了神东矿区活鸡兔井和补连塔煤矿4个工作面出煤柱开采工程实例的验证。

关键词：倾向煤柱超前失稳动载矿压关键层

露天煤矿边坡对浅埋煤层工作面动载矿压规律研究

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煤炭科学技术 2016年第S2期44卷 14-18,229页

作者：王翰钊王继仁贾宝山皮子坤李守国辽宁工程技术大学安全科学与工程学院矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室煤科集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室辽宁煤矿安全监察局

针对神东矿区大柳塔煤矿52304工作面穿过三不拉露天煤矿时出现强烈的动载矿压显现问题,通过理论分析与物理相似模拟以及现场测试等方法,建立了工作面过露天边坡段时的力学模型,推导了工作面过露天煤矿边坡时支架工作阻力的计算方法,并... 详细信息

针对神东矿区大柳塔煤矿52304工作面穿过三不拉露天煤矿时出现强烈的动载矿压显现问题,通过理论分析与物理相似模拟以及现场测试等方法,建立了工作面过露天边坡段时的力学模型,推导了工作面过露天煤矿边坡时支架工作阻力的计算方法,并对大柳塔矿52304大采高工作面动载矿压显现规律进行了研究。研究结果表明:当工作面过露天煤矿边坡段时,破断块体间水平推力和剪切力随坡角增大而增大,随坡高增大而线性增大;工作面过露天煤矿坑底时,主关键层和亚关键层均形成稳定铰接结构;在坡角为60°,坡高为45 m情况下,工作面过露天煤矿边坡时主关键层结构发生滑落失稳,并导致亚关键层亦失稳,理论分析以及物理模拟与现场实测基本一致。

关键词：近浅埋煤层动载矿压露天煤矿边坡关键层

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房式采空区集中煤柱下动载矿压灾害防治技术

煤矿开采 2016年第3期21卷 112-116页

作者：商晶志付兴玉李凤明李宏艳邓志刚赵善坤李少刚吉林煤矿安全监察局吉林长春130021 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

针对神东矿区石圪台煤矿31201工作面出上覆房式采空区集中煤柱期间的动载矿压问题,通过现场实测及理论分析方法,结合动载矿压发生机理,研究了相应的灾害防治技术。结果表明:出集中煤柱回采期间,超前支承压力使具有有效支撑作用的集中煤... 详细信息

针对神东矿区石圪台煤矿31201工作面出上覆房式采空区集中煤柱期间的动载矿压问题,通过现场实测及理论分析方法,结合动载矿压发生机理,研究了相应的灾害防治技术。结果表明:出集中煤柱回采期间,超前支承压力使具有有效支撑作用的集中煤柱及前方大面积小煤柱失稳,失稳煤柱覆岩运动使工作面覆岩受到动载荷作用,破坏了工作面覆岩断裂岩块间形成结构的稳定性,从而导致了动载矿压灾害的发生。据此认为,避免工作面覆岩受到动载荷作用是防治该类动载矿压灾害的关键,因此提出了以阻止、促进房式采空区覆岩运动为思路的动载矿压灾害防治措施,以及各措施的现场实施技术要求,并研究了各措施现场实施效果评价方式,现场应用后效果显著。

关键词：房式采空区集中煤柱煤柱稳定性动载荷动载矿压防治措施

神东矿区房采采空区下综采工作面动载矿压防治技术

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中国矿业 2016年第3期25卷 76-80,87页

作者：肖剑儒神华神东煤炭集团石圪台煤矿陕西榆林719000

神东矿区早期由于设备、回采工艺及历史原因等采用了房柱式开采。该工艺回采率低,遗留了大量煤柱,造成下层煤开采时矿压显现剧烈并存在有毒有害气体,严重影响采掘安全。鉴于此,阐述了房柱式采空区下综采工作面动载矿压的形成机理,可概括... 详细信息

神东矿区早期由于设备、回采工艺及历史原因等采用了房柱式开采。该工艺回采率低,遗留了大量煤柱,造成下层煤开采时矿压显现剧烈并存在有毒有害气体,严重影响采掘安全。鉴于此,阐述了房柱式采空区下综采工作面动载矿压的形成机理,可概括为3个阶段:1上覆房采煤柱受二次采动影响发生崩解破坏,顶板出现裂隙和弯曲下沉;2下分层综采工作面的破坏裂隙扩展至整个岩层;3上覆残留煤柱的回旋断裂与下分层综采工作面周期来压叠加,形成动载矿压。总结了安全掘进和回采的技术方案,主要包括3方面:1设计初期,合理布置采掘工作面位置;2回采时采用微震监测、矿压监测、地表裂隙与沉降观测的技术措施;3采用的工程措施主要有残留煤柱爆破、地表预裂技术及采空区充填。

关键词：房采采空区强制放顶动载矿压矿压监测防治技术

综采工作面过上层煤集中煤柱动载矿压控制技术

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煤炭科学技术 2014年第6期42卷 140-143页

作者：陈苏社西安科技大学能源学院陕西西安710054 神华神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿陕西神木719300

为解决近距离煤层群下层煤综采工作面过上层煤集中煤柱时压架的问题,以大柳塔煤矿活鸡兔井12306综采工作面为研究对象,分析其过上层煤集中煤柱期间的矿山压力规律、支架工作阻力、动载矿压显现特征,据此分析动载矿压显现的原因为工作面... 详细信息

为解决近距离煤层群下层煤综采工作面过上层煤集中煤柱时压架的问题,以大柳塔煤矿活鸡兔井12306综采工作面为研究对象,分析其过上层煤集中煤柱期间的矿山压力规律、支架工作阻力、动载矿压显现特征,据此分析动载矿压显现的原因为工作面悬顶距离过长,周期来压步距较大,导致基本顶大面积垮落与集中煤柱边界覆岩铰接结构失稳的载荷同时作用于工作面支架上,对工作面支架形成了冲击载荷,支架立柱下缩1.2~1.5 m,形成剧烈的动载矿压。据此提出主要采取工作面调斜、调整周期来压、加大支架工作阻力、提高安全阀开启压力、加快推进速度以及采用合理的采高等技术措施,预防了综采工作面压架事故,保证矿井安全生产。

关键词：近距离煤层群集中煤柱动载矿压顶板控制技术