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巨厚红层下厚煤层露头区开采防水煤柱留设

煤矿安全 2020年第9期51卷 201-204页

作者：谢华东兖州煤业股份有限公司东滩煤矿山东邹城273500

为了探究东滩煤矿规划设计的七采区巨厚侏罗系红层下山西组厚煤层露头区开采防水煤柱留设问题,选择典型的露头区附近6个钻孔围成的区域进行了系统分析,绘制了侏罗系厚度和3上煤层顶板到侏罗系红层底部间距等值线。在此基础上,建立了典型... 详细信息

为了探究东滩煤矿规划设计的七采区巨厚侏罗系红层下山西组厚煤层露头区开采防水煤柱留设问题,选择典型的露头区附近6个钻孔围成的区域进行了系统分析,绘制了侏罗系厚度和3上煤层顶板到侏罗系红层底部间距等值线。在此基础上,建立了典型3上煤层开采的工程地质剖面图,采用类比分析和相关规范以典型钻孔为例对巨厚红层下开采厚煤层防水煤岩柱留设进行了探讨。

关键词：巨厚侏罗系红层等值线防水煤柱留设露头区厚煤层类比分析

厚煤层成因机制——天文周期控制的多期次泥炭沼泽叠加模式

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煤炭科学技术 2022年第1期50卷 186-195页

作者：邵龙义党星宇高祥宇王东东温和王学天高迪鲁静中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454003

蕴含丰富地质信息的厚煤层是重要的地质碳库及地质信息库,我国是煤炭资源大国,华北、西北、东北、华南等聚煤区都发育有厚煤层。传统煤田地质学认为,厚煤层是泥炭沼泽潜水面上升速度与植物遗体聚集速度长期处于均衡补偿状态下的连续聚... 详细信息

蕴含丰富地质信息的厚煤层是重要的地质碳库及地质信息库,我国是煤炭资源大国,华北、西北、东北、华南等聚煤区都发育有厚煤层。传统煤田地质学认为,厚煤层是泥炭沼泽潜水面上升速度与植物遗体聚集速度长期处于均衡补偿状态下的连续聚集产物。但现今发育的泥炭沼泽单层最大厚度仅为20 m,考虑泥炭到烟煤成煤过程受到高达约6∶1的压实比例,均衡补偿成因解释厚煤层的形成可能存在一定的不合理性。基于煤岩学、层序地层学、旋回地层学的理论和研究方法,对不同盆地厚煤层中反映气候变化的天文周期信息开展研究。结果表明,厚煤层中煤岩显微组分以及灰分在垂向上的周期性变化和沉积间断面的存在,是多期次泥炭沼泽叠加形成厚煤层的重要依据。泥炭沼泽多期次叠加及厚煤层中煤岩显微组分的周期性变化均受当时的气候环境演化影响,而气候环境的演化又受控于天文周期。综合已有的厚煤层成因观点和实例研究,提出受天文周期控制的多期次泥炭沼泽叠加成煤理论和模型,用于解释厚煤层的成因机制。

关键词：厚煤层天文周期多期次泥炭沼泽叠加成因模式煤岩显微组分煤的间断面

厚煤层一次采全高低位厚硬岩层垮落致冲机理与防治

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煤炭学报 2022年第2期47卷 734-744页

作者：张俊文董续凯柴海涛宋治祥范文兵王黔吕玉磊郑波白俊杰刘志高贾乐乐中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 中煤西北能源公司乌审旗蒙大矿业内蒙古鄂尔多斯017000 国家卫生健康委职业安全卫生研究中心北京102308

基于某矿31103工作面煤层及顶板的基本参数,结合该工作面已发生冲击事件,发现低位厚硬岩层垮落是该矿发生冲击地压的主要原因。为此,以防治低位厚硬岩层垮落诱发冲击地压为目的,选取该矿31103回采工作面顶板垮落控制为工程背景,采用现... 详细信息

基于某矿31103工作面煤层及顶板的基本参数,结合该工作面已发生冲击事件,发现低位厚硬岩层垮落是该矿发生冲击地压的主要原因。为此,以防治低位厚硬岩层垮落诱发冲击地压为目的,选取该矿31103回采工作面顶板垮落控制为工程背景,采用现场调研、理论分析等方法,研究了厚煤层一次采全高低位顶板支托层与随动层的运动规律,建立了采空区侧向支承压力力学计算模型,揭示了低位厚硬岩层垮落诱冲机理。所获主要结论:(1)确定了工作面低位顶板岩层的基本参数,并计算得出了工作面低位岩层中较厚的协同垮落岩层。在工作面开采过程中,随动层随支托层运动发生同步变形,当工作面顶板发生大面积悬顶垮落时容易造成大能量动力现象;(2)建立了采空区侧向支承压力力学计算模型,得到了采空区侧向支承压力峰值位置距采空区边缘约为45 m,影响范围约为90 m,支承压力峰值约为55 MPa, 31103工作面回风巷处于采空区侧向高支承压力影响范围。在工作面开采过程中,回风巷围岩应力已达到发生冲击地压的应力水平;(3)揭示了低位厚硬岩层垮落致冲机理:采空区侧向支承压力形成的高应力静载是主要冲击力源,回采工作面厚硬支托层与其随动层同时垮落造成的扰动动载是主要诱发力源,两者叠加作用导致冲击地压事故;(4)提出了针对性的防治措施:在本工作面同时采用水力压裂技术与爆破切顶技术;在下一临侧工作面则采取小煤柱护巷布置方式,并在采空区侧进行爆破断顶;基于上述卸压措施,在工作面继续推采过程中微震事件总体呈现为频次降低、单次能量减小、总能量减小的特征。

关键词：厚煤层一次采全高临空工作面厚硬支托岩层冲击地压

厚煤层综放面切顶留巷关键参数研究及其工程应用

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太原理工大学学报 2024年

作者：马洁腾张昌锁张胜利张晨韩秉呈太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西潞安矿业(集团)有限责任公司古城煤矿太原理工大学矿业工程学院

古城煤矿6 m煤厚N1302工作面采用混凝土柔模充填技术沿空留巷，存在巷道变形严重、返修次数多的问题。为解决沿空留巷后巷道稳定性问题，采用了“柔模充填+聚能爆破预裂技术”。基于工作面顶板覆岩特征，综合运用理论分析和数值模拟的... 详细信息

古城煤矿6 m煤厚N1302工作面采用混凝土柔模充填技术沿空留巷，存在巷道变形严重、返修次数多的问题。为解决沿空留巷后巷道稳定性问题，采用了“柔模充填+聚能爆破预裂技术”。基于工作面顶板覆岩特征，综合运用理论分析和数值模拟的方法，结合现场施工条件，确定了切顶高度20.5 m、切顶角度5°的深孔预裂爆破方案。研究结果表明，切顶后煤壁内弹塑性交界线内移，内应力场范围增大，高位砌体梁结构作用明显。随切顶高度的增加，充填体支护阻力和围岩变形量先减小后稳定；随切顶角度的增加，充填体支护阻力和围岩变形量不断增大。现场切顶施工后围岩变形量相比不切顶前顶底板移近量减少了56%，两帮移近量减少了72%，减少了后期维护成本，可为同类条件下煤矿切顶留巷提供经验参考。

关键词：厚煤层沿空留巷切顶卸压理论分析数值模拟

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厚煤层综放煤矸流动规律与工艺参数研究

煤炭科学技术 2022年第S02期50卷 26-32页

作者：阮进林季亮高鹏刘军伟国能源神东煤炭保德煤矿山西忻州036600 中煤科工集团常州研究院有限公司江苏常州213003 天地(常州)自动化股份有限公司江苏常州213003 北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

为缓解近距离煤层上位煤层开采条件判定困难、下位厚煤层综放开采放煤效果较差的问题,以山西省保德县桥头镇保德煤矿为研究对象,通过离散元颗粒流程序(Particle Flow Code,PFC)建立煤矿中12309工作面的数值模型,数值模型中将顶煤和直接... 详细信息

为缓解近距离煤层上位煤层开采条件判定困难、下位厚煤层综放开采放煤效果较差的问题,以山西省保德县桥头镇保德煤矿为研究对象,通过离散元颗粒流程序(Particle Flow Code,PFC)建立煤矿中12309工作面的数值模型,数值模型中将顶煤和直接顶判定为理想状态下的松散介质,进而设置数值模型的具体参数。数值模型初始状态包括3.54 m的直接顶和6.1 m的煤层,其中煤层分为3 m的上煤层和3.1 m的下煤层。基于数值模型,遵循“见矸关窗”原则和控制变量法,设计一种放煤厚度为2、3、4m,放煤步距为0.8、1.6、2.4 m的组合试验,试验将不同放煤厚度和放煤步距两两结合,共计9组,通过数值数值模型中的试验运行数据结果,获取最合理的工艺参数,9组试验除调整放煤厚度和放煤步距外,其他参数均保持不变(包括矸石颗粒的粒径、物理学参数等)。试验结果表明,在调整放煤厚度时,顶煤的损失量和放煤厚度呈同比例关系,和损失量占比呈反比例关系;在调整放煤步距时顶煤的损失量和放煤厚度呈同比例关系,和损失量占比呈同比例关系,得到数值模型中的最佳工艺参数为2 m放煤厚度、0.8 m放煤步距,煤矿实际后应用2 m放煤厚度后,发现需要较高的支架高度,可能会成为施工安全的潜在隐患,进而对数值模型最佳参数进行优化,最终得到复合煤矿实际工况的最佳工艺参数为3 m放煤厚度、0.8 m放煤步距。

关键词：厚煤层放煤矸流动规律工艺参数煤矿能源

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厚煤层综放双巷工作面巷间煤柱尺寸研究

岩土力学 2017年第10期38卷 3009-3016页

作者：王琦樊运平李刚郭文孝闫殿华张立平中国煤炭科工集团太原研究院山西太原030006 山西天地煤机装备有限公司山西太原030006

为解决厚煤层综放双巷布置工作面巷间煤柱的留设问题,以某矿四盘区4301工作面运输顺槽与辅助运输顺槽之间的煤柱为工程背景,首先对巷间煤柱进行理论分析:一次采动影响后将巷间煤柱沿倾向划分为采动影响区、相对稳定区和锚杆支护区,应用... 详细信息

为解决厚煤层综放双巷布置工作面巷间煤柱的留设问题,以某矿四盘区4301工作面运输顺槽与辅助运输顺槽之间的煤柱为工程背景,首先对巷间煤柱进行理论分析:一次采动影响后将巷间煤柱沿倾向划分为采动影响区、相对稳定区和锚杆支护区,应用极限平衡理论分析得出了一次采动影响区的宽度为2.82 m,进而得出巷间煤柱的宽度为7.83 m。其次,应用数值模拟的方法系统地分析了宽度分别为4、6、8、10、12、15、20 m时,在两次采动影响下巷间煤柱的应力演化、破坏、巷道围岩变形规律;一次采动影响后,随着煤柱宽度增大,髙应力由实体煤向煤柱内转移;给出了最大临界尺寸、最小临界尺寸的定义,并指出巷间窄煤柱宽度应小于最大临界尺寸。综合分析数值模拟研究结果,同时结合理论分析结果及煤柱留设原则,最终确定巷间煤柱宽度为8 m。最后,通过现场工程实践验证了所确定的巷间煤柱宽度的合理性。研究结果对类似条件下综放双巷布置工作面巷间煤柱宽度的确定具有参考意义。

关键词：巷间煤柱厚煤层综放工作面双巷布置

厚煤层快速回采切顶卸压无煤柱自成巷工程试验

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岩土力学 2018年第1期39卷 254-264页

作者：何满潮高玉兵杨军王建文王亚军朱珍中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 陕西煤业化工集团神木柠条塔矿业有限公司陕西榆林719300

基于切顶卸压自动成巷技术原理,分析了沿空切顶巷道顶板结构演化过程,得出厚煤层快速回采切顶成巷围岩应力、位移传递机制,形成了人为主动构建"基本顶上位岩层-采空区碎胀矸石-巷道切顶短臂梁"围岩稳定结构的控制思路。提出厚煤层快速... 详细信息

基于切顶卸压自动成巷技术原理,分析了沿空切顶巷道顶板结构演化过程,得出厚煤层快速回采切顶成巷围岩应力、位移传递机制,形成了人为主动构建"基本顶上位岩层-采空区碎胀矸石-巷道切顶短臂梁"围岩稳定结构的控制思路。提出厚煤层快速回采沿空切顶巷道围岩协同控制体系,以"恒阻大变形锚索+墩式单元支架"控制顶板,以"滑移式让位护帮结构+自移式动压防冲结构+波浪式多阻护帮锚杆"控制帮部,形成了应对顶板结构位态、碎石运动状态变化的针对性控制技术。以柠条塔煤矿S1201胶运顺槽为工程背景,完成了厚煤层快速回采条件下切顶卸压无煤柱自成巷现场工业性试验。研究表明,采高增大、采速加快后,基本顶上位岩层易引发少量不宜强制控制的回转变形,支护结构可控让位是构建围岩稳定结构的有效途径之一;巷内压力与采空区矸石运动状态密切相关,增强预裂效果有利于减少动压冲击;成巷过程中巷道顶压首先达到恒阻状态,而后位移趋于稳定,最后形成围岩稳定结构。所设计的配套支护结构可有效协同围岩运动,留巷效果良好。

关键词：厚煤层快速回采无煤柱开采切顶卸压巷道围岩控制

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厚煤层分层采动直覆砂岩运移规律研究

矿业研究与开发 2023年第5期43卷 43-49页

作者：金宁平付宝杰安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南市232001

为分析厚煤层分层开采后直覆砂岩顶板岩层移动规律,以顾北矿A组煤南-1采区13121上工作面为工程背景,采用物理相似试验和理论分析相结合的方式对顾北矿厚煤层分层开采覆岩运动进行了研究。通过构建分层开采覆岩的结构力学模型,得出覆岩... 详细信息

为分析厚煤层分层开采后直覆砂岩顶板岩层移动规律,以顾北矿A组煤南-1采区13121上工作面为工程背景,采用物理相似试验和理论分析相结合的方式对顾北矿厚煤层分层开采覆岩运动进行了研究。通过构建分层开采覆岩的结构力学模型,得出覆岩荷载计算公式。研究结果表明:直接顶垮落步距为85 m;工作面前方18~20 m处实体煤处于支承压力峰值,下分层应力峰值范围为19.07~23.35 MPa、上分层应力峰值范围为17.98~20.98 MPa;11.6 m厚细砂岩层及其下部岩层发生破坏,失去对其上覆岩层的承载能力,导致下分层的应力峰值大于上分层;上分层裂隙带高度为32 m,垮落带高度为17 m,下分层裂隙带高度为40 m,垮落带高度为23 m,下分层垮落范围比上分层发育。为顾北矿分层开采提供参考依据。

关键词：分层开采厚煤层覆岩运移覆岩破坏相似模拟

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厚煤层综放开采的降载减冲原理及其应用研究

中国矿业大学学报 2018年第2期47卷 221-230页

作者：窦林名李振雷何学秋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221116 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

冲击矿压是典型的煤岩动力灾害之一,随开采强度增大,厚煤层的冲击频次更高、致灾程度更严重,因此,厚煤层开采冲击灾害防治是必须要解决的问题.综合采用调研、理论分析、数值模拟及工程实践等方法,研究厚煤层综放开采的降载减冲原理.结... 详细信息

冲击矿压是典型的煤岩动力灾害之一,随开采强度增大,厚煤层的冲击频次更高、致灾程度更严重,因此,厚煤层开采冲击灾害防治是必须要解决的问题.综合采用调研、理论分析、数值模拟及工程实践等方法,研究厚煤层综放开采的降载减冲原理.结果表明:综放开采对采场和巷道围岩应力集中具有弱化作用;随采厚增加,综放开采的静载集中程度先快速降低再趋于稳定,动载扰动先缓慢增大再陡然台阶升高.综放开采在一定采厚范围内具有降载减冲效应.厚煤层防冲应优先选择综放采煤法,通过在合理范围内增加采厚来降低静载应力集中并通过实施断顶措施来弱化动载扰动.兴安矿和峻德矿的工程实践表明,综放开采相对于分层综采的冲击频次少、范围小、烈度轻,证实综放开采具有降载减冲作用.

关键词：冲击矿压厚煤层综放开采动载扰动静载集中