“四含”水体下留设防砂煤岩柱开采可行性研究

通过对童亭煤矿水文地质条件分析,证实“四含”属弱含水层,以静储量为主,补给水源不足,而矿井为防止“四含”水进入矿坑,留设了厚层防水煤岩柱,使大量的煤炭资源被压,造成资源的浪费。为解放防水煤柱,提高回采上限,达到提高资源的回采率,根据童亭煤矿开采的地质条件与水文地质条件,计算出冒落带高度、保护层厚度、防砂煤岩柱厚度、以及工作面回采时的最大涌水量,从而确定回采上限标高为-235m,将回采上限提高了30m。340工作面留设防砂煤岩柱开采的实验成功,为工作面上提开采提供了可靠的地质依据。     

百善煤矿含水层下留设防砂煤柱开采的地质保障系统

通过对百善煤矿十几年来中等富水性的松散含水层下留设防砂煤柱开采的实践,总结出一套确保成功开采的地质保障系统,并对该系统的各个组成部分进行定性、定量分析。指出地质保障系统是矿井优化设计、实现安全高效的前提条件和基础保证,具有巨大的决策效益和经济效益。      

断层保护煤柱合理留设的数值模拟分析

考虑某典型煤矿特殊地质条件,采用ANSYS建立二维有限元模型,对于断层存在情况下煤柱的合理留设进行了数值模拟计算。分析了留设不同断层保护煤柱情况下开采对工作面前方煤柱及断层的影响,并对开采区顶板的支承压力进行了模拟,提出了断层保护煤柱的合理留设长度,为实际开采提供了可靠的科学依据。     

逐阶段安全提高巨厚松散含水层下煤层开采上限研究

为最大限度回收煤炭资源,安全缩小防水煤柱,针对淮北矿区煤层普遍上覆巨厚第四系松散含水层,煤层顶板不稳定情况,淮北刘东煤矿把提高开采上限工作分为防水、防砂两个阶段推进。首先通过研究分析西三采区第四系底部含水层和黏土隔水层等水文地质资料,确定西31000工作面第四系底部含水层为弱富水性,水体采动等级为Ⅱ级;然后通过数值模拟、物理模拟和对比分析等方法研究开采后的覆岩破坏高度,并与井下实际观测值进行对比,确定西31000工作面采后导水裂缝带的发育高度为41.3 m;据此提出了安全、合理的防水开采上限高度。安全回采后,成功解放呆滞储量22万t,为下一步进行防砂安全开采打下了良好的基础。      

巨厚松散层下防水煤柱合理留设及其数值模拟

防水煤柱合理留设是巨厚松散层下煤炭开采设计的基本参数。通过对东欢坨矿第四系巨厚松散层地质特征分析,揭示了本区第四系巨厚松散层中的含、隔水层厚度及其结构分布特征和对煤炭开采充水的影响,建立了巨厚松散含水层下防水安全煤柱计算模型和理论,提出了在巨厚松散层下的防水煤柱留设的非线性计算方法,计算东欢坨矿8煤层防水煤岩柱的高度为65.62 m。根据流-固耦合理论,应用FLAC3D数值模拟计算软件,模拟了东欢坨矿 8煤层开采过程中上覆岩层变形破坏规律,揭示了煤层顶板岩体冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带的分布规律,获得了防水煤柱高度及相关工程技术参数,验证了巨厚松散层下防水煤柱留设的非线性设计方法和计算模型的可靠性,为巨厚松散层下防水煤柱合理留设探索了可行途径。      

承压水体上煤柱留设的理论与实践

华盖山煤矿主要可采Ⅱ号煤层下存在强岩溶含水层,为划定安全开采范围,综合应用国内相关科研成果,成功地留设防水煤柱,划定可采区域。经矿井建设检验,满足安全开采需要。     

近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷煤柱宽度研究

目前关于沿空掘巷煤柱尺寸及巷道围岩稳定性方面研究多为单一煤层,近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷窄煤柱留设条件复杂,需考虑同一煤层侧向支承压力与上部遗留煤柱应力集中的双重影响。以新疆石梯子西沟煤矿东翼采区近距离煤层群开采为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法开展研究。基于极限平衡理论建立1E302工作面沿空掘巷窄煤柱宽度计算力学模型,计算结果表明,工作面窄煤柱宽度不小于4.92 m,分析窄煤柱巷道围岩随界面黏结力和应力集中系数变化规律。FLAC3D三维数值模拟运算指出,受遗留煤柱应力集中作用影响,巷道应布置在煤柱边缘0～8 m,当煤柱宽度大于5 m时,煤柱中出现较稳定的承载核。理论计算和数值模拟综合确定窄煤柱宽度为5 m。工程实践应用表明,巷道支护效果良好。本文提出的近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法,可为类似条件下窄煤柱合理宽度计算提供借鉴参考。     

朱集煤矿导水断层边界防水煤柱合理留设研究

朱集煤矿1111(1)工作面以F29断层为北边界,F29断层落差35 m,倾角70°,断层切割上下含水层,为较大导水正断层。在布置采煤工作面时,需留设断层边界防水煤柱。根据淮南矿区经验,留设防水煤柱一般取经验值80～100 m,故1111(1)工作面布置至F29断层前100 m。根据科学计算,得出准确防水煤柱宽度为60 m,这样既能提供矿井安全回采的科学依据,又能减少压煤量,提高回采量。并可为今后其他采煤工作面留设防水煤柱提供参考。     

潘谢矿区水文地质特征与缩小防水煤柱机理

淮南潘谢矿区年总设计生产能力为 2 10 0× 10 4t。区内第四系松散层厚 16 9～ 437m ,为巨厚松散强含水层 ,设计留设80m防水煤岩柱 ,防水煤柱储量达 6× 10 8t。通过开展缩小防水煤柱试采研究工作 ,将原设计留设的 80m防水煤柱减小到6 0m左右 ,局部仅 40m。本文通过总结潘谢矿区 10年来缩小防水煤柱工作面成功的开采实践 ,比较系统地阐述了潘谢矿区水文地质特征、覆岩破坏规律及缩小防水煤柱机理。     

新密煤田王行庄煤矿13、15采区提高开采上限可行性研究

由于以往工作中,在13、15采区范围内对松散层勘探大多采用无心钻进,松散含水层水位标高、富水性等水文地质条件及二1煤层露头展布形态的控制程度相对较低,王行庄煤矿原设计按65 m垂高留设防水安全保护煤柱。通过电法勘探、地质钻探、抽水试验、岩土取样化验等综合勘探手段对13、15采区提高开采上限进行可行性研究。经分析,将新近系中部的第3含水层段松散砂层含水层段确定为煤层上覆松散含水层;工作区安全保护煤柱属防砂安全保护煤柱,允许开采等级Ⅱ级;经计算,以基岩以下15 m垂高的界线作为13、15采区开采上限,与原设计65 m垂高留设防水安全保护煤柱相比,允许开采上限的垂高减少50 m,释放了主采煤层的可开采区域。     

某煤矿开采中含水层的破坏及其防治措施

在分析煤矿开发方案及其地质环境的基础上,从含水层的结构、水位和水质三个方面研究煤矿开采对含水层的破坏,并提出留设防水煤柱、污水处理和含水层监测的含水层防治措施,以保护地下水资源.     

煤层顶板"两带"高度的微地震监测技术

主要介绍了中国和澳大利亚两个煤矿在长壁开采过程中的微地震监测成果，并进行了深入的理论分析和研究。该监测的主要目的是动态测定煤层开采过程中顶板岩石“两带”（冒落带和裂隙带）的发展规律和高度，以指导相邻采区留设合理的防水或防砂煤柱。观测结果表明：研究区域“两带”的最大高度均没有到达煤层上方的含水层，顶板突水的可能性非常小，这一结果与实际情况符合；同时也表明微地震监测是确定“两带”高度及设计防水和防砂煤柱的一种可靠手段。     

顾北煤矿1243（3）工作面提高回采上限覆岩破坏高度研究

提出对顾北煤矿1243(3)工作面回采上限开采产生影响的主要含水层为新生界承压含水层、基岩风化带及顶板砂岩含水层。根据其水文工程地质、勘探和土工试验资料,分析新生界松散层含(隔)水层、基岩风化带及煤层顶板砂岩含水层的水文工程地质特征以及各含水层之间水力联系,结合《"三下"开采规程》、覆岩类型、含水层富水性特征,确定该工作面水体下开采等级为Ⅱ类,并通过类比、公式法、实测研究冒落带破坏高度,确定防水煤柱高度,收作线上口防水煤柱最小,采后冒落带仅发育在二叠系煤系地层中,符合《"三下"开采规程》Ⅱ类水体的有关规定,工作面回采无水害威胁。     

厚松散含水层薄基岩下厚煤层防水煤柱综放安全开采分析

通过对朱仙庄矿87采区厚松散层及薄覆岩的含水层、隔水层及基岩风氧化带工程岩组特性的分析,采用物理模拟、FLAC3D数值计算及现场实测的综合研究方法,对一次采全厚综放开采覆岩移动破坏规律进行了深入研究。研究结果表明,采区内松散层下部的第四含水层组富水性极弱,补给条件差,且基岩风氧化带具有较强的隔水性能,可以留设防塌煤柱开采;采用综放开采时,其覆岩最大垮采比为1.69,在-240m标高以下的防水煤柱内实现了一次采全厚放顶煤安全高效开采,取得了显著的经济效益。     

浅埋近距煤层开采覆岩与地表裂缝发育规律及控制

我国西部神府东胜煤田主要赋存浅埋近距煤层,煤层埋藏浅,覆岩上部厚松散层大范围分布,近距煤层开采导致覆岩与地表裂缝发育严重,加剧了原本脆弱的生态环境进一步恶化。为探究浅埋近距煤层开采覆岩与地表采动裂缝发育规律,掌握其控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采为背景,结合实测统计分析、物理模拟和分形理论,掌握浅埋顶部单一煤层开采和重复采动下覆岩与地表裂缝发育特征,揭示煤柱布置对裂缝发育的控制作用。研究表明,煤层开采导致的地表裂缝可分为平行于工作面的动态裂缝和工作面开采边界地表裂缝(切眼边界侧地表裂缝和区段煤柱侧地表裂缝),动态裂缝在开采后能够实现自修复,工作面开采边界的地表裂缝不能自修复。下煤层开采区段煤柱侧覆岩与地表采动裂缝发育严重,其与区段煤柱错距密切相关。1-2煤层开采后,基岩垮落角为60°,土层垮落角为65°,边界煤柱侧地表裂缝的宽度为0.26 m。下部2-2煤层开采,煤柱叠置、错距20、40 m时,区段煤柱侧覆岩采动裂缝宽度分别为0.81、0.45和0.22 m,地表裂缝宽度分别为0.65、0.30和0.12 m。通过确定合理煤柱布置方式,能够有效控制覆岩和地表采动裂缝的发育程度,据此确定柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采的合理煤柱错距应大于40 m。      

条带开采煤柱稳定性的试验模拟与数值分析——以山东省济宁市太平煤矿为例

以山东省济宁市太平煤矿为例，采用煤柱模拟试验和数值分析手段，对薄基岩条带开采时所留设煤柱的应力应变状态、煤柱强度结构及煤柱长期稳定性进行了深入的分析与研究，揭示了煤柱稳定性及煤柱应力分布与条采尺寸、采出率、覆岩特征的相互关系，进行了条带煤柱的稳定性评价，为工程实践提供了理论依据。     

新疆拜城县梅斯布拉克煤矿河床煤柱预留问题探讨

新疆拜城县梅斯布拉克煤矿煤炭资源丰富,煤种以25号焦煤为主,井田内梅斯布拉克河由北向南从中部穿过,若预留河床煤柱则要减少焦煤资源量800万t,不留则会导致开采技术条件复杂化,根据当地水文地质条件及相关规范,计算导水列隙带高度为190.23m,在煤炭正常开采时,其下部272.77m是安全的,预计可解放河订煤柱500万t.     

开滦赵各庄矿2137（西下）工作面防水煤柱留设研究

开滦赵各庄矿2137西下工作面为大埋深、急倾斜、特厚煤层开采区。为预防顶板老窑突水灾害,合理留设防水煤柱,采用了FLAC3D模拟方法分析连续介质大变形条件下围岩体积应变分带特征,并与工作面实际情况相结合,确定了该矿冒落带、裂隙带最大高度,合理解释了切眼处采空区上方煤层超高抽冒现象。通过计算决定该矿留设防水煤柱60m,该结果比规程少留煤柱15.75m。经两年的生产实践,证明防水煤柱留设安全可靠。     

特厚煤层区段防水煤柱稳定性评价及保护技术研究

留设合理宽度的区段煤柱是确保特厚煤层综放工作面顺利接续和安全回采的关键。为确保芦子沟煤矿3107特厚煤层综放工作面仰斜开采过程中,双侧采空煤柱能够稳定承载并有效隔水,分析区段煤柱覆岩结构特征,建立区段煤柱应力计算模型,理论计算了双侧采空煤柱应力,结合数值模拟及理论分析手段对煤柱稳定性进行综合评价。通过实施科学合理的深孔爆破切缝卸压方案,降低了3107工作面采动应力对煤柱的影响,优化了煤柱应力环境,提高了煤柱稳定性,保证了3107工作面的安全回采。研究结果对类似开采条件下的区段煤柱宽度确定及坚硬顶板条件下煤柱卸压具有一定意义。     

综放面合理护巷煤柱宽度确定与回采巷道支护方案设计

基于阳湾沟煤矿地质资料,应用极限平衡理论计算得到合理的煤柱尺寸为25m;采用FLAC3D数值模拟分析了不同宽度护巷煤柱的垂直应力和弹塑性区分布规律,得到合理的煤柱尺寸为25～30m;最终确定阳湾沟煤矿合理护巷煤柱宽度不小于25m。针对回风顺槽顶板不同的围岩状态,设计了支护方案,通过数值模拟得到不同支护条件下的围岩应力状态和位移分布,结果表明,支护方案是合理的,能够有效的控制围岩的变形与破坏。