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大倾角极近距离煤层群重复采动巷道围岩破坏规律与控制方法
1
作者 贾后省 张志明 +4 位作者 刘少伟 彭博 于辉 邵帅钦 王艺博 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期68-80,共13页
大倾角极近距离煤层群开采过程中,巷道受多重采动影响,支护维护困难。针对此类问题,以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道31233运输巷为工程背景,主要采用数值模拟和现场试验研究方法,研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用... 大倾角极近距离煤层群开采过程中,巷道受多重采动影响,支护维护困难。针对此类问题,以代池坝煤矿大倾角极近距离煤层群重复采动巷道31233运输巷为工程背景,主要采用数值模拟和现场试验研究方法,研究了巷道围岩应力环境演化特征及其作用下巷道围岩破坏规律,设计了有利于围岩塑性破坏分布收敛的非对称屋顶断面,提出了基于巷道围岩塑性区分布规律的非均匀锚杆(索)支护设计方法。研究结果表明:大倾角极近距离煤层群重复采动影响条件下,巷道周边双向主应力差值较大且方向偏转,导致巷道围岩周边破坏呈现非均匀、局部湮灭、最大破坏深度偏转等蝶形特征,巷道内错位置和断面形状决定了巷道破坏形态和范围,内错距直接影响了其围岩塑性区分布与扩展的程度,而坚硬岩层的存在造成塑性区局部湮灭。当巷道内错距离大于17 m时,巷道周边应力趋于稳定,其围岩塑性区大小与形态无明显变化,内错位置大于该距离时,对巷道的围岩稳定性最有利。巷道断面的单边跨度尺寸决定了其所在侧的塑性破坏深度,当巷道断面为非对称屋顶断面时,围岩塑性分布收敛程度显著。巷道断面设计时,巷道最长边应位于坚硬岩层侧且尽量避开最大破坏深度方向,以便充分利用坚硬岩层塑性区湮灭特性,避免巷道围岩塑性区蝶叶过度扩展。因此,可充分利用大倾角非对称屋顶形巷道断面的几何特征,基于巷道围岩塑性区分布规律与合理锚固层位分布特征,进行非均匀锚杆(索)支护设计,有效保障锚杆(索)支护力的发挥的同时,保障巷道围岩的整体稳定。同时,在31233运输巷进行了试验,布设了巷道顶板深部位移与锚索支护力监测站,监测期间顶板变形量在100 mm以内,锚索支护力发挥稳定,围岩整体控制效果较好。 展开更多
关键词 大倾角 极近距离煤层群 重复采动 回采巷道 支护
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综放开采覆岩变形分区和矿压显现模拟研究
2
作者 翟新献 郭钊洋 +2 位作者 方建厂 张志勇 赵晓凡 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期96-106,共11页
目前综放开采是我国特厚煤层安全高效矿井主要的采煤方法,综放开采上覆岩层变形移动规律,直接影响到工作面矿压显现、液压支架选型、放顶煤工艺和参数选择等问题。以耿村煤矿13200综放工作面为工程背景,利用相似模拟试验和理论分析,研... 目前综放开采是我国特厚煤层安全高效矿井主要的采煤方法,综放开采上覆岩层变形移动规律,直接影响到工作面矿压显现、液压支架选型、放顶煤工艺和参数选择等问题。以耿村煤矿13200综放工作面为工程背景,利用相似模拟试验和理论分析,研究了综放工作面上覆岩层变形移动垮落全过程、覆岩变形分区和矿压显现特征。结果表明:①确定出综放工作面上覆存在多层关键层岩层即下位、中位、上位和主关键层。依据关键层垮落失稳特征,将综放开采上覆岩层变形移动全过程划分为4个变形阶段(I、II、III、IV),各变形阶段与不同层位的关键层垮落失稳有关。②综放开采下位关键层垮落失稳以后,随着工作面推进度继续增加,处于裂隙带内的中位、上位和主关键层先后垮落失稳前与其下部岩层出现离层;关键层垮落失稳前,在其下部岩层中形成垮落拱,垮落拱的高度和宽度均与工作面推进度成正相关。③综放工作面上覆各关键层垮落失稳引起超前支承压力的峰值应力集中系数升高;当下位关键层垮落失稳时,工作面出现“大周期来压”现象,来压步距较大,但来压强度较低;当中位、上位、主关键层垮落时,将引起下位关键层同时垮落,工作面出现“小周期来压”现象,工作面来压步距较小,但来压强度较高。研究结果为耿村煤矿缓倾斜特厚煤层综放开采提供理论基础和技术支撑。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 关键层 垮落拱 超前支承压力
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极近距离煤层渐变层间距下伏巷道分区域支护技术研究
3
作者 张钢举 梁冰 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期86-97,共12页
针对极近距离煤层渐变层间距下伏巷道层间顶板厚度较小且波动变化较大的特殊赋存条件,下伏巷道面临着单一支护方案难以适应渐变层间顶板极易破碎、围岩变形量大等难题,以泰山隆安煤矿11下309工作面回风巷的1~7 m渐变层间顶板为研究背景... 针对极近距离煤层渐变层间距下伏巷道层间顶板厚度较小且波动变化较大的特殊赋存条件,下伏巷道面临着单一支护方案难以适应渐变层间顶板极易破碎、围岩变形量大等难题,以泰山隆安煤矿11下309工作面回风巷的1~7 m渐变层间顶板为研究背景,采用理论分析、数值模拟手段对极近距离条件下采空区煤柱底板三维应力分布规律进行研究,对比分析下伏巷道层间顶板厚度变化对巷道围岩变形规律及破坏特征的差异性,揭示极近距离下伏巷道渐变层间顶板厚度变化与巷道围岩破坏的内在联系,提出了极近距离渐变层间距下伏煤层巷道围岩分区域支护控制技术。研究结果表明,基于极近距离采空区的遗留煤柱底板三维应力衰减演化规律,当层间距较小时下伏巷道围岩的垂直应力、水平应力扰动对巷道围岩变形影响严重;通过数值模拟研究不同错距及层间距厚度变化因素对下伏巷道围岩破坏形态及变形规律的差异性,构建了下伏巷道围岩水平应力、垂直应力、变形规律及破坏形态评价指标,对巷道围岩破坏形态进行分类,得出了极近距离渐变层间距下伏巷道围岩破坏变形的临界层间距为3 m;基于巷道顶板厚度变化提出了渐变层间顶板厚度<3 m和>3 m工况条件下的分区域支护设计,结合现场分区域支护效果得出回风巷变形较小,验证了临界层间3 m条件下的分区域方案的可行性。 展开更多
关键词 极近距离煤层 渐变层间距 巷道围岩控制 底板破坏深度 支护技术
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多重采动影响煤层覆岩变形特征及气井稳定性研究
4
作者 麻银斗 慕健强 +3 位作者 徐裴 梁顺 徐英南 王小勇 《陕西煤炭》 2025年第3期15-23,85,共10页
为掌握煤层群多重采动覆岩复合变形特征及其对穿煤层垂直气井稳定性的影响,以小保当二号煤矿煤-天然气交叉开采区为工程背景,采用相似模拟试验开展了煤层群多重采动影响下覆岩复合破断特征、裂隙分布及覆岩沉降规律研究,分析了工作面不... 为掌握煤层群多重采动覆岩复合变形特征及其对穿煤层垂直气井稳定性的影响,以小保当二号煤矿煤-天然气交叉开采区为工程背景,采用相似模拟试验开展了煤层群多重采动影响下覆岩复合破断特征、裂隙分布及覆岩沉降规律研究,分析了工作面不同回采距离软硬岩层间剪切错动对气井稳定性的影响。结果表明,多重采动层间岩层破坏严重,下煤层开采初次垮落及周期垮落步距比上煤层开采更小;下煤层开采覆岩复合移动波及至关键层,和地表相比上煤层开采工作面回采距离更短,各煤层开采覆岩沉降曲线均呈“盆底”状,关于采空区中央对称;随着工作面推过气井的距离增大,沿气井轴向向上软硬岩层间产生的剪应力逐渐增大,最大剪应力最终出现在关键层和亚关键层附近下伏软硬岩层间;一次采动导致岩层间初次滑移错动产生的剪应力相比多重采动导致已压实覆岩再次发生剪切错动产生的剪应力更大,而煤层群多重采动引起的气井剪切变形频次多,但强度减弱。研究结果可以为煤-天然气交叉开采区优化煤层群开采设计、保障穿煤层群的天然气井稳定性提供有益参考。 展开更多
关键词 煤-气协同开发 煤层群开采 多重采动影响 覆岩运移 气井稳定性
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复杂地质条件下极近距离煤层开采错距优化策略
5
作者 张江伟 《能源与节能》 2025年第3期28-31,共4页
针对复杂地质条件下极近距离煤层开采中的错距优化问题,开展了系统的理论与数值模拟研究。首先,分析了复杂地质条件下煤层开采的特征,阐述了地质因素对开采稳定性和技术选择的影响。其次,基于错距优化的基本理论,构建了错距优化模型,确... 针对复杂地质条件下极近距离煤层开采中的错距优化问题,开展了系统的理论与数值模拟研究。首先,分析了复杂地质条件下煤层开采的特征,阐述了地质因素对开采稳定性和技术选择的影响。其次,基于错距优化的基本理论,构建了错距优化模型,确定了关键优化因素。采用数值模拟方法对不同地质条件下的错距优化策略进行了模拟和分析,验证了模型的合理性和适用性。最后,对错距优化策略的经济性和可行性进行了深入探讨,提出了相应的风险评估与对策。研究结果为复杂地质条件下煤层开采提供了科学依据和技术支持,具有重要的理论意义和实际应用价值。 展开更多
关键词 复杂地质条件 极近距离 煤层开采 错距优化
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近距离煤层重复采动裂隙场判别工程试验研究
6
作者 张文柯 《煤炭技术》 2025年第3期70-73,共4页
为了掌握采动覆岩经历二次扰动后覆岩裂隙演化发育的特征,以下石节煤矿222下工作面和2301上采空区工程为研究对象,通过采用高精度ESG微震监测系统,对重复采动条件下222工作面采动覆岩的微震事件进行监测,分析工作面覆岩裂隙三维空间分... 为了掌握采动覆岩经历二次扰动后覆岩裂隙演化发育的特征,以下石节煤矿222下工作面和2301上采空区工程为研究对象,通过采用高精度ESG微震监测系统,对重复采动条件下222工作面采动覆岩的微震事件进行监测,分析工作面覆岩裂隙三维空间分布特征。确定了222工作面裂隙带的具体范围以及层位,裂隙带高度为64~151 m。覆岩空间微破裂前后分布范围在200 m内,确定了采动裂隙场的基本范围,为后续瓦斯治理、巷道支护提供数据支撑。 展开更多
关键词 微震监测 近距离煤层 裂隙演化 重复采动
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浅埋深近距离煤层群大采高工作面防灭火技术研究
7
作者 白水全 王伟东 《煤炭技术》 2025年第4期210-213,共4页
以察哈素煤矿31319工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测,对浅埋深近距离煤层群大采高工作面采空区防灭火技术进行研究,研究结果表明:遗煤氧化过程中,氧气浓度呈现从高浓度向低浓度扩散的规律;为了有效地惰化采空区,应将注氮... 以察哈素煤矿31319工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测,对浅埋深近距离煤层群大采高工作面采空区防灭火技术进行研究,研究结果表明:遗煤氧化过程中,氧气浓度呈现从高浓度向低浓度扩散的规律;为了有效地惰化采空区,应将注氮位置选择在漏风较小及氧气浓度较低的区域;在工作面生产过程中,与工作面距离越远,采空区内氧气浓度整体呈现降低趋势,当在31319工作面进风顺槽260 m位置注氮时,注氮后测点氧气浓度出现大幅度下降,氧化带宽度与预测值基本相符。 展开更多
关键词 浅埋深 近距离煤层群 注氮 数值模拟
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煤层群采空区下回采巷道锚网索梁支护技术研究
8
作者 崔立德 《能源与节能》 2025年第1期124-126,共3页
为实现采空区下回采巷道围岩的有效控制,以9303运输巷为研究对象,提出采用锚网索梁方式支护围岩,并对工程应用进行了分析。分析了7#煤层回采后底板的破坏范围,发现9303运输巷处于底板破坏范围内,是导致运输巷掘进期间围岩破碎的主要原... 为实现采空区下回采巷道围岩的有效控制,以9303运输巷为研究对象,提出采用锚网索梁方式支护围岩,并对工程应用进行了分析。分析了7#煤层回采后底板的破坏范围,发现9303运输巷处于底板破坏范围内,是导致运输巷掘进期间围岩破碎的主要原因。因此,采用了高预紧力锚杆、短锚索对围岩进行支护,并配合W型钢带、金属网、钢梁及钢带托盘等,为围岩提供了较大的支护作用力。同时,还通过强化顶板7#煤层采空区的积水疏排能力,降低了顶板淋水对支护的影响。应用结果表明,9303运输巷围岩控制效果显著,采用的支护方案可有效控制顶板离层和围岩变形情况,确保了9303运输巷后续的使用需求。 展开更多
关键词 煤层群开采 采空区 回采巷道 锚网索梁支护
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高家庄煤矿近距离煤层群瓦斯抽采技术优选研究
9
作者 刘义孟 李润芝 +3 位作者 白付干 谢允飞 薛恩思 穆小峰 《煤炭技术》 2025年第3期171-174,共4页
为了提高近距离煤层群的瓦斯治理效果,实现近距离煤层群的联合瓦斯防治,通过对瓦斯抽采技术的优缺点进行层次化分析,综合评价某种瓦斯抽采技术的可用性,提出了效能、成本效益、安全性及可行性4个方面的评价指标来判断瓦斯抽采技术的优劣... 为了提高近距离煤层群的瓦斯治理效果,实现近距离煤层群的联合瓦斯防治,通过对瓦斯抽采技术的优缺点进行层次化分析,综合评价某种瓦斯抽采技术的可用性,提出了效能、成本效益、安全性及可行性4个方面的评价指标来判断瓦斯抽采技术的优劣性,并层次化分析了各种抽采方案的适用性。结果表明:方案3在抽采过程中诱发事故的可能性较高,但是方案3具有人员设备投入成本较低,顺层钻孔有效进尺长,条带抽采效果更为显著的优点,同时可以有效解决矸石排放和矸石山堆积的问题。 展开更多
关键词 近距离煤层群 瓦斯抽采技术 评价指标体系 优选
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近距离采空区下回采面顺槽布置与支护探讨
10
作者 董基伟 《江西煤炭科技》 2025年第1期71-73,77,共4页
近距离采空区对于下层煤采掘工作面稳定性具有显著影响,严重时会导致下层煤采掘工作面难以正常支护和生产。为保障三交河煤矿2^(-2#)近距离采空区下掘进工作面的安全高效生产,借助数值模拟、理论分析、现场调研等方法,开展工作面顺槽合... 近距离采空区对于下层煤采掘工作面稳定性具有显著影响,严重时会导致下层煤采掘工作面难以正常支护和生产。为保障三交河煤矿2^(-2#)近距离采空区下掘进工作面的安全高效生产,借助数值模拟、理论分析、现场调研等方法,开展工作面顺槽合理位置及支护方案的研究。2^(-2#)煤层回采工作面顺槽设计为同向内错布置方式,并采用锚网梁、锚索、架棚组合支护技术;实践表明,该顺槽巷道掘进阶段未出现明显的矿压现象,其工作面布置及支护方式可推广应用。 展开更多
关键词 近距离煤层 下行开采 顺槽布置 联合支护 同向内错 数值模拟
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近距离煤层群采空区下切眼掘进及支护技术研究
11
作者 王军军 《能源与节能》 2025年第1期201-203,207,共4页
为确保近距离煤层群开采下部工作面切眼安全掘进,以5303采煤工作面切眼为研究对象,结合现场情况针对性提出切眼掘进及支护安全技术,并进行工程应用。在5303采煤工作面切眼掘进期间,通过层间距(切眼与上覆采空区间)持续探测、切眼顶板注... 为确保近距离煤层群开采下部工作面切眼安全掘进,以5303采煤工作面切眼为研究对象,结合现场情况针对性提出切眼掘进及支护安全技术,并进行工程应用。在5303采煤工作面切眼掘进期间,通过层间距(切眼与上覆采空区间)持续探测、切眼顶板注浆及分次掘进方式确保大断面切眼掘进安全;通过锚网索、单体+工字钢架棚方式维护大跨度切眼围岩稳定。工程应用后,5303采煤工作面切眼得以安全高效掘进,切眼围岩变形量较小,表明现场采用的掘进及支护技术可满足近距离采空区下大跨度切眼施工需要。 展开更多
关键词 近距离煤层群 大断面切眼 围岩支护 顶板注浆
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三河尖关闭煤矿煤层CO_(2)封存潜力研究 被引量：2
12
作者 钱静 易高峰 +4 位作者 周琦忠 汤志刚 彭一轩 王阳 陈尚斌 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期258-268,共11页
关闭煤矿煤层CO_(2)地质封存是CO_(2)封存的重要方式之一,也是短期内实现碳减排指标的有效手段之一。以江苏省徐州市三河尖关闭煤矿为例,分析了已采7号煤和9号煤的煤岩煤质特征,统计了剩余煤炭资源储量,运用模糊综合评价法,选取了稳定... 关闭煤矿煤层CO_(2)地质封存是CO_(2)封存的重要方式之一,也是短期内实现碳减排指标的有效手段之一。以江苏省徐州市三河尖关闭煤矿为例,分析了已采7号煤和9号煤的煤岩煤质特征,统计了剩余煤炭资源储量,运用模糊综合评价法,选取了稳定系数、上覆岩层性质、地质构造复杂程度、地下水指标、封存煤层压温比、封存煤层深厚比、封存煤层渗透率、采空塌陷程度和其他因素等9个主要影响因素指标对7号煤和9号煤封存CO_(2)稳定性进行评价,建立关闭煤矿煤层CO_(2)封存评价方法并评估CO_(2)封存潜力。结果表明,三河尖关闭煤矿7号煤和9号煤剩余储量较大,CO_(2)封存稳定性综合评价结果分别为86.209和87.698,评价等级均为较稳定,封存潜力较高。根据建立的关闭煤矿煤层CO_(2)封存评价方法,计算获得三河尖关闭煤矿7号和9号煤层CO_(2)理论封存量分别为207.6 Mt和80.9 Mt,并据此划分封存有利区为有利区、较有利区和不利区3个等级。研究可为关闭煤矿煤层CO_(2)封存研究提供基础依据。 展开更多
关键词 关闭煤矿 煤层CO_(2)封存 稳定性评价 封存潜力 三河尖煤矿 碳封存
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极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制方法研究 被引量：3
13
作者 王琦 刘寄婷 +3 位作者 江贝 薛浩杰 高红科 蒋振华 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期18-33,共16页
极近距离煤层传统长壁开采,受上层遗留煤柱和采空区垮落等因素的影响,下煤层开采过程中应力环境复杂、矿压显现剧烈,易诱发巷道围岩大变形。为解决上述问题,提出了极近距离条件下巷道定向切顶–约束高强支护无煤柱自成巷控制方法。通过... 极近距离煤层传统长壁开采,受上层遗留煤柱和采空区垮落等因素的影响,下煤层开采过程中应力环境复杂、矿压显现剧烈,易诱发巷道围岩大变形。为解决上述问题,提出了极近距离条件下巷道定向切顶–约束高强支护无煤柱自成巷控制方法。通过顶板定向预裂切顶,主动改变顶板悬臂结构,切断采空区向巷道顶板的应力传递。充分利用矿山压力和岩体碎胀特性,取消煤柱留设,结合高强支护加强巷道顶板整体性,共同实现切顶自成巷。建立了极近距离煤层开采覆岩结构模型,计算了下煤层切顶自成巷巷旁支护阻力。以典型极近距离煤层为工程背景,开展了不同开采方法的数值试验对比研究,结果表明,提出的自成巷控制方法使巷道围岩应力降低59.8%,巷道顶板变形减少70.8%,并明确了极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制机理。在此基础上,开展了典型极近距离煤层工程设计及现场应用研究,结果表明该方法有效降低了矿压显现程度,保证了自成巷的安全稳定控制。 展开更多
关键词 极近距离煤层 定向切顶卸压 约束高强支护 力学模型 设计方法
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近距离煤层下行采动应力场分布规律与巷道合理位置研究 被引量：8
14
作者 刘洪涛 韩洲 +4 位作者 韩子俊 郭晓菲 韦晟杰 罗紫龙 胡正宝 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-10,共10页
上层位近距离煤层开采后,形成的残留煤柱和采空区将会影响下层位的巷道布置。以新柳矿231101工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的综合研究手段,研究和分析了上煤层开采后采动应力场的应力演化规律,对下层煤巷道非对称变形破坏机... 上层位近距离煤层开采后,形成的残留煤柱和采空区将会影响下层位的巷道布置。以新柳矿231101工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的综合研究手段,研究和分析了上煤层开采后采动应力场的应力演化规律,对下层煤巷道非对称变形破坏机理进行深入探究,从而得出下层煤巷道合理布置位置。研究结果表明:①上覆煤层开采改变巷道所处位置的主应力大小、主应力比值以及应力偏转角、应力矢量的变化是导致巷道呈非对称破坏的主要原因。②巷道在距离煤柱中心11 m处,巷道围岩最大主应力达到14.43 MPa,主应力比值为2.74,应力偏转角为52.33°,此时巷道处于较差的应力环境中,致使围岩产生蝶形破坏且蝶叶旋转至巷道顶板右侧,巷道顶板右侧易发生冒顶事故。③为使巷道处于相对稳定区域,依据3个主要影响因素将工作区域划分为4个分区,在考虑煤矿经济与安全因素后建议最佳布置区域为H–IV,主应力偏转角在0°~38°或45°~90°的范围内,通过综合分析对该巷道布置及支护提供合理建议,为类似工程条件提供了借鉴和参考。 展开更多
关键词 近距离煤层 回采巷道布置 蝶形破坏理论 数值模拟 塑性区
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浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究
15
作者 黄庆享 张谦 +2 位作者 贺雁鹏 陈苏社 王庆雄 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期1-12,共12页
为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析... 为了揭示浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采动载传递特征及强矿压机理,以榆家梁煤矿43207工作面为工程背景,采用现场实测、物理模拟、理论分析相结合的方法,研究了煤柱覆岩“倒梯形”结构随下部间隔岩层的运动及其载荷传递特征,分析了超前支承压力和支架载荷的转化规律,建立了“煤柱-间隔岩层台阶岩梁”耦合结构力学模型,得出了强矿压瞬间和顶板切落稳定后的支架载荷计算公式。研究结果表明:煤柱覆岩“倒梯形”结构的集中应力和载荷主要集中于煤柱后段,后段集中载荷是导致工作面过煤柱强矿压的根源;工作面进煤柱初期,煤柱应力表现为双峰;临近出煤柱时,应力集中为单峰,位于煤柱后段。工作面出煤柱4 m后,煤柱后区的超前支承应力系数达到峰值6.00,间隔层开始产生超前裂隙;出煤柱5 m时发生强矿压,煤柱应力下降43%。强矿压期间,煤柱应力传递至煤柱下7 m层位(间隔岩层关键层中部)下降了39%,表明顶板结构承担了相当大的载荷。基于间隔岩层台阶岩梁结构的理论计算,得出强矿压瞬间的支架载荷计算公式,按照煤柱平均应力计算得出支架载荷为22.9 MN/架,按照强矿压时刻煤柱后段应力计算得出支架载荷为24.1 MN/架;煤柱传递至支架的载荷仅为煤柱总载荷的12%~18%,仍超过现场支架额定工作阻力9.2 MN/架。因此,为防止压架,支架额定工作阻力需达到15 MN/架,或者对煤柱及间隔岩层结构进行处理,以保证安全开采。研究结果可为类似条件工作面过平行煤柱开采提供参考。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 过煤柱开采 平行煤柱 动载传递 强矿压
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近距离煤层“上采下掘”巷道破坏分析及防治措施研究
16
作者 张海涛 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期338-344,共7页
“上采下掘”巷道主要受多次动压影响,矿压显现剧烈、支护难度大,上部煤层回采使得下部巷道准备困难,围岩变形加剧。本文以3201回风顺槽为工程研究背景,采用FLAC^(3D)软件,通过分析不同宽度煤柱垂直应力分布特征、下部巷道布置方式对其... “上采下掘”巷道主要受多次动压影响,矿压显现剧烈、支护难度大,上部煤层回采使得下部巷道准备困难,围岩变形加剧。本文以3201回风顺槽为工程研究背景,采用FLAC^(3D)软件,通过分析不同宽度煤柱垂直应力分布特征、下部巷道布置方式对其稳定性影响、相向“上采下掘”应力分布、时空关系等,为巷道布置、掘进提供设计依据。本研究方法可在类似条件的矿井提供参考。实践表明:“上采下掘”期间,巷道采用内错布置,上下进入扰动期后,停止上部回采,错峰施工,同时对下部巷道采取补强支护,可有效控制巷道的围岩变形。 展开更多
关键词 近距离煤层 上采下掘 数值模拟 补强支护
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倾斜煤层群覆岩“三场”非对称特征及靶向抽采机制 被引量：10
17
作者 冉启灿 梁运培 +1 位作者 邹全乐 张碧川 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期177-192,共16页
倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获... 倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获得了覆岩应力演化特征,分析了覆岩位移分布和移动方向特征,阐明了采动裂隙分布特征。进而探究了三场演化规律对瓦斯运移的影响,并开展了定向钻孔瓦斯抽采现场试验进行验证。研究结果表明:倾斜煤层群多重采动下,采动裂隙矩形梯台呈现明显的非对称特征。低位侧覆岩应力变化较大,随开采次数增加,卸压效应更为明显,而高位侧覆岩应力变化较小;结合重力−倾角效应,高位侧覆岩更易破坏,垮落次序优先,呈非对称特征。覆岩位移分布呈非对称特征,高位侧位移显著且移动方向变化较大。高位侧裂隙区网格内采动裂隙频数明显高于低位侧;高位侧裂隙区破断裂隙分布更多,且开度较大;采动裂隙呈“高位扩展−低位压缩”的非对称特征。多重采动使得“三场”非对称特征更为显著。此外,覆岩贯通度存在“慢速减小−快速减小”的现象。基于“三场”演化特征和瓦斯运移的关系,揭示了瓦斯抽采靶向优选机制。结合试验结果,构建了基于“三场”演化规律的裂隙带瓦斯抽采靶点区判定流程。现场瓦斯抽采效果良好,保证了工作面安全高效回采。研究结果为倾斜煤层群卸压瓦斯精准抽采提供了理论参考,旨在提高倾斜煤层群瓦斯抽采量,防止上隅角瓦斯超限,实现倾斜煤层群安全高效开采。 展开更多
关键词 倾斜煤层群 覆岩移动 采动裂隙 非对称特征 瓦斯抽采
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近距离煤层垂向采空区高静储瞬态充水模式与解危技术
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作者 樊振丽 曹路通 +1 位作者 申晨辉 邵远洋 《能源与环保》 2024年第5期1-7,共7页
榆神府矿区侏罗纪煤田垂向层序上赋存多个煤层,当下层煤开采时,面临上部近距离采空区积水威胁,基于垂向采空区充水模式的综合解危技术是下层煤安全回采的关键。通过分析煤层顶板岩性组合、含隔水层以及导水裂缝带发育高度特征,形成了近... 榆神府矿区侏罗纪煤田垂向层序上赋存多个煤层,当下层煤开采时,面临上部近距离采空区积水威胁,基于垂向采空区充水模式的综合解危技术是下层煤安全回采的关键。通过分析煤层顶板岩性组合、含隔水层以及导水裂缝带发育高度特征,形成了近距离煤层垂向采空区高静储瞬态充水模式,认为基岩风化带水、火烧区水、第四系萨拉乌苏组松散层潜水以及大气降水是浅层采空区的直接或间接补给水源,在上部煤层采空区中形成较高水位的静储量;近距离煤层下层煤开采时,导水裂缝带沟通上部采空区,高静储积水以瞬间溃入形式进入下层煤回采工作面。针对高静储采空区积水威胁,提出了“近距离煤层充水模型建立—采空区积水范围探测与积水量预计—垂向采空区积水解危—疏控效果评价”4阶段解危模式,形成了解危成功的判别标准,即当钻孔疏放量等于动态补给量时,可认定采空区静储量积水已基本疏放完毕,采空区积水威胁解除。该成果在神木惠宝煤矿成功应用,对类似条件下的矿井具有借鉴意义。 展开更多
关键词 近距离煤层开采 采空区水害 导水裂缝带 充水模式 疏放水
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近距离下伏煤层采动影响巷道围岩稳定性分析 被引量：2
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作者 杨德群 张向阳 +3 位作者 段云刚 都航 杨伟昆 张帅 《中国矿业》 北大核心 2024年第9期119-129,共11页
针对近距离下伏煤层采动影响上部轨道大巷变形失稳、围岩稳定性较差的问题,本文以张集煤矿北区14148工作面上方12m左右南翼轨道“Y”型大巷为工程背景,运用“竖三带”经验公式分析得出巷道与工作面之间的层位关系,采用数值模拟与现场实... 针对近距离下伏煤层采动影响上部轨道大巷变形失稳、围岩稳定性较差的问题,本文以张集煤矿北区14148工作面上方12m左右南翼轨道“Y”型大巷为工程背景,运用“竖三带”经验公式分析得出巷道与工作面之间的层位关系,采用数值模拟与现场实践相结合的方法,研究了近距离下伏煤层回采过程中上覆巷道应力分布特征及位移演化规律,确定了巷道重点支护部位。研究结果表明:上覆巷道位于覆岩裂隙带影响范围,围岩应力受工作面超前支承压力集中影响,呈先增大后急剧减小的趋势;围岩呈非对称性变形,变形速率随工作面推进呈三段式规律;顶板深部离层呈逐渐增大后平稳趋势,浅部离层呈先增大后减小的趋势。在此基础上提出了采前锚杆索预加固+采后U型棚“补强”巷道支护技术,数值模拟对比结果显示,补强支护后巷道两帮应力增大了9MPa,顶板下沉减少了103mm,巷道薄弱点位移量大幅减小,补强支护控制效果显著。实测结果表明,该支护方案能有效地控制巷道围岩变形,保证了矿井安全生产。 展开更多
关键词 近距离煤层 下伏煤层 采动影响 预加固 围岩稳定性
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煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究 被引量：4
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作者 吴少康 张俊文 +6 位作者 徐佑林 宋治祥 张杨 范文兵 董续凯 张际涛 陈志松 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期24-37,共14页
针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭... 针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时,巷道底部承受的挤压力较大,而顶部围岩承受的拉伸力较大,由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式,利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动,使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域,降低表层围岩的应力集中程度。同时,利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩,形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力,并转移到支护结构,起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验,结果显示:使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低,巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%,底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升,表面位移收敛严重。由此可得,围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿,均取得了显著效果。 展开更多
关键词 煤层群 采动应力 底鼓 巷道支护 “卸−转−固”协同控制技术
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