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基于DIC技术近距离煤层采动裂隙-位移-应变演化规律相似模拟研究 被引量:5
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作者 梅福星 尚宇琦 +3 位作者 孔德中 张鹏飞 张林 吴仕雄 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期519-528,共10页
为研究近距离煤层采动条件下覆岩裂隙演化规律,以安顺煤矿9305工作面为研究对象,利用相似模拟试验研究近距离煤层开采过程中位移场与应变场的演化情况。结果表明:①上覆岩层随着工作面距离的不断推进,先形成离层裂隙和纵向裂隙,随后采... 为研究近距离煤层采动条件下覆岩裂隙演化规律,以安顺煤矿9305工作面为研究对象,利用相似模拟试验研究近距离煤层开采过程中位移场与应变场的演化情况。结果表明:①上覆岩层随着工作面距离的不断推进,先形成离层裂隙和纵向裂隙,随后采空区中部部分离层逐渐压实;②位移场在工作面推进方向上出现不对称分布,工作面侧覆岩位移量明显小于采空区靠左区域,位移峰值主要集中在采空区中部;③最大主应变集中位置由采空区中部向开切眼侧以及工作面侧进行不对称转移,开切眼侧集中程度明显大于工作面侧,且最大主应变集中位置与瓦斯富集区存在潜在关联。 展开更多
关键词 近距离煤层 覆岩结构 裂隙演化 位移应变 相似模拟
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覆岩应力-漏风综合影响下浅埋煤层群下煤层开采巷道布置研究 被引量:1
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作者 高奎英 张翔 +2 位作者 王乙桥 罗国栋 李兆熙 《中国煤炭》 北大核心 2024年第8期62-71,共10页
针对浅埋近距离煤层群上部遗留煤柱影响下的下部工作面巷道合理布置位置确定问题,以活鸡兔井为例,采用离散元方法(DEM)模拟研究了遗留煤柱底板应力分布与上、下煤层开采采空区裂隙发育特征。结果表明:12号煤层开采过后,22号煤层水平距... 针对浅埋近距离煤层群上部遗留煤柱影响下的下部工作面巷道合理布置位置确定问题,以活鸡兔井为例,采用离散元方法(DEM)模拟研究了遗留煤柱底板应力分布与上、下煤层开采采空区裂隙发育特征。结果表明:12号煤层开采过后,22号煤层水平距上覆煤柱20 m内为垂向应力与主应力差增高区,22号煤层水平应力在区段煤柱内侧较低;下煤层巷道布置采用外错式与重叠式时,巷道两侧围岩主应力差较大,且外错式与重叠式布置方式下22号煤层工作面开采时夹层与上部老空区覆岩二次运移剧烈,采空区两侧斜向裂缝带发育与贯通较好;采用内错式,巷道两侧围岩主应力差随与煤柱距离增大先降低、后升高,在距煤柱25~35 m处主应力差达到最低,且该布置方式下上部采空区覆岩沉降均衡,裂缝带闭合性较好,极大阻止了地表与层间贯通漏风通道的发育。 展开更多
关键词 近距离煤层群 浅埋煤层 离散元方法 巷道布置 漏风通道 裂隙发育
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近距离煤层群预掘回撤通道应力叠加特征及顶板结构调控
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作者 傅孜钊 柏建彪 +4 位作者 闫帅 张栋 郑晓东 孙广军 王永杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期383-395,共13页
近距离煤层群预掘回撤通道应力扰动及顶板情况复杂,回撤通道施工期间围岩破坏严重,巷道围岩控制难度大。以某矿1205工作面回撤通道为背景,构建近距离煤层群回撤通道顶板力学模型,估算上部煤层工作面底板破坏深度,模拟反演下部煤层回撤... 近距离煤层群预掘回撤通道应力扰动及顶板情况复杂,回撤通道施工期间围岩破坏严重,巷道围岩控制难度大。以某矿1205工作面回撤通道为背景,构建近距离煤层群回撤通道顶板力学模型,估算上部煤层工作面底板破坏深度,模拟反演下部煤层回撤通道顶板围岩裂隙演化规律,揭示该类巷道失稳机理,提出一种围岩综合稳定控制技术并进行现场工程验证。结果表明:通过建立末采期间回撤通道顶板力学模型,确定在该矿地质条件下,工作面与回撤通道贯通后可以保证回撤通道围岩稳定的支护阻力P_(1)≥3.05 MPa;采用多元线性与非线性回归分析优化后的经验公式估算上部煤层工作面底板破坏深度大于8.41 m,小于层间距13.3 m;利用UDEC数值计算模型反演了回撤通道顶板裂隙演化规律,确定了采空区下回撤通道顶板提前10 m采取加固措施,煤柱下回撤通道顶板提前15 m采取加固措施;提出回撤通道锚杆索+单体支柱主被动联合支护与煤柱下部通道内顶板超前预裂围岩综合稳定控制技术,应用于回撤通道不同应力影响区域。矿压监测结果表明:工作面回撤通道施工期间,围岩变形量小,锚杆锚索受力变化较小,围岩控制效果良好,保证了1205工作面安全高效回撤。 展开更多
关键词 近距离煤层 回撤通道 数值模拟 水力压裂 巷道围岩控制
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近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究 被引量:114
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作者 程志恒 齐庆新 +2 位作者 李宏艳 张浪 刘晓刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期367-375,共9页
围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表... 围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明:3+4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20~30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3+4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。 展开更多
关键词 近距离煤层群 叠加开采 采动应力 覆岩裂隙 演化特征
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近距离煤层采空区下沿空留巷顶板结构控制与合理巷旁支护研究 被引量:3
5
作者 褚心瑜 崔海峰 +2 位作者 李振安 高海滨 朱凌卓 《中国煤炭》 北大核心 2025年第2期45-58,共14页
为实现近距离煤层采空区安全沿空留巷,解决巷道围岩变形严重难题,以山东新查庄矿业有限责任公司采空区下91006工作面的沿空留巷工程为背景,采用理论分析及现场工业性试验等研究手段,研究了基本顶破断规律与应力演化规律,建立了近距离煤... 为实现近距离煤层采空区安全沿空留巷,解决巷道围岩变形严重难题,以山东新查庄矿业有限责任公司采空区下91006工作面的沿空留巷工程为背景,采用理论分析及现场工业性试验等研究手段,研究了基本顶破断规律与应力演化规律,建立了近距离煤层沿空留巷顶板力学模型,并利用结构力学理论和矿压理论计算分析出基本顶岩层在不同位态下的巷旁支护阻力计算公式,通过对比分析水力压裂断顶卸压前后巷旁支护阻力变化发现水力压裂断顶卸压大大降低了巷旁支承压力,并在91006工作面采用“水力压裂超前断顶卸压+钢管混凝土墩柱高强巷旁支护”组合技术方案开展现场工业性实验,结果显示巷道顶底板变形量稳定,整体留巷成型效果良好。 展开更多
关键词 近距离煤层 沿空留巷 顶板运动规律 断顶卸压 巷旁支护阻力
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近距离煤层开采覆岩裂隙活化特征与隔水层稳定性 被引量:1
6
作者 曹健 苏海涛 +3 位作者 王超 李建伟 李亮 毛旭魏 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期153-167,共15页
【背景】陕北侏罗纪煤田近距离煤层重复采动覆岩裂隙活化发育加剧,易导致隔水层失稳,引起地下水流失。【方法】为揭示近距离煤层开采覆岩裂隙发育特征及隔水层稳定性,采用实测统计、物理相似模拟及理论分析相结合的方法,提出基于陕北侏... 【背景】陕北侏罗纪煤田近距离煤层重复采动覆岩裂隙活化发育加剧,易导致隔水层失稳,引起地下水流失。【方法】为揭示近距离煤层开采覆岩裂隙发育特征及隔水层稳定性,采用实测统计、物理相似模拟及理论分析相结合的方法,提出基于陕北侏罗纪煤田近距离煤层保水开采的主要煤岩组合类型划分,分析重复采动裂隙活化发育规律,建立重复采动隔水层稳定性判据。【结果和结论】研究表明,依据该煤田上部近距离两层可采煤层煤-水赋存条件及地质特征,可分为薄及中厚-厚型(Ⅰ型)、厚-薄及中厚型(Ⅱ型)、厚-厚型(Ⅲ型)、薄及中厚-薄及中厚型(Ⅳ型)4种类型。得出基于上述4类条件采动覆岩上行与下行裂隙发育的隔水层破坏特征,重复采动裂采比(上行裂隙发育高度/复合采高)一般为14~30,相比上部单一煤层开采显著减小,下行裂隙发育深度为复合采高的1.6~3.0倍。建立基于重复采动裂隙发育高度(深度)的隔水层稳定性判据,当隔水层厚度大于等于重复采动裂隙发育高度、深度、安全厚度之和时,隔水层稳定,反之失稳;给出陕北侏罗纪煤田重复采动隔水层稳定性评价,包括稳定-稳定、稳定-失稳、失稳-失稳3种情况。研究成果可为陕北侏罗纪煤田近距离煤层保水开采的隔水层稳定性判据确定与控制提供理论基础。 展开更多
关键词 近距离煤层 覆岩裂隙 裂隙活化 隔水层破坏 稳定性判据
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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
7
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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浅埋藏近距离煤层综采面CO来源分析与超限防治
8
作者 李超跃 周春山 +1 位作者 张玉龙 齐金龙 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期85-91,共7页
为解决神东矿区工作面回风隅角CO超限等问题,以石圪台煤矿22上104-1综采工作面为研究对象,通过开展煤层原生赋存CO测试、煤体常温CO产生速率测试、采煤过程CO释放测试及井下胶轮车尾气CO排放测试等实验,系统探究回风隅角CO的来源。研究... 为解决神东矿区工作面回风隅角CO超限等问题,以石圪台煤矿22上104-1综采工作面为研究对象,通过开展煤层原生赋存CO测试、煤体常温CO产生速率测试、采煤过程CO释放测试及井下胶轮车尾气CO排放测试等实验,系统探究回风隅角CO的来源。研究结果表明:采空区浮煤常温氧化是CO的主要来源,贡献率达75%;采煤机割煤和胶轮车尾气的CO贡献率分别为13%和12%,而煤层原生赋存的CO含量近乎为零。基于上述结论,从抑制采空区浮煤氧化和阻隔CO外泄两方面着手,提出均压通风、喷洒阻化剂等治理措施。实践应用显示,回风隅角CO浓度由42×10^(-6)显著降至10×10^(-6)以下,有效解决了工作面CO超限问题,为石圪台煤矿安全生产提供了可靠保障。 展开更多
关键词 近距离煤层 回风隅角 CO超限 浮煤氧化 均压通风
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深部煤层群井上下联合逐级递进防突方法与关键技术
9
作者 张永将 徐军见 李思乾 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期115-127,共13页
现代化高产高效矿井仍面临抽掘采接替紧张的局面,对防突技术治理的区域范围、超前时间提出更高要求,为突破现有瓦斯治理技术体系在近/远距离煤层群协同抽采、井上下逐级防突方面的瓶颈,系统阐述了井上下联合“时空抽采、逐级递进”防突... 现代化高产高效矿井仍面临抽掘采接替紧张的局面,对防突技术治理的区域范围、超前时间提出更高要求,为突破现有瓦斯治理技术体系在近/远距离煤层群协同抽采、井上下逐级防突方面的瓶颈,系统阐述了井上下联合“时空抽采、逐级递进”防突原理,构建了“地面超前预抽降突-井下强化抽采消突-多煤层协同治理”的立体防控方法,融合地面井时空超前优势与井下作业精准控制能力,形成矿井级区域预控、采区级协同治理、工作面级精准消突的3级递进防控体系,针对近、远距离煤层群不同特征,分别提出“地面井广覆盖、井下高效抽”和“井下强化卸压、地面井多源抽”防突模式。综合运用数值模拟、理论分析和现场试验方法,系统构建了以主井与分支井夹角、分支井数量等为关键要素的多分支水平井参数优化技术,形成了融合水平井钻头空间磁场感应模型与高精度传感器数据的地面多分支井与井下定向钻孔对精准对接技术,分析了应力场–裂隙场–瓦斯渗流场3场耦合演化规律,揭示了深部煤层瓦斯富集靶区分布特征,结合地质条件与抽采时空衔接需求,提出了“单井区域最大化”与“全区密集型”多源井群协同布置模式。近距离煤层群高效抽采技术在沙曲一号煤矿应用,实现SQN-0501三口多分支水平井抽采1 a总产气量7273175.4 m^(3),日均产气量约2万m^(3);远距离煤层群卸压抽采关键技术在朱集西煤矿的应用表明,地面井累计抽采13-1煤层卸压瓦斯728.3万m^(3),抽采率高达81.4%,瓦斯含量显著降低。近、远距离煤层群井上下联合防突技术体系的成功应用验证了该技术体系在提升瓦斯抽采效率、降低突出风险方面的有效性,为深部煤层群安全开采提供了重要技术支撑。 展开更多
关键词 突出煤层群 井上下联合抽采 逐级递进防突 立体防突方法 远/近距离煤层群
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煤层群下行开采底板应力演化规律与合理巷道错距研究 被引量:6
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作者 丁自伟 巩欣伟 +4 位作者 张杰 李宇龙 蔡敏博 姬东 康萌 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期213-225,共13页
为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位... 为解决近距离煤层开采遗留煤柱下伏回采巷道合理布置工程问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,基于半无限平面体理论建立遗留煤柱底板岩层应力分布力学模型,系统研究了遗留煤柱下伏底板岩层应力分布特征及减压区相对位置关系,提出遗留煤柱非均布载荷影响的底板水平/垂向距离判别方法,揭示了遗留煤柱水平/垂向间距对下伏煤层回采巷道应力变化率的影响程度。结果表明:垂直应力集中是导致下伏巷道失稳的主控因素,以垂直应力变化量0.2γH作为评判应力影响程度的临界指标,探究了不同因素影响下的应力扰动程度,随着遗留煤柱尺寸、煤层间距、埋深与岩层垮落角逐渐减小,底板岩层应力影响深度呈递减趋势;随着水平错距增大,巷道围岩垂直应力值、应力变化率差值不断减小,界定两者数值低于0.2γH与0.01时,围岩达到可控稳定状态;现场试验21320回风巷采用外错式25 m进行实测验证,优化布置后巷道顶板相对位移量控制在45 mm以内,服务期间巷道围岩工况稳定,验证了所得安全错距的合理性。 展开更多
关键词 近距离煤层 遗留煤柱 非均布载荷 集中应力 应力变化率 合理巷道错距
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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:9
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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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浅埋近距离煤层过平行煤柱开采强矿压机理研究 被引量:4
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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
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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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近距离煤层采空区下综放工作面巷道合理位置研究 被引量:2
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作者 张伟 张国俊 +4 位作者 石永光 甄伟杰 王玉亮 李宜杭 李杨 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第9期90-97,共8页
近距离煤层综放工作面开采空间大,采动强度高,下位煤层回采巷道受上煤层采动影响存在应力集中、巷道支护困难等问题,因此近距离煤层综放工作面巷道合理位置的选取对后期支护控制起到关键性作用。以西露天煤矿2煤层和1煤层1分层为研究对... 近距离煤层综放工作面开采空间大,采动强度高,下位煤层回采巷道受上煤层采动影响存在应力集中、巷道支护困难等问题,因此近距离煤层综放工作面巷道合理位置的选取对后期支护控制起到关键性作用。以西露天煤矿2煤层和1煤层1分层为研究对象,综合考虑了上煤层开采时的底板应力降低区域和下煤层开采时的极限平衡区域,确定了下煤层巷道的合理位置应在距离实体煤柱内错22.79 m以上的区域。基于上述理论计算结果,分析了上煤层开采后底板应力分布规律及不同内错距下巷道围岩变形破坏特征及规律,结果表明:①距离采空区底板越近,应力最大值与最小值相差越明显;②随着内错距不断增大,围岩应力和应力集中系数呈现急剧降低-缓慢增大-稳定的趋势,在内错距20~25 m内应力及应力集中系数相对较小;③巷道围岩塑性区范围呈现先减小后增大的趋势,当巷道处于内错20,25 m时巷道围岩破坏相对较小;④巷道变形量随着内错距增大而逐渐减小,当内错距增加至25 m时,巷道围岩移进量基本保持不变;⑤确定巷道合理内错距为20~25 m。工程应用结果表明:巷道采用内错距24 m布置时,巷道围岩松动破坏深度及变形量均在可控范围内,进一步证明了该内错距的合理性。 展开更多
关键词 近距离煤层 综放工作面 巷道布置 围岩破坏 内错距 底板应力
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大倾角近距离煤层综采运输巷断面形状与支护参数优化 被引量:2
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作者 潘坤 鞠文君 +4 位作者 王俊超 贾后省 侯彪 王银伟 张志明 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期12-22,共11页
针对大倾角近距离煤层巷道在多次剧烈采动作用下,巷道围岩频繁出现非对称变形破坏致使围岩控制困难的问题,以代池坝煤矿31233运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、现场监测等综合研究方法,研究了大倾角近距离煤层开采下3种断面形... 针对大倾角近距离煤层巷道在多次剧烈采动作用下,巷道围岩频繁出现非对称变形破坏致使围岩控制困难的问题,以代池坝煤矿31233运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、现场监测等综合研究方法,研究了大倾角近距离煤层开采下3种断面形状巷道围岩变形破坏机理,进一步确定并优化了最佳非对称屋顶形巷道断面形状。研究结果表明:在大倾角近距离煤层剧烈采动情况下,无论巷道断面形状如何变化,其围岩破坏形态均呈现为最大破坏深度位置朝向顶板,且由于靠近上层工作面区域内塑性区扩展应力敏感性较强,导致该区域塑性区范围和深度达到最大,但3种断面形状巷道整体围岩破坏规律和塑性区分布范围有着明显差别;与拱形巷道、斜顶直角梯形巷道不同的是,非对称屋顶形巷道可根据巷道围岩条件变化来改变左帮、右帮高度以及左坡顶、右坡顶角度,使得巷道围岩整体应力分布趋于合理化,提升围岩破坏可控性的同时提高了巷道断面利用率。据此,提出了基于巷道围岩塑性区分布的非均匀控制方法,并进行了现场工程应用,优化断面形状前后技术经济指标对比结果表明非均匀支护方式对控制围岩变形效果明显,研究结果可为同类型大倾角近距离煤层巷道断面形状选择与支护设计优化提供有效科学依据。 展开更多
关键词 大倾角 近距离煤层 回采巷道 巷道断面形状 巷道支护
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低透气性突出煤层群首采层水力割缝卸压抽采技术研究 被引量:5
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作者 邹军 《中国煤炭》 北大核心 2024年第6期52-58,共7页
针对中近距离松软低透气性突出煤层群抽采防突难题,以皖北矿区任楼煤矿突出煤层群瓦斯地质条件为工程背景,在对松软煤层水力割缝卸压增透机制、首采层割缝工艺参数等研究的基础上,提出了首采层煤巷条带水力割缝卸压增透、煤层群瓦斯联... 针对中近距离松软低透气性突出煤层群抽采防突难题,以皖北矿区任楼煤矿突出煤层群瓦斯地质条件为工程背景,在对松软煤层水力割缝卸压增透机制、首采层割缝工艺参数等研究的基础上,提出了首采层煤巷条带水力割缝卸压增透、煤层群瓦斯联合抽采的综合治理技术,优化了钻孔布置方式,并进行了工程应用。结果表明:割缝实施后钻孔的瓦斯抽采浓度、单孔日均抽采纯量分别是常规钻孔的4.27倍、3.94倍,煤层透气性提高了22~31倍,首采层72号煤层割缝后的防突有效半径可提高至5 m以上,检验抽采半径5 m处的瓦斯含量指标为4.13 m 3/t,在有效解决首采层煤巷条带瓦斯灾害的同时,钻孔工程量降低了2/3以上。 展开更多
关键词 中近距离突出煤层群 水力割缝 卸压增透 高效抽采
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浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采强矿压显现规律 被引量:4
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作者 孟永兵 黄庆享 +4 位作者 贺雁鹏 范东林 陈苏社 韦业豪 王君 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期245-255,共11页
浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚... 浅埋近距离煤层工作面过平行煤柱开采容易发生强矿压压架事故,严重影响工作面安全高效开采。以榆家梁煤矿43207工作面和石圪台煤矿2^(-2上)102及2^(-2上)103工作面为背景,采用理论分析、物理模拟和现场实测相结合的方法,根据间隔岩层厚度和煤柱应力传递影响角,提出了过煤柱阶段划分判据,重点分析了不同间采比G、水力压裂程度条件下,过平行煤柱不同阶段的矿压显现特征。结果表明:由于上覆遗留煤柱及倒梯形覆岩结构的作用,导致煤柱影响阶段来压时支架平均载荷最大,进煤柱阶段次之,出煤柱阶段最小,强矿压位置主要集中在出煤柱影响阶段范围;间采比越小,工作面过煤柱采动期间来压时支架平均载荷越大,间采比G=5.5较G=10在进煤柱阶段、煤柱影响阶段和出煤柱阶段分别增大14.6%、14.2%和23.5%,动载效应越明显;间采比对周期来压步距影响不大,总体上煤柱影响阶段的周期来压步距是进出煤柱阶段的1.6~2倍,周期来压步距越大造成顶板悬伸长度增大,导致工作面来压时支架载荷明显。根据过煤柱阶段不同水力压裂范围的矿压规律分析,压裂后的支架平均载荷较未压裂减小11.2%~15%,来压步距减小7.8%~20.3%,水力压裂效果较明显,可有效地降低工作面过煤柱采动的强矿压风险,为类似开采条件的强矿压控制提供借鉴意义。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 过平行煤柱 强矿压显现 间采比 弱化效果
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中组煤上覆煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏深度研究 被引量:2
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作者 晁腾跃 华心祝 朱晔 《中国矿业》 北大核心 2024年第1期138-146,共9页
为研究近距离煤层中上煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏发育情况,采用理论计算、数值模拟、现场观测等方法观察近距离煤层开采扰动下底板破坏范围,以半无限平面体理论结合摩尔-库伦破坏准则及屈服条件为基础,分析了顶板垮落冲击动荷载及... 为研究近距离煤层中上煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏发育情况,采用理论计算、数值模拟、现场观测等方法观察近距离煤层开采扰动下底板破坏范围,以半无限平面体理论结合摩尔-库伦破坏准则及屈服条件为基础,分析了顶板垮落冲击动荷载及静载作用下工作面底板下任意一点应力状态,计算得出底板破坏深度17.32m;对近距离煤层开采进行数值模拟,走向方向推进25m后,原位塑性区发育基本稳定,底板塑性区在逐步回采过程中发育呈现以煤壁下方塑性区“先垂直后水平扩散”特点,底板最大破坏深度16.12m;采用钻孔呈像法对工作面采动前后底板破坏进行观测,工作面下方底板破坏深度范围在16.85m附近,分析得出中组煤层61煤层开采扰动对下煤层62煤层、63煤层顶板稳定性造成破坏,验证了冲击荷载理论模型的可靠性,开采62煤层、63煤层需加强顶板支护。研究结果为近距离煤层开采扰动下底板破坏对下煤层影响范围提供参考。 展开更多
关键词 数值模拟 底板破坏 开采扰动 冲击荷载 近距离煤层
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近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究 被引量:5
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作者 倪廉钦 李忠备 +3 位作者 高杰 付光胜 张晓玉 袁安营 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期70-77,共8页
为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究... 为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。 展开更多
关键词 近距离薄煤层群 裂隙发育 协同抽采 超大直径顺层钻孔 顶板定向长钻孔 埋管抽采
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近距离特厚煤层综放开采可行性及合理放煤工艺研究 被引量:1
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作者 张伟 高鹏 +2 位作者 崔博 阿斯哈尔·尼亚孜别克 潘卫东 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第11期161-168,共8页
目前针对近距离煤层厚度变化范围较大、煤层厚度超出正常开采高度的工作面的合理放煤工艺参数研究较少。以内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司西露天煤矿011N1^(-1)工作面为研究对象,开展了近距离特厚煤层综放开采可行性及合理放煤工艺... 目前针对近距离煤层厚度变化范围较大、煤层厚度超出正常开采高度的工作面的合理放煤工艺参数研究较少。以内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司西露天煤矿011N1^(-1)工作面为研究对象,开展了近距离特厚煤层综放开采可行性及合理放煤工艺研究。首先,通过理论分析计算出近距离特厚煤层上方021N2工作面开采后底板最大破坏深度为3.88 m,小于011N1^(-1)工作面与021N2工作面之间的距离,表明对下煤层011N1^(-1)工作面进行综放开采是可行的。然后,结合理论分析与现场实测,采用模糊数学方法量化了煤体单轴抗压强度、煤层埋深、煤层厚度、煤体裂隙发育程度、顶板级别及煤层夹矸厚度对顶煤冒放性的影响,基于隶属度函数评定011N1^(-1)工作面顶煤冒放性为中等水平。最后,基于PFC 2D离散元颗粒流软件建立了放煤数值模型,分析了不同采放比和放煤方式对顶煤采出率的影响,发现当煤层厚度超过正常开采高度时,将工作面采放比定为1∶4.5可有效适应煤层厚度变化,此时对顶煤采出率的影响较小,且采用三轮放煤工艺可有效提高顶煤采出率。现场放煤效果表明,优化放煤工艺后,随着煤层厚度的增大,增大采放比能够较好地适应地质条件变化,显著提高工作面顶煤采出量。 展开更多
关键词 近距离特厚煤层 综放开采 放煤工艺 顶煤冒放性 采放比 采出率
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