极近距离煤层开采顶板来压规律实测研究
近距离煤层下层煤首采面矿压显现规律研究
Re e r h o g l r t fSt a a Be a i r i Th r tCo l s a c n Re u a iy o r t h v o n e Fis a Fa e Du i o e Dit nc a e m s M i i g c rng Cl s s a e Co lS a n n
Ab t a t a i g t e f s o lfc 3 1 ft e b lw 6 c a s a i e io Co l Mi e a n e a l , t e p p r s r c :T k n i t a a e 1 1 6 o h e o o l e m n Xiqa a n s a x mp e h a e h r c a ay e h e u a t o t t e a i ro ul c a ie r i g f c , te lw o v r u d n srt v me t t e n l z st e rg lr y f sr a b h v o ff l me h n z d wo kn a e h a f o e b r e taa mo e n , h i a y p roma c n d p b l y o y r ui u p r tr u h o s ri g t ep e s r p e r n ei ec u s f h n n r e r n e a d a a t i t fh d a l s p ot h o g b e vn rs u e a p a a c n t o r eo e mi ig f f a i c h h t o c o e ds a c o ls a . Me n i , ma i g u e o b e ai n d t f s e e i r i g fc ls itn e c a ls itn e c a e ms a whl e k n s f o s r t aa o c n n wo k n a e o co e dsa c o l v o f s a ,t e c a a t r t f s p o o d d r g f s a d p r d c w ih f te man ro s su id T e a u me t e ms h h r ce s c o u p r l a u n i t n e o i eg t o h i o f wa t d e . h i i t i r i b t n p e s r i r u in o o d a a n lz d Al t e e s p l v l a l e p r n e o x r cig 8 o ls a rs u e d si t fr a w y w s a ay e . tb o l h s u p y au b e x e e c sf re ta t c a e m. i n Ke wo d :co e d sa c o ls a ;r g lrt o t t e a ir s p o o d; t e plta u me tp e s r y r s ls itn e c a e ms e a y fs aa b h vo ; u p r la u i r t h i b t n r s u e o
极近距离煤层下分层开采矿压显现规律分析
极近距离煤层下分层开采矿压显现规律分析【摘要】煤炭为国民经济发展提供了充足发展能源,煤炭占据国内一次性能源结构的67%以上,且长时期占据主导。
因成煤条件的不同,造成赋存条件也各不相同,煤层厚度的层间距离也千变万化。
赋存条件多样与复杂性,对企业经济效益有直接影响。
在我国煤炭开采中,开采的多是近距离煤层。
分层开采近距离煤层时,将会有新的岩层应力分布于回采空间,出现应力集中于煤柱之上,且分层开采造成了不规律与不明显的煤层顶板来压,对布置与维护回采巷道造成影响。
【关键词】极近距离煤层;分层开采;矿压显现规律在煤炭开采研究中,对单一煤层开采的研究比较丰富,但缺乏对近距离煤层开采的探讨,对于极近距离煤层开采技术做系统分析也是少见。
国内在研究极近距离煤层开采中,重点在于经验性、实践性的归纳总结,有必要做理论上的研究。
1 极近距离煤层开采中的不足因存在煤层层间间距差异,影响开采程度的不同,如果煤层间存在较大距离,下部煤层开采会受到上部煤层开采较小程度作用。
这样,开采方法、矿压显现规律是不受到任何制约的,开采方法同于单一煤层。
若煤层间存在较小距离,那么煤层上下间则存在较大的作用力。
若煤层间距非常小,开采上部煤层造成了顶板完整性受损,开采下部煤层就面临新的力学环境。
若顶板管理以长壁垮落阀实施,散体边界条件为开采下部煤层时的边界条件。
如果以刀柱采煤法开采上部煤层,集中压力将形成于开采完成上部煤层得到的煤柱,集中荷载边界条件为开采下部煤层时的边界条件。
根据边界条件的差异,矿压现象必然出现在开采下部煤层之时,如压力传递规律、支架承载特征、顶板活动规律、矿压现象程度等。
但是,矿压机理与现象并不能又现有的近距离煤层开采与单一煤层开采时采用的控制顶板岩层理论与经验得以解决,在开采极近距离煤层时,必然出现技术难点。
长时间的生产经验表明,在开采完成上部煤层后,再开采下部煤层,顶板漏、冒事故经常发生,出现工作面漏风,采空区沟通,对生产能力与安全构成了不小威胁。
极近距离煤层开采技术探究
一
、
且 彼 此 间 存 在 显著 相 互 影 响 的 煤 层 为 极近 距 离煤 层 ; 从定 量 分 析 ×Hs i n c z _ 1 ) 的角度定义 ,上部煤层 开采后所引起的底板压力集中现 象会随着 底板深度 的不断增加而逐渐减小 ,将应力小于等于底 板岩层承受 式中: q y — — 顶板 所 受 竖 向载荷 ; 能力时的底板 岩层 深度 h 。 作为极近 距离煤层划 分的判据, 当煤层 q x — — 顶 板 所 受 横 向载 荷 ; 间距 h 满足 公式 h <h 。 时, 该煤层为极近距 离煤层 。 I — — 裂 隙 面 之 间 的距 离 ; 二、 极 近 距 离 煤层 下 部 采 场 覆岩 结构 特 点 及 稳 定 性 分 析 三、 实 现 极 近 距 离 下部 煤 层 安 全 开 采 的技 术措 施 ( 一) 下部 煤 层 顶 板 加 固 与漏 顶 充 填 ( 一) 下部采场覆岩特 点 由于 上部 开采 所 导 致 的 应 力 重新 分 布 与集 聚 加 之 下 部煤 层 顶 就极 近 距 离 煤 层 来 说 , 其 开 采 很 多 时候 是 在 采 空 区 下方 进 行 ,
工 作 面 顶 板 发 生 冒落 后 极 易 与 采 空 区形 成 联 通 进 而 造 成 更 严 重 的 冒顶事故 ;直接顶所承受 的载荷作用与上 部煤层 开采 中形成 的垮 落 带 高 度 有着 直接 关 系 。 ( ) 下 部 采场 覆 岩 结 构 稳 定 性 分 析 根据上文分析,下部采场直接顶可被 认为是由裂 隙分割 而成 的若 干 块 体 组 成 , 其结构如图 1 所示 , 图中 A 块 为 少 部 分 出 露 的块
极近距离煤层下分层开采矿压显现规律
近距离煤层采空区下工作面矿压显现规律研究
近距离煤层采空区下工作面矿压显现规律研究周楠;张强;安百富;聂守江【摘要】针对近距离煤层采空区下开采采场矿压控制问题,根据某煤矿地质条件及工作面布置方式,采用物理相似模拟与现场实测相结合的研究方法,总结了近距离煤层上煤层开采完毕后,采空区下工作面回采过程中矿压显现规律,进一步分析了采空区下采场覆岩运动规律;由于上煤层开采造成上覆岩层垮落,老顶岩层完整性受到破坏,采空区下煤层开采时,工作面采场覆岩构成"块体-散体-块体"的复合老顶结构,从而使工作面开采过程中形成"小-大初次来压及周期来压"的矿压显现规律.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2011(037)002【总页数】5页(P48-51,96)【关键词】近距离煤层;煤层开采;工作面矿压;矿压显现;覆岩运动;物理相似模拟【作者】周楠;张强;安百富;聂守江【作者单位】中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116;煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏省徐州市,221008;中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116;煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏省徐州市,221008;中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116;煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏省徐州市,221008;中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116;煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏省徐州市,221008【正文语种】中文【中图分类】TD323在近距离煤层的开采中,由于上煤层开采后,其上覆岩层垮落或裂隙发育,当开采下煤层时,覆岩结构与单煤层开采有较大的区别,采空区下工作面的矿压显现也因此表现出不同的特征。
本文结合某煤矿10#-110工作面的采矿地质条件,采用物理相似模拟、理论分析及现场实测的方法,分析了上层煤开采完毕后,采空区下工作面上覆岩层的结构特征及移动规律,在此基础上,研究了工作面的矿压显现规律,为类似条件的近距离煤层采空区下工作面开采提供理论依据和借鉴。
极近距离下部煤层工作面的矿压显现规律研究
2 3 . 6
2 2 . 4
9 . 6
1 0 . 8
1 1 . 2
9 . 6
l O . 9
l 0 . O
平 均
2 3 - 3
1 0 . 7
8 . 5
1 0 . 9
l 0 . 1
图1 工作面液压支架载荷测点布置示意图
顶 板来压 步距平 均值 分别 为 2 2 . 2 m、 2 5 . 2 m和 2 2 . 4 m,
靠 近工作面上 、下部 顶板来压 步距要 略小 于 中部 的特
征 。当顶板出现来压 时, 主要表现为 : 支架仪表显示后柱 明显高于前柱 , 煤壁出现轻微片帮 , 没有对支架造成明显
定, 结构简单 。 1 1 号煤层厚 0~ 4 . 9 0 m、 平均 1 . 3 0 I T I , 煤层
倾角 1 。 ~7 。 、平 均 4 。 ,顶板 多 为砂质 泥 岩 ,厚 度 1 . 9 0 ~ 4 . 3 3 m、 平均 3 . 1 0 m。 当前 1 0 号煤层 已采空 , 1 1 号
面采 用 Z 6 0 0 0 / 2 5 / 5 0型液压支架 , 初撑力 5 6 4 3 k N, 工作 阻力 6 0 0 0 k N , 中心距 1 5 0 0 m m, 工作 面最 小控 顶 距 6 1 0 0 m m, 最大控顶距 6 7 0 0 m m。 为更好管理顶板 , 特对 1 1 号煤层 首采工作面进行 了现场矿压观测 。
收 稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 5 — 1 9
作 者简介 : 张欣 ( 1 9 8 6 一 ) , 男, 山西古交人 , 大专 , 助理工程师 , 从事煤 炭安全及生产调度工作。
不同错距下极近距离煤层联合开采矿压规律研究
2 0 1 4年第 1 期
中 州煤 炭
第2 1 7期
不 同错 距 下 极 近 距 离 煤 层 联 合 开 采 矿 压 规 律 研 究
计
( 1 . 华 瀛 天 星 集 广煤 业有 限公 司 , 山西 灵 石
平 , 宋新 龙 , 查 文华
0 3 1 3 0 0 ; 2 . 安徽 理 工 大 学 能 源 与 安 全 学 院 , 安徽 淮 南 2 3 2 0 0 1 )
摘要 : 为得 出 不 同 错 距 下 极 近 距 离煤 层 联 合 开 采 矿 压 规 律 , 通 过 对 山 西 灵 石某 矿 9 和1 0 极 近 距 离 煤 层 联 合 开 采 工 作 面 应用 常规 错 距 理论 和 现 场矿 压观 测分 析 , 论 证 得 出在 坚 硬 顶 板 条 件 下 , 下 煤 层 工 作 面 只 能 布 置 在 上 煤 层 采 空 区 的 稳压 区 , 联合开采的最小合理错距 为 2 6 m。 矿 压 观 测 分 析 表 明 : 在 稳 压 区布 置 下 煤 层 工 作 面, 上 下 煤 层 两 工 作 面 压 力 均 有 明显 减 小 ; 若 将上下两工作面距离再次拉大 , 矿 压 显 现 改善 不 是 很 明 显 。 关键词 : 极近距离煤层 ; 联 合开采; 错距确定 ; 矿压 观 测
Mi ni ng Und e r Di fe r e nt Of f s e t
近距离薄煤层联合开采顶板初次来压研究
0引言工作面安全开采防止顶板对支架造成重大损失,管理好顶板控制至关重要,顶板的管理就需要研究工作面顶板初次来压和顶板破断机理。
近距离薄煤层联合开采顶板,其顶板初次断裂[1]规律与条件较好的单一煤层工作面顶板初次来压有所区别,近距离薄煤层联合开采矿压显现规律、顶板破断规律呈现不一样的特征[2]。
对于近距离煤层,上煤层的开采,其顶板已受破坏,煤层间距离很近,下煤层开采难以形成稳定的关键层,给工作面安全开采造成困难。
目前学术界主要针对对厚煤层或条件较好的单一煤层顶板运移规律进行了相应研究,但对于近距离薄煤层联合开采顶板初次来压步距研究相对较少,因此有必要对近距离薄煤层联合开采过程中其顶板的破断机理[3]进行相关研究,为的是预测近距离煤层开采顶板初次来压步距,进而防止支架压坏,也为近距离煤层群联合开采过程中对工作面顶板控制以及工作面安全生产保驾护航。
1工作面概况西山矿务局官地矿3318工作面属于3号煤层,该工作面平均煤厚1.8m,160m长的工作面长度。
与上部2号煤层对应部分间距约为6.5m。
砂质页岩、细粒砂岩、中粒砂岩等构成了2号煤的顶板。
2号煤和3号煤层间有两层岩石夹层,其中与3号煤层接触的是砂质泥岩,该层岩体物理性质表现较软;2号煤层直接底为细砂岩,厚度约为4m,强度较硬。
3318工作面底板岩体主要为砂质泥岩。
官地矿采用下行式采煤方法,故3318工作面开采时,其上部2号煤全部采空。
在工作面两侧顺槽窥视发现顶板局部有较大节理裂隙发育,但从整体上来看,顶板属于较为稳定顶板。
2顶板初次来压步距理论计算对近距离薄煤层联合开采,工作面顶板初次垮落步距的计算,一些学者提出了不同的假说和理论,但目前采矿界研究近距离煤层开采顶板破断机理普遍采用的是薄板理论[4]。
近距离薄煤层联合开采顶板初次来压研究王洪1,2(1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;2.太原华煤工程设计有限公司,山西太原030024)摘要:西山矿务局官地矿2号煤、3号煤层均属于较薄煤层,两层煤平均距离为6.5m,运用理论计算、数值分析和现场跟踪观测等手段,研究了3318工作面顶板初次破断机理。
极近距离煤层采空区下递进开采矿压显现规律研究
第42卷第5期能 源 与 环 保Vol 42 No 5 2020年5月ChinaEnergyandEnvironmentalProtectionMay 2020 收稿日期:2020-01-07;责任编辑:陈朋磊 DOI:10.19389/j.cnki.1003-0506.2020.05.026作者简介:黄超慧(1977—),男,河南襄城人,高级工程师,2006年毕业于西安科技大学,现从事煤矿管理工作,现任平顶山天安煤业股份有限公司四矿矿长。
通讯作者:陶祥忠(1982—),男,河南商丘人,工程师,2005年毕业于华北水利水电学院,现从事煤矿技术工作。
引用格式:黄超慧,陶祥忠.极近距离煤层采空区下递进开采矿压显现规律研究[J].能源与环保,2020,42(5):127 131,136.HuangChaohui,TaoXiangzhong.Studyonlawofstratabehaviorsofprogressiveminingundergoafofextremelyclosedistancecoalseam[J].ChinaEnergyandEnvironmentalProtection,2020,42(5):127 131,136.极近距离煤层采空区下递进开采矿压显现规律研究黄超慧1,2,陶祥忠2(1.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;2.平顶山天安煤业股份有限公司四矿,河南平顶山 467093)摘要:基于天安煤业股份有限公司四矿己15、己16 17极近距离煤层群的地质条件和己16 23090工作面与上覆己15 23110采空区、相邻己16 23070采空区、己1523130生产工作面的空间关系,采用理论分析和数值模拟的方法,系统研究了已开采工作面和正在开采工作面的对下伏近距离煤层的采动应力分布及传递规律,从而明确了矿压显现规律,得出了将己16 23090运输巷的位置布置在距己1523130回风巷35m较为合理,为实现“一巷多用”提供了依据。
近距离煤层煤柱及采空区下综采工作面矿压规律分析
近距离煤层煤柱及采空区下综采工作面矿压规律分析我国诸多煤矿开采的过程中,尤其需要通过反复斜交开采的方法来进行全面开采。
主要可以通过合适的观测的手段来分析内部的矿压规律。
相信这样一次又一次的分析对于控制回采场的围岩有着非常重要的意义。
本文结合实际案例,主要分析近距离煤层煤柱和采空区下综采工作面矿压的规律,希望能够给大家更多的参考性意见。
标签:近距离开采;煤层煤柱;综采工作面;矿压监测0 引言由于我国对于煤矿的需求量正在不断地增多,所以很多矿井内上部的煤层已经全部开采结束。
如果煤层之间的间距一直处于较小的范围内,那么上部煤层的开采工作会对下部煤层的开采状况造成一定的影响。
下部煤层的工作面也会因为遗留煤柱的影响而出现应力过于集中和矿压剧烈变化的现象。
为了更好地解决这一问题,针对近距离煤层和采空区下综采工作面内部的矿压进行分析显得尤为重要。
本文结合实际的情况进行具体的研究。
1 研究近距离煤层煤柱和采空区下综采工作面矿压的意义通过数值模拟的方式来研究煤柱承受的压力和底板之间分布的规律,也就能够知道巷道的整体结构非常容易在不同状态的载荷下出现局部被破坏的现象,从而为后续回采的过程提供全面的指导。
另外,通过对上下煤层工作面周期压力矿压规律进行研究之后,大家也能够在适当的时候提出控制矿压的措施。
当煤柱下方的区域因此出现动载矿压的现象时,大家也可以通过分析相关的规律来有效地提出相应的防治措施。
总而言之,通过全面研究近距离煤层煤柱和采空区下方工作面的矿压,也就能够更好地促进整体煤矿开采工作更加顺利地进行。
2 实际案例分析2.1 某煤矿工作面概况某煤矿工作面位于2-2煤层,整个工作面的长度为1120m,倾斜的长度为255m,煤层的平均厚度为2.04m,且内部的倾斜角一直被保持在1度-3度的位置。
2-2煤层距离2-1煤层底板约有2.6-6.3m的距离,但整个2-1内部的开采工作已经全部完成。
从北到南,其工作面和煤柱之间的配合如下:311工作面将会和309的煤柱相互匹配。
B060202浅析近距离煤层开采巷道集中压力显现规律 (1)
浅析近距离煤层开采巷道集中压力显现规律杨宝智马云【大同煤矿(集团)公司马脊梁矿,山西大同市037027】摘要以马脊梁矿井下近距离煤层开采的实例为依据,从巷道布置方式、支护方式、地质构造等方面论述了近距离煤层开采巷道集中压力的显现规律以及在开采实践中采取的相应措施。
关键词近距离煤层集中压力显现规律随着煤炭开采强度的不断加大,近距离煤层开采技术已经成为摆在煤矿生产企业管理者面前的一个重要议题,近距离煤层开采矿山集中压力的显现更是直接影响煤炭开采过程中顶板管理的重要因素。
因此研究分析近距离煤层开采的集中压力显现规律将为安全、高效、合理地开采煤炭资源提供可靠的技术依据。
1 盘区开采概况大同煤矿(集团)公司马脊梁矿303盘区11#煤层于2000年3月开采结束。
按照矿井正常生产接替必须开采303盘区下部的14-2#煤层。
该盘区东西宽1100m、南北长1290m,北西为马燕矿界煤柱,南西305盘区实煤区,南东为本盘区大巷煤柱,北东为301盘区实煤区。
11#煤层和14-2#煤层层间距较稳定,一般在13.7~21.6m之间,平均为17.48m,属近距离煤层。
该盘区14-2#煤层回采巷道于2000年6月开掘,2004年9月掘进结束,历时51个月。
1.1 地质概况14-2#煤层在本盘区赋存稳定,煤厚2.04~4.80m,平均3.23m,煤层倾角1~3°,平均2°,属近水平煤层。
煤的类型属半光亮型,煤种属弱粘结煤。
煤层的伪顶厚0.32m,黑色炭泥岩及黑色泥岩,薄层状;直接顶厚1.0~4.29m,平均3.25m,砂泥岩互层,灰白色,节理发育细层状,易塌落;老顶厚1.23~4.29m,平均3.3m,灰白色粗砂岩,主要成份为石英。
14-2#煤层顶板中赋存有12#煤层(0.6~1.5m),与14-2#煤层的层间距不稳定(0~6.55m),在盘区的北西部三分之一的区域变为合并层。
本盘区内有2条落差为0.35~1.56m∠60°的正断层和1条2.4~3.6m∠81°的火成岩墙穿过。
近距离厚煤层开采的矿压显现规律研究
- 118 -工 程 技 术0 引言我国是一个煤炭资源储量非常丰富的国家,其中厚煤层(煤层厚度大于等于3.5 m)的储量约占全部煤炭储量的一半,生产的煤炭总量也占全国产量的一半,远高于世界平均水平的15%。
综放开采技术在科研工作者的长期研究下,取得了很多丰硕的成果,使得综放开采技术得到了大面积的推广和应用。
但是综放开采仍存在各种各样的问题,如“坚硬顶板条件下放顶煤”“硬煤条件下放顶煤”“煤层含夹矸”等条件下综放开采的安全保障技术,都有待进一步研究,其中坚硬顶板条件下的综放开釆也是重要研究课题[1]。
为了解决此类技术难题,必须研究坚硬顶板条件下的矿山压力显现规律,许多专家学者都对此进行了研究和探讨,许家林等人将对采场上覆岩层小范围或者直到地表大范围岩层运动起主要控制作用的岩层称为关键层,并在关键层理论提出后,给出了判定是否为关键层的方法,阐述了关键层在上覆岩层中的作用机制;钱鸣高、廖协兴等[2]利用薄板模型与塑性力学理论分析顶板状态,认为老顶初次来压前后的破断形式分别为O-X 型和半X 型破坏;王家臣[3]等研究了顶板边界在不同条件支撑下的位移应力解析解;王平等在分析计算两对边简支、两对边固支弹性矩形薄板的解时引入了水平应力。
基于弹性基础梁理论,蒋金泉等揭示了高位硬厚岩层弹性基础边界下破断规律的演化特征;潘岳、顾士坦[4]基于Winkler 弹性地基基础,又引入软化地基,得出在埋深200 m~300 m 范围内,软化地基给予煤壁处顶板的地基反力为全弹性地基的4倍,并求得在煤壁前面的最大弯矩。
尽管针对近距离厚煤层坚硬顶板条件下的矿山压力显现规律进行了有效的研究,但是由于煤矿地质条件的不同,一套支护理论和设备无法满足所有煤矿支护的需求,必须针对不同的地质条件进行分析研究,基于近距离厚煤层开采的矿压显现规律的特点,制定出合理的支护方案,保障煤矿井下巷道的安全开采。
该文以中煤平朔集团井工三矿39201工作面的开采为工程背景,该文结合上述几种坚硬顶板条件下的矿压研究理论,采用了力学分析和现场检测相结合的方法,分析了综放工作面上覆坚硬顶板的破断情况,研究了坚硬顶板条件下工作面的初次来压、周期来压情况和来压强度等矿压显现规律。
近距离煤层联合综放开采矿压显现规律研究
角 :5 ~2。1 。硬 度 : 0 5 1。 2/7 , f= . 。煤 类 : 煤 。煤层 焦 赋存 较稳定 , 为黑 色 、 粉末 状 ~ 块状 , 碎 黑色 条痕 , 玻 璃光 泽 , 亮 ~光 亮 型 , 部 含 少 量 黄铁 矿 颗 粒 。 半 局
2 1 工作面周 期来压 步距及 来压 规律 .
由表 1可知 , 作 面支架处 周期来 压步距 1 工 O架
平 均为 1 . 3 平 均为 2 . 6 平均 为 O 7m,0 架 5 7 m,0 架
1 整个 工作 面 平均 为 2 . 来 压 影 响 范 围在 2m, 0 8m, 47~1. 之 间 , 均 为 9 7m, 载 系 数 平 均 . 5 7m 平 . 动 17 . 。综 放面 动压 系数高 于全 国放 顶 煤 工 作 面 的平
2 工作面矿压显现规律
为 了解该 综 放 工作 面 的矿 压 和顶 板 运动 规律 , 在 回采 期 间进行 了支架工 作 阻力 、 期来压 步距 、 周 顶
板位移 观测 。在 工作 面布 置 了 3个 测 站 ( 别设 在 分
( ) 支 架 的 初 撑 力 主 要 分 布 在 13. ~ 1 10 9 39 . N之 间 , 32 7k 占总循环 数的 6 % , 7 占额定 初 撑力
仅发 生少量 片帮 、 面顶煤 有 冒落现象 , 端 周期来 压 时
15 岩性 为泥 岩 , 质泥 岩 。矿体直 接顶为 泥 .4m, 粉砂 岩 ,. 0 9 灰 ~深灰 色 , 状 ~层 状 泥 岩 , 02~ .2m, 块 里 段局部 为粉 砂岩 。老顶为 砂 岩 ,5~2 1 3m灰 ~灰 白
煤矿近距离煤层顶板垮落规律研究
宋波 ( 山东科技大学 矿业 与安全工程学院 , 山东 青岛 2 6 6 5 1 0 ) 摘 要: 某煤矿开 采煤 层时运 用了多种采煤方法 , 3下煤层 是综采 , 其上 方的 3煤层 或 3上煤 层使 用的是综 放 或分层 综 采。3下煤层采 面通常处 于 3煤层 或 3上煤层综放或分层综 采采空区之 下 , 其顶 板的垮 落与其 上部采 空区 的垮 落情况
作阻力 约增大 1 8 %, 顶板 压 力增长 速度 也增 大
3 7 %左 右 。
该矿各煤层回采工作面老顶初次来压 的统计 资料显示 , 3煤 层 顶分 层 老 顶 初次 来 压 步 距 为 3 9 . 2 m~ 4 2 . 5 m, 中分层为 3 9 . 6 m~ 4 6 . 7 m, 底分层 为4 2 . 5 m; 3上煤层 顶分层老 顶初次 来压步距 为 5 5 m~ 6 1 m, 底分层为 3 9 m; 3下煤层老顶初次来压
坚硬
3 上
3 下
煤
煤
1 7 . 5
2 4 . 3
1 6 . 1 ~ 3 2
1 6 . 1 ~ 3 2
中硬
中硬
2分层综 采 工作面 及顺 槽 的矿压 显现 规律 随着一分层综采工 作面的推进 , 其原 生直接 顶板首先开始冒落, 冒高一般 0 . 5 m左右 , 切眼两 端头的冒高较大, 近2 . 0 m 。直接顶的冒落不断 由 两端头向中部逐步扩展 , 冒高为 1 . 0 m左右 。支 架顶梁前端无 支护的顶 板也会逐步 出现破碎 、 局 部冒落 , 煤 壁 片 帮深 度 也逐 渐 增 大。当 冒高 达 1 . 5 m以上 , 冒落带长 度为工作面长 的 6 0 %时 , 开 始听 到采 空 区大 块 矸石 的 垮 落 声 , 此 时 支 架 的 工
近距离煤层出上层煤柱开采矿压显现
了一些研究成果。
随着计算机技术和测量技术的发展,数值模拟和现场实测的精度和可靠 性不断提高,为深入研究近距离煤层出上层煤柱开采矿压显现提供了更 好的手段和方法。
研究内容和方法
研究内容
本研究旨在探究近距离煤层出上层煤柱开采矿压显现 的规律和特点,分析上层煤柱对下层煤层开采矿压显 现的影响机制,为优化煤炭资源的开发利用和提高煤 矿的安全生产提供理论支持和实践指导。
研究方法
本研究采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的 方法,对近距离煤层出上层煤柱开采矿压显现进行深 入研究。理论分析主要包括对近距离煤层开采矿压显 现的理论模型进行分析和推导;数值模拟主要包括利 用数值模拟软件对近距离煤层出上层煤柱开采矿压显 现进行模拟和分析;现场实测主要包括对近距离煤层 出上层煤柱开采矿压显现进行现场实测和分析。
在近距离煤层开采中,上层煤层的残留煤柱会对下层煤层的开采产生影响,导致 矿压显现异常,给煤矿的安全生产和煤炭资源的开发利用带来诸多问题。
因此,研究近距离煤层出上层煤柱开采矿压显现的规律和特点,对于提高煤炭开 采效率和安全性,以及优化煤炭资源的开发利用具有重要意义。
研究现状和发展趋势
国内外学者针对近距离煤层开采矿压显现开展了大量研究,取得了丰富 的成果。
实验中未能完全模拟真实的地质环境和开采条件,与实际开采可能存在一定差异。
研究不足与展望
• 研究中主要关注了近距离煤层出上层煤柱开采的矿压显现 ,未涉及对其他方面的影响,如瓦斯、水等问题的研究。
研究不足与展望
研究展望
未来研究可进一步增加实验样 本和实验条件,全面考虑各种 影响因素。
近距离煤层煤柱及采空区下综采工作面矿压规律研究
近距离煤层煤柱及采空区下综采工作面矿压规律研究对浅埋近距离综采工作面过上覆房采采空区和集中煤柱时易发生动压事故,并导致大面积切顶压架事故的问题,该煤层开采引起覆岩变形破坏、岩体弹性能聚集造成冲击式来压和压架机理、地表移动规律和井下矿压规律关系等进行了研究,针对性地采取了残留煤柱爆破放顶卸压、地面钻孔注砂充填煤房和合理控制采高等控制和预防措施,实现了工作面的安全高效生产。
标签:煤层;房柱式采空区;事故随着我国煤矿开采深度的逐渐增加,许多矿井上部煤层已开采殆尽,面临着上下层开采问题。
当煤层间距较小时,上部煤层的采动会对下煤层顶板造成一定范围的损伤影响,导致下煤层工作面在上部采空区和遗留煤柱的影响区域内出现应力集中、矿压显现剧烈等情况,影响了下煤层的生产安全。
顶板不易形成稳定的结构,基本顶破断运动有可能直接波及地表,工作面出现明显动载现象;顶板破断易于出现台阶下沉,严重时有可能造成压架事故;上覆煤层的残留煤柱形成较大的应力集中,可能突然失稳,或造成冲击式来压,对下部近距离煤层综采顶板管理造成安全隐患。
本文采用相似材料模拟、数值模拟、现场井上下实测方法,以该煤矿煤层首采长壁综采工作面为研究对象,研究下部煤层综采工作面开采后顶板的垮落特征、上部煤层残留煤柱的破坏规律以及对下层煤工作面的影响等,为房柱式采空区下近距离煤层综采工作面顶板控制和支护参数的合理确定提供依据。
一、煤层开采模拟试验本试验采用平面模型,模型模拟试验表明:当工作面推进38.4 m时,层间岩层下分层突然发生离层垮落,离层面范围为33.6 m,工作面继续推进,层间岩层基本在架后随采随冒,煤层煤柱与层间岩层一起垮落充填采空区。
当工作面推至67.2 m 时,基本顶离层并下沉,直接作用煤柱上,形成稳定的砌体梁结构,垮落层厚达8m,为工作面初次来压。
工作面初采期间,顶板的周期来压步距、强度较大。
工作面正常推进期间,上覆岩层依次周期性下沉,周期来压平均步距10m,当支架支撑力小时,有出现台阶下沉现象。
近距离开采工作面矿压显现规律研究
近距离开采工作面矿压显现规律研究摘要:在煤炭开采研究中,对单一煤层开采的研究比较丰富,但缺乏对近距离煤层开采的探讨,对于极近距离煤层开采技术做系统分析也是少见。
国内在研究极近距离煤层开采中,重点在于经验性、实践性的归纳总结,有必要做理论上的研究。
关键词:极近距离煤层;分层开采;矿压显现规律正文:综采工作面的向前推进,直接顶逐渐断裂、冒落,并对工作面煤壁和支架产生动压作用,煤壁产生部分变形,甚至被压碎,支承压力峰值逐渐向煤壁深部转移,工作面老顶初次来压时,老顶初次断裂,并对工作面煤壁和支架产生剧烈影响,对煤壁产生冲击,导致部分厚度的煤壁被压垮造成的。
研究工作面矿压显现规律对液压支架及防止煤壁片帮有一定的作用。
阳泉煤业集团煤峪口矿14#煤层与上层11#煤层采空区层间距为2-4m,顶底板坚硬属于“两硬”条件下近距离煤层开采,工作面整体处于上层开采后的应力降低区域,工作面开采过程中直接顶板破碎,来压周期性不明显,矿压显现强烈区域主要集中在两顺槽,端头维护困难,来压规律与一般综采工作面有明显不同。
一、工作面概况14#层81004工作面切眼长度140m,采用ZZS-5600/14/28型液压支架开采,泵站压力不小于25Mpa;煤层厚度2.4m,f=3.5;直接顶为灰白色细砂岩,厚度0.8~5.5m,平均2.5m,f=15;上部为综放工作面采空区平均煤厚7.5m,底板深灰色细砂岩,厚度2.44~9.79m,平均6.12m,f=10。
二、矿压观测情况本工作面采用综采压力记录仪监测顶板压力情况,全工作面布置7条测线,分别在4#、18#、33#、48#、63#、78#、92#支架上各安装一块YHY60(B)矿用本安型数字压力计,对工作面矿压数据进行统计分析。
1支架初撑力分析81004工作面属近距离薄煤层,直接顶上覆为11、12#层冒落部分,直接顶薄,顶板完整性较差。
因此对支架初撑力要求不宜过高,否则加剧顶板破碎度;也不宜过小,否则支架对顶板主动支护能力不够。
近距离煤层开采顶板裂隙发育规律
近距离煤层开采顶板裂隙发育规律赵鑫(神木汇森凉水井矿业有限责任公司,陕西神木719300)摘要:针对陕北榆神矿区浅埋煤层群重复采动诱发顶板岩层裂隙孕育,致使下位煤层工作面裂隙发育贯通上位煤层采空区,从而导致工作面突水致灾的问题。
采用数值模拟的方法,以431303回采工作面为背景,研究近距离煤层开采顶板裂隙发育规律。
研究表明:随着煤层开采,采空区中部上方岩层裂隙经历了从无到有再到无的孕育过程,且总存在顶板横向裂隙较纵向裂隙更为发育;在下位煤层开采过程中,岩层裂隙整体上呈现出不断扩张的趋势,在采空区中部上方顶板处,裂隙随着采动不断经历着“张开-闭合-张开”的演变过程,而且裂隙发育的位置也在不断地发生转移。
关键词:榆神矿区;近距离煤层群;裂隙发育;数值模拟作者简介:赵鑫(1991-),男,陕西西安人,研究方向:中厚煤层开采。
近距离煤层群在我国各个矿区普遍存在,而对该类煤层开采,采动裂隙不仅是作为矿井涌水的主要通道而且也是瓦斯运移、聚集的主要场所。
对于近距离煤层而言,上位煤层开采后的采空区极有可能产生老空水,当下位煤层开采时,如若裂隙与上位采空区贯通,便会给下位煤层工作面开采带来严重的突水灾害;同样,矿井瓦斯会在采空区聚集,随着采动裂隙的发育会使工作面瓦斯超标,甚至出现瓦斯事故。
因此,对覆岩采动裂隙发育的研究具有重要意义。
学者们在此方面也做出了众多的研究成果,钱鸣高院士等经过多年的研究,建立了“三区”“三带”的理论体系,其中就对覆岩破坏运动规律、裂隙发育规律给出了大量系统性成果。
针对陕北矿区浅埋煤层群开采覆岩破坏和裂隙发育的研究,李淑军等综合运用数值模拟(FLAC3D )、理论分析与模拟实验相互对比验证的手段,对浅埋近距离煤层群开采“两带”高度进行预计;潘瑞凯也对神东矿区浅埋近距离煤层开采利用三维相似模拟、数值模拟(PFC)和理论分析的方法研究覆岩裂隙发育规律;余明高等通过对浅埋近距离煤层群重复采动覆岩裂隙发育的研究,深入探究重复采动地表漏风对采空区煤层自燃的影响。
近距离煤层群开采强矿压显现机理及监测预警技术研究
近距离煤层群开采强矿压显现机理及监测预警技术研究近距离煤层群开采强矿压显现机理及监测预警技术研究摘要:近距离煤层群开采中的强矿压是一种严重的矿山地质灾害,对矿山生产和人员安全造成极大威胁。
本文通过对近距离煤层群开采的研究,探讨了强矿压的显现机理,提出了基于监测预警的解决方案,并进行了实际监测实验,验证了该方案的有效性。
关键词:近距离煤层群开采,强矿压,显现机理,监测预警,实验验证。
一、引言近距离煤层群开采是一种常见的煤矿开采方式,其具有效率高、能耗低的特点。
但是,在煤层群开采中,受到巨大压力的煤体容易引起强矿压,对矿区带来极大的威胁。
因此,研究近距离煤层群开采中强矿压的显现机理及监测预警技术具有重要的实际意义。
二、强矿压显现机理强矿压是在近距离煤层群开采中出现的一种特殊地质灾害,其显现机理主要有以下几个方面:1、煤体应力失稳在近距离煤层群开采的过程中,煤体的应力状态不断变化,当受到较大压力时,煤体应力会失稳,产生强矿压。
2、煤体强度差异煤层内部存在着强度不同的岩层,由于压力分布的不均匀性,会导致弱的岩层产生变形和破坏,形成强矿压的威胁。
3、周围岩石的变形在近距离煤层群开采中,地层周围的岩石受到煤体变形的影响,也会发生明显的变形,导致强矿压的出现。
三、基于监测预警的强矿压解决方案为了确保近距离煤层群开采的安全性,提出了基于监测预警的强矿压解决方案。
具体实现如下:1、建立监测系统利用最先进的地质监测技术,建立完整的强矿压监测系统,能够实时监测地质变化和强矿压的预警信息。
2、采取强制复采技术通过采取强制复采技术,逐步削弱煤体的应力,减少强矿压的可能性。
3、施加支护技术针对受到压力变形的煤体和周围岩石进行支护技术的施加,提高其抗压能力,减少发生强矿压的概率。
四、实际监测实验本文开展了对某近距离煤层群的实际监测实验,结果表明,通过建立监测系统并采取强制复采技术和施加支护技术,能够有效地预测和减小强矿压的威胁,确保矿山生产和工作人员安全。
极近距离煤层顶板跨落规律及特征研究
收稿日期:2016-11-28作者简介:杨晶(1986—),男,山西翼城人,2014年毕业于太原理工大学采矿工程专业,采煤工程师,现从事煤矿安全生产管理工作。
极近距离煤层顶板跨落规律及特征研究杨晶(霍州煤电集团有限责任公司沙坪煤业,山西临汾041000)摘要:根据三交河煤矿地质资料和地质力学测试结果,建立理论分析模型和3DEC 数值模拟模型;通过理论分析和数值计算,得出了下组煤回采过程中顶板跨落规律及特征;结合理论分析和生产经验,预计出矿压显现规律及对工作面影响情况,提出了应对措施,有利于指导矿井生产工作。
关键词:极近距离煤层;顶板跨落规律及特征;初次来压;数值模拟中图分类号:TD323文献标识码:B文章编号:1671-749X (2017)02-0018-03Study on the roof falling rule and characteristicsof ultra-close coal seamYANG Jing(Huozhou Coal Electricity Group Shaping Coal Industry Co.,Ltd.,Linfen 041000,China )Abstract :According to the geological data and geomechanics test result of Sanjiaohe Coal Mine ,the theoretical analysis model and 3DEC numerical simulation molel were established.On the basis of theoretical analysis and numerical cacula-tion ,the roof falling rules and characteristics of lower coal group were obtained.Combined with theoretical analysis and production experience ,the strata behavior regularity and its influence on working face was analyzed and countermeasures were put forward ,which helps to provide guidance for the mine production.Key words :ultra-close coal seam ;roof falling rule and characteristics ;first weighting ;numerical simulation0引言与单一煤层开采相比,煤层群开采尤其是近距离煤层群开采,其矿压显现规律、顶板覆岩运动特征都有显著区别。
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摘
要: 结 合某矿的具体 条件 , 通过现场观测方 法 , 分析研究 了极 近距离煤 层开采 条件 下工作 面顶板 的来
压显现规律 , 包 括覆 岩的 冒落特征 、 老顶来压步距 、 来 压强度及 其影响程度 和煤岩稳定性 等 , 为极近距离 煤 层开采采场顶板管理和巷道 围岩控制提供 了依据 。
总第 1 7 7期
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5— 2 7 9 8 . 2 0 1 4 . 0 5 . 0 0 9
极 近 距 离煤层 开 采 顶板 来 压 规 律 实 测研 究
崔 猛
( 潞 安环 能股 份 公 司 王 庄 煤 矿 , 山西 长 治 0 4 6 0 3 1 )
离 煤层 开采 时 的矿 压 显 现规 律 , 对 于保 证 工作 面安 4 . 3 9 1 1 3 , 平 均 厚度 为 2 . 5 I I 1 左右 : 两 层煤 的层 间 距 为
全 正常 生产 有着 重 要 意义 。某 矿 西 三采 区 3 1煤 层 1 . 2~ 6 . 4 6 1 1 1 , 平均为 3 i n , 但 局 部 因受 构 造 的影 响 和3 2煤层 间距 平 均 3 m, 煤层 厚度 分别 为 1 . 4 7 I T I 和 2 . 5 m, 两 层 煤 采 用联 合 开采 , 即先 开 采 3 l煤 层 的
CUI Me n g
( W a n g z h u a n g C o a l Mi n e o f L u h n E n v i r o n m e n t a l D e v e l o p en m t C o . , L t d . , C h a n g z h i 0 4 6 0 3 1 , C h i n a )
造 成岩层 控 制 的难 度 增 大 . 而 且 在 近距 离煤 层 条 件 边 , 两 断层 对工 作 面 的 回采 基 本 没 有 影 响 。可 采 煤
定, 平 均厚 度 为 1 . 4 7 n a , 且 中部 有 一 变 薄 带 仅 为
和采场 顶板 管理 带 来 难 度 . 因而 及 时分 析 掌 握 近距 0 . 7 I n 左右: 3 2煤 层 赋 存 稳 定 , 厚度为 1 . 3 2~
极 近距 离煤层 开 采采动 引起 的复 杂 应力 环 境将
下, 由于煤层 开采 矿压 显现 时空关 系较 复杂 . 近 距离 煤 层开 采 引起 的应 力 场变化 对巷 道 围岩 稳定 性 控制
区轨 道上 山 的西 测 , F 断 层 的 东 侧 , F 断层 的西 北 层 为两层 煤 , 即3 1煤 层和 3 2煤 层 , 3 1煤层 厚度 不稳
关键词 规 律
中图分类号 : T D 3 2 3
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 5 — 2 7 9 8 ( 2 0 1 4 ) 0 5 — 0 0 2 3 — 0 2
Ob s e r v a t i o n Re s e a r c h o f Ex t r e me l y Cl o s e Di s t a n c e Co a l S e a m Mi n i n g Ro o f Pr e s s u r e La w
Ab s t r a c t : Co mb i n e d w i t h t h e s p e c i f i c c o n d i t i o n s o f a c o a l mi n e , i t ma d e a n a l y s i s o f t h e r o o f p r e s s u r e b e h a v i o r o n w o r k i n g f a c e u n d e r e x - t r e me l y c l o s e d i s t a n c e c o a l s e a m mi n i n g c o n d i t i o n, i t i n c l u d e s t h e c a v i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f o v e r l y i n g r o c k , t h e o l d r o o f w e i g h t i n g s t e p d i s t a n c e, t h e p r e s s u r e i n t e n s i t y a n d t h e i n l f u e n c e d e g r e e a n d t h e s t a b i l i t y o f c o a l a n d r o c k t h r o u g h f i e l d o b s e r v a t i o n me t h o d s , i t p r o v i d e d t h e b a s i s f o r t h e v e r y c l o s e d i s t a n c e c o a l mi n i n g s t o p e r o o f ma n a g e me n t a n d r o a d w a y s u r r o u n d i n g r o c k c o n t r o 1 . Ke y wo r d s : e x t r e me l y c l o s e d i s t a n c e c o a l s e a ms ; wo r k i n g f a c e ; mi n e p r e s s u r e l a w