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煤岩斜巷穿层掘进长短锚索协同支护及围岩控制机理研究
1
作者 尹博 王睿 +3 位作者 张连昆 杨俊峰 李先峰 杨瑞宙 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期13-23,共11页
为解决浅埋多煤层斜巷穿层掘进过程中软硬复合顶板变形大、易离层、支护难等问题,以淖尔壕煤矿2-3煤辅运斜巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,通过对比分析无支护和现有支护条件下巷道围岩塑性区及软硬复... 为解决浅埋多煤层斜巷穿层掘进过程中软硬复合顶板变形大、易离层、支护难等问题,以淖尔壕煤矿2-3煤辅运斜巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,通过对比分析无支护和现有支护条件下巷道围岩塑性区及软硬复合顶板易离层区特征,发现现有支护参数下仍不能有效预防局部冒顶发生,为此提出了长短锚索协同支护优化设计方案。结果表明:煤岩斜巷穿层掘进中,当距离软硬复合顶板较近时,巷道受剪切破坏与张拉破坏共同作用,导致围岩塑性区探入顶板离层区内,极易引发冒顶。另外,按照等长锚索布置时,虽可提高支护效果,但塑性破坏区范围未完全处于锚杆、锚索的锚固范围内,仍存有冒顶事故发生可能。根据斜巷掘进层位与局部冒顶易发区的复合顶板特征将现有支护的等长锚索布置方式变为长、短锚索相间布置后,顶板下沉量进一步减小至40 mm,塑性区范围处于锚杆、锚索支护范围内。长短锚索协同支护优势在于长锚索锚固端若处不稳定岩层,则以短锚索补强,确保始终存在锚固与稳定岩层中的锚索。从而有效控制围岩,防止冒顶事故的发生。结合现场监测分析结果,巷道围岩变形明显减小,稳定性升高,可以有效地提高巷道的稳定性和安全性。研究结果将为巷道围岩稳定性分析及巷道穿层支护设计提供参考依据。 展开更多
关键词 浅埋多煤层 穿层掘进 围岩变形 局部冒顶 协同支护
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浅埋极近距离采空区下巷道布置及支护研究 被引量：1
2
作者 白心愿 高登彦 陈建华 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期52-59,共8页
针对浅埋极近距离采空区下长距离巷道掘进支护难题,选取活鸡兔井1-2煤层复合区1-2下205回风巷的掘进为研究对象,采用数值计算、理论分析和工程实践相结合的方法,对极近距离条件下合理的层间距及支护参数的确定进行了分析。研究表明:基于... 针对浅埋极近距离采空区下长距离巷道掘进支护难题,选取活鸡兔井1-2煤层复合区1-2下205回风巷的掘进为研究对象,采用数值计算、理论分析和工程实践相结合的方法,对极近距离条件下合理的层间距及支护参数的确定进行了分析。研究表明:基于FLAC 3D数值模拟对采空区下长距离巷道布置及支护结构进行模拟计算,对比分析了不同煤柱宽度、层间距及支护方式下巷道围岩变形情况及应力分布状态,考虑到安全系数确定巷道内错距为21 m;当层间距较小时,锚杆锚索支护效果差,掘进期间顶板处于拉伸破坏状态,顶板控制难度大,分析得出合理的层间距应大于3 m;现有支护条件下,巷道顶煤厚度为3.5 m时巷道顶底板位移变化较小,且不需要架棚。理论计算得出上分层对底板最大破坏深度为2.02 m,且当巷道顶煤厚度为3.5 m时,支护强度校核满足要求。通过现场工程应用及围岩变形实测,当顶煤厚度为3.5 m时,采用“锚杆-锚索-喷浆”联合支护方式,巷道顶底板位移变化较小,顶板最大下沉量为20 mm,顶板控制效果良好,巷道未发生大范围顶板冒落或帮部片帮现象,验证了巷道布置及支护方案的合理性。 展开更多
关键词 极近距离 浅埋煤层 巷道布置 支护工艺 围岩控制
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复杂条件下陕北浅埋煤层采空区的综合探查技术研究
3
作者 郭恒 《地质与勘探》 北大核心 2025年第2期385-394,共10页
陕北浅埋煤层在特殊历史时期因煤层自燃治理遭受了大量露天式偷挖滥采,由此形成的采空区面积广、隐蔽性强、勘探难度大,严重影响浅埋煤层的安全开采。为解决上述采空区探查难题,以陕北神府某矿区为研究区,将结合历史卫星影像、倾斜摄影... 陕北浅埋煤层在特殊历史时期因煤层自燃治理遭受了大量露天式偷挖滥采,由此形成的采空区面积广、隐蔽性强、勘探难度大,严重影响浅埋煤层的安全开采。为解决上述采空区探查难题,以陕北神府某矿区为研究区,将结合历史卫星影像、倾斜摄影、地球物理的综合探测技术应用于该区域复杂条件下采空区探测中。历史卫星影像资料揭示了P2排土场西南侧等区域存在明显开采痕迹,通过比对倾斜摄影可进一步划分采场及隐蔽采空区的大致分布范围。在此基础上合理布置物探测线,结果显示,P2排土场下含煤地层对应的电性层在局部区域高阻特征明显缺失。其中,高密度电阻率法ERT-3测线0~225m之间含煤地层电阻率由120Ω·m下降至60Ω·m以下,瞬变电磁法TEM-2测线0~80m含煤地层电阻率由160Ω·m下降至60Ω·m左右。最终,结合历史卫星影像、无人机倾斜摄影、高密度电阻率法与瞬变电磁法结果划分了隐伏采空区的分布边界。以上多种方法优势互补,实现了复杂条件下采空区的高精度、高效率、低成本勘探。 展开更多
关键词 采空区 高密度电阻率法 瞬变电磁法 倾斜摄影 历史卫星影像 浅埋煤层 陕北
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神东矿区浅埋煤层地表漏风规律实验研究
4
作者 李龙 马灵军 +5 位作者 张福成 张运增 白富强 王江龙 王宝富 常浩杰 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期46-54,共9页
针对神东矿区浅埋煤层采空区地表漏风测量困难的问题,在确定工作面及采空区参数的基础上,遵循相似实验基本定律,按照1∶120比例构建了采空区漏风流场模拟实验平台,并分析了工作面通风方式、地表漏风程度对采空区氧气浓度分布的影响。结... 针对神东矿区浅埋煤层采空区地表漏风测量困难的问题,在确定工作面及采空区参数的基础上,遵循相似实验基本定律,按照1∶120比例构建了采空区漏风流场模拟实验平台,并分析了工作面通风方式、地表漏风程度对采空区氧气浓度分布的影响。结果表明,抽出式与压入式通风模式下,地表存在漏风时的采空区氧气浓度相对更高;压入式相较抽出式氧气浓度升高幅度更大且对采空区的影响面积更大,但由于采空区内部煤岩体对风流的阻碍作用使得采空区顶层位置氧气由8%增至11%左右,浓度变化较小;抽出式地表漏风情况下,距底板0.9 m采空区最顶层处氧气浓度有较大增长,但影响的面积有限,表现为局部性影响,氧气浓度等值线呈现“漏斗形”分布。 展开更多
关键词 浅埋煤层 地表漏风 相似模拟实验 氧气浓度分布 抽出式通风模式 压入式通风模式
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浅埋多煤层群协调绿色开采关键技术研发与实践 被引量：6
5
作者 吴群英 胡俭 +3 位作者 刘凯 李杨 谢晓深 张德生 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期19-30,共12页
西部矿区多煤层赋存条件导致了“采面布局矛盾、覆岩结构多变、地表运移叠加”的突出性、普遍性问题,探索适应多煤层高强度开采的协调绿色开采技术成为西部矿区多煤层安全、高效开采的关键。针对浅埋厚煤层群高强度开采面临的主要技术难... 西部矿区多煤层赋存条件导致了“采面布局矛盾、覆岩结构多变、地表运移叠加”的突出性、普遍性问题,探索适应多煤层高强度开采的协调绿色开采技术成为西部矿区多煤层安全、高效开采的关键。针对浅埋厚煤层群高强度开采面临的主要技术难题,从多煤层开采时空布局、工作面岩层稳定性控制、重复扰动下的地表沉陷等方面,系统地阐述了浅埋多煤层群协调绿色开采的几项关键技术。研究结果如下:(1)揭示了西部多煤层高强度开采层间相互作用机理,构建了多煤层重复开采扰动定量判据与评价方法,创新提出了以层间最小扰动为目标的“薄、中、厚”煤层交错分布协调开采技术;(2)提出了多煤层工作面岩层稳定控制技术,建立了全覆岩结构破断模型,揭示了全覆岩结构破断条件下的支架与围岩相互作用规律,在此基础上针对多煤层开采工作面支护在不同的位置需要采用不同支护策略的需求,研发了工作面支架抗冲双伸缩立柱和超前巷道支护状态监测系统,实现工作面多区域安全高效稳定支护;(3)通过揭示浅埋多煤层斜交叠置开采下地表动态移动特征和地表裂缝发育规律,给出地表下沉系数的确定方法,研发了塌陷区裂缝“土壤重构–原位充填–微地形改造”组合的治理关键技术,有效防治黄土沟壑区的采煤地表塌陷。上述核心技术在张家峁、柠条塔、红柳林等20余个大型煤矿成功应用,为我国西部矿区高质量、可持续开发提供了技术支撑。 展开更多
关键词 浅埋多煤层 高强度开采 层间扰动 智能化装备 地表沉陷
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浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化分析 被引量：2
6
作者 王朋 李瑞 +3 位作者 程志恒 孔德中 陈昊熠 张宏图 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期50-59,共10页
目的为了探究浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化规律间的关联机制,并量化表征覆岩垮落、裂隙分布特征,方法以崖窑峁煤矿为研究对象,采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法,分析覆岩垮落空间分布形态,... 目的为了探究浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化规律间的关联机制,并量化表征覆岩垮落、裂隙分布特征,方法以崖窑峁煤矿为研究对象,采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法,分析覆岩垮落空间分布形态,并量化表征上覆岩层垮落“梯形”的分布参数。结果结果表明:上覆岩层受煤层开采扰动影响,沿两侧破断线整体呈“梯形”形态,由于破断角φ,γ不同,故覆岩采动裂隙在空间上呈非对称“斜四边形”裂隙发育体的展布形态,结论基于理论计算得出崖窑峁矿业30204工作面覆岩垮落分布形态,覆岩垮落两侧破断角开切巷处破断角φ∈[58.7°,68.7°],采煤机机头处破断角γ∈[60.8°,67.8°],并根据破断角公式进一步计算,得出开切巷处覆岩垮落长度Lφj=11.5 m;采煤机机头处覆岩垮落长度Lγj=10.4 m。依据现场30204工作面3-1煤层顶板垮落实际监测数据,得出上覆岩层垮落的最佳高度为11~30 m,裂隙发育最佳宽度在距离工作面开切巷5 m和采煤机机头5 m范围内。 展开更多
关键词 浅埋煤层 破断参数 覆岩垮落 数值模拟 相似模拟 现场实测
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近浅埋多层厚硬顶板大采高综放工作面矿压显现规律研究 被引量：6
7
作者 刘晓刚 张震 刘前进 《煤炭工程》 北大核心 2024年第2期72-80,共9页
针对榆神矿区近浅埋多层厚硬顶板条件下,“大周期”来压支架立柱下缩量大、煤柱应力集中系数高、稳定性差等强矿压问题,采用了数值计算、微震和煤体应力监测等技术手段,对覆岩破断运动及工作面来压规律进行了分析研究,结果表明:覆岩破... 针对榆神矿区近浅埋多层厚硬顶板条件下,“大周期”来压支架立柱下缩量大、煤柱应力集中系数高、稳定性差等强矿压问题,采用了数值计算、微震和煤体应力监测等技术手段,对覆岩破断运动及工作面来压规律进行了分析研究,结果表明:覆岩破断运动上,多层厚硬顶板较大的“垂向离层空间”和“自下而上”的顺次交替垮落孕育了顶板“高+低层位组合破断”的时空基础;“高低层位顶板组合破断”是“大周期”来压增强的关键诱因;同时,煤柱应力的时空演化受控于多层厚硬顶板的破断垮落。矿压显现上,工作面“大周期”立柱下缩量平均可达945 mm,持续距离12.10 m,并可由2~5次连续强来压组成;巷道煤柱应力集中系数达到1.80~2.30,影响范围为工作面前方126 m至后方471.3 m,具有明显的“高强度、大范围、长上升期”特点。针对该条件下的强矿压防治,分别提出了“弱化低位顶板、优化破断结构”和“弱化高位顶板、改变破断次序”的技术思路,并取得的了较好的应用效果。 展开更多
关键词 榆神矿区 近浅埋煤层 厚硬顶板 强矿压防治 微震监测
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浅埋近距离煤层过斜交区段煤柱开采矿压规律研究 被引量：5
8
作者 陶志勇 黄庆享 +4 位作者 范东林 陈苏社 王伦言 贺雁鹏 王庆雄 《煤炭工程》 北大核心 2024年第6期96-102,共7页
为了探究浅埋近距离煤层工作面开采过不同斜交角度煤柱的矿压规律,保障工作面安全高效回采,采用现场实测和数值模拟相结合的方法,分析了11°、30°、45°、60°和75°斜交角度的采动应力演化特征,揭示了工作面过不... 为了探究浅埋近距离煤层工作面开采过不同斜交角度煤柱的矿压规律,保障工作面安全高效回采,采用现场实测和数值模拟相结合的方法,分析了11°、30°、45°、60°和75°斜交角度的采动应力演化特征,揭示了工作面过不同斜交角度煤柱的应力变化规律。结果表明:根据过11°斜交煤柱矿压规律实测,工作面来压位置随煤壁与斜交煤柱叠加区而移动,在工作面中部压力最大,机尾次之,机头最小;工作面机尾过煤柱时应力集中最明显;中部过斜交煤柱时,随着斜交角的增大,超前煤壁峰值应力自30°以内为中部宽缓单峰,45°~75°为中部斜交区和机尾双峰,且机尾峰值较大;机尾最大超前应力峰值随斜交角的减小而增大,峰值越靠近机尾;斜交角超过45°时工作面中部出现应力峰值,表现为双峰,该研究可为类似工作面过斜交煤柱开采提供借鉴意义。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 斜交煤柱 应力叠加区 不同斜交角度 矿压显现
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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：3
9
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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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
10
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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厚硬顶板高强度开采覆岩破断 及来压规律研究 被引量：1
11
作者 刘晓刚 刘江斌 +2 位作者 张震 任建超 刘前进 《中国煤炭》 北大核心 2024年第10期16-26,共11页
针对榆神矿区厚硬顶板高强度开采条件下,工作面煤壁片帮大、支架结构件损坏等强矿压问题,采用了数值计算、理论分析和微震监测等技术手段,对工作面覆岩破断运动及来压规律进行了分析研究。结果表明,厚硬顶板破断具有明显的垂向分区下沉... 针对榆神矿区厚硬顶板高强度开采条件下,工作面煤壁片帮大、支架结构件损坏等强矿压问题,采用了数值计算、理论分析和微震监测等技术手段,对工作面覆岩破断运动及来压规律进行了分析研究。结果表明,厚硬顶板破断具有明显的垂向分区下沉特征,高、低位岩层之间较大的垂向离层空间和自下而上顺次交替垮落孕育了顶板“高+低层位组合破断”的时空基础;“小周期”来压期间内,来压强度将随着直接顶破断发育高度的降低而减弱,直接顶碎胀系数的增大将有利于来压强度的降低;“大周期”来压期间内,中高位岩层垂向破断高度和走向破断步距的增大都将引发来压强度上升,厚硬关键层的组合破断是“大周期”来压增强的关键诱因。针对该条件下的强矿压防治,提出了“弱化低位顶板、优化破断结构”和“弱化高位顶板、改变破断次序”的技术思路,并取得了较好的应用效果。 展开更多
关键词 近浅埋煤层 厚硬顶板 覆岩破断运动 来压规律 微震监测 榆神矿区
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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
12
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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浅埋近煤层群采动“三区”漏风裂隙场时空演化规律数值模拟 被引量：1
13
作者 马亮 孟威 +4 位作者 高亮 张壮壮 宋涛 冯雄 夏同强 《中国煤炭》 北大核心 2024年第3期69-79,共11页
浅埋近煤层群采动下,地面采空区工作面“三区”之间易形成连通的漏气通道引发工作面低氧和采空区煤自燃,如何厘清采动效应下浅埋煤层群“三区”漏气通道的时空分布演化规律是有效防控煤自燃和低氧的关键。以陕煤柠条塔煤矿S1232工作面... 浅埋近煤层群采动下,地面采空区工作面“三区”之间易形成连通的漏气通道引发工作面低氧和采空区煤自燃,如何厘清采动效应下浅埋煤层群“三区”漏气通道的时空分布演化规律是有效防控煤自燃和低氧的关键。以陕煤柠条塔煤矿S1232工作面为研究背景,采用理论与数值模拟相结合的方法,研究了单一煤层、复合煤层重复开采下覆岩破坏特征,分析了煤层间距与采厚对裂隙二次发育的影响规律。结果表明:浅埋近煤层群开采下上覆岩层裂隙仅存在垮落带与裂缝带,主关键层破断后裂缝带快速发育至地表,关键层周期破断控制地表裂隙周期生成与下沉;上煤层裂隙密度发育由原始阶段先后经历快速增长、稳定和二次增长3个阶段;随采厚增大,各区间裂隙密度增大,大裂隙发育更充分,裂隙宽度整体增大;随煤层间距增大,小于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,且增加的速度逐渐加快,大于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,但增加速度逐渐变缓;采厚相同时,裂隙宽度大于0.2 m的裂隙密度随着煤层间距的增大逐渐减小。 展开更多
关键词 浅埋近煤层群 重复采动 漏气通道 裂隙宽度 煤层间距 采厚 数值模拟
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近距离下层煤开采区段煤柱合理错距研究 被引量：5
14
作者 毛华晋 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期24-30,共7页
为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了... 为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了研究的科学合理性。研究表明,煤柱群应力扰动范围可分为3个区,分别为应力集中区、应力扰动区、应力叠加区,应力分布范围受煤柱应力传递角、层间距和上煤柱留设宽度影响,且与层间距成线性关系,与煤柱应力传递角成三角函数关系,层间距对煤柱合理错距长度的影响最大。由数值模拟和理论计算得到,区段煤柱的合理错距长度为40 m,同时采用YHY30本安型钻孔应力计对现场展开监测,监测数据与理论分析结果接近,验证了研究的准确性。 展开更多
关键词 近距离煤层群 区段煤柱 合理错距 应力传递 煤柱群
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风蚀地貌区浅埋煤层矿井水文地质结构及保水采煤方法
15
作者 孟凡林 李佳山 +4 位作者 孙治豪 蔡进 乔伟 王启庆 吴慧杰 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期849-857,共9页
新疆地区气候干旱、水资源稀缺,如何保护矿区水资源成为新疆地区煤炭开采面临的重大课题。以位于风蚀地貌区的新疆榆树泉煤矿作为研究区,探讨风蚀地貌区水文地质结构与水循环规律,提出榆树泉矿区保水采煤方法。首先,通过计算煤层开采导... 新疆地区气候干旱、水资源稀缺,如何保护矿区水资源成为新疆地区煤炭开采面临的重大课题。以位于风蚀地貌区的新疆榆树泉煤矿作为研究区,探讨风蚀地貌区水文地质结构与水循环规律,提出榆树泉矿区保水采煤方法。首先,通过计算煤层开采导水裂隙带高度,确定煤层开采直接充水含水层,并进行富水性分区;然后,根据研究区内水文观测孔水位数据,分析矿区水体间水力联系及开采造成的影响,确定煤层顶板含水层、烧变岩含水层为应保护的目标含水层;最后,根据煤层开采扰动程度将研究区划分为3个区域,分别采取留设煤柱、限高开采等保水采煤措施,给出矿区污水净化后再利用方案。研究结果可为新疆地区后续的开采水害防控与水资源保护提供思路与参考。 展开更多
关键词 风蚀地貌区 浅埋煤层 水循环 水文地质结构 保水采煤
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浅埋煤层大采高工作面地表裂隙漏风研究 被引量：3
16
作者 叶正亮 尚博 +2 位作者 胡冕 郭曦蔓 汪海涛 《中国煤炭》 北大核心 2024年第8期72-77,共6页
为了掌握浅埋煤层大采高工作面采空区上方地表裂隙漏风规律,通过地表裂隙考察、SF 6示踪气体现场测试、数据拟合分析等方法进行地表漏风特征分析,并制定专项漏风防控措施进行治理。结果表明:大采高工作面采空区上方距离工作面20 m以上... 为了掌握浅埋煤层大采高工作面采空区上方地表裂隙漏风规律,通过地表裂隙考察、SF 6示踪气体现场测试、数据拟合分析等方法进行地表漏风特征分析,并制定专项漏风防控措施进行治理。结果表明:大采高工作面采空区上方距离工作面20 m以上的粘土层地表区域,容易发育形成长期稳定的张开型和塌陷型裂隙;不同区域地表裂隙漏风风速呈现回风侧塌陷型裂隙>中部张开型裂隙>进风侧塌陷型裂隙,且分别距离工作面584、539、487 m后漏风风速基本为零;通过对地表裂隙回填压实和井下回风侧采空区注浆堵漏,在降低上隅角CO浓度的同时增加了O_(2)浓度,有效抑制了采空区的遗煤自燃,减少了采空区惰性气体的涌出。 展开更多
关键词 浅埋煤层 大采高工作面 地表裂隙 SF_(6)示踪气体 遗煤自燃
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浅埋工作面过煤柱群强矿压防治技术研究 被引量：2
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作者 史佳斌 《中国煤炭》 北大核心 2024年第9期54-61,共8页
针对我国西部地区浅埋工作面过上覆采空区遗留煤柱群时极易造成工作面强矿压、支架稳定性差、动载现象明显等难题,以上湾煤矿22104工作面回采过上覆1^(-2)号煤层旺采区集中煤柱为研究背景,采用理论分析和数值模拟研究采空区遗留煤柱失... 针对我国西部地区浅埋工作面过上覆采空区遗留煤柱群时极易造成工作面强矿压、支架稳定性差、动载现象明显等难题,以上湾煤矿22104工作面回采过上覆1^(-2)号煤层旺采区集中煤柱为研究背景,采用理论分析和数值模拟研究采空区遗留煤柱失稳时载荷传递机制与下伏煤层工作面坚硬顶板悬顶长度的时空关系,通过采用层间弱化技术调控坚硬顶板悬顶长度以实现工作面过煤柱群强矿压控制。研究结果表明,通过水力压裂减小层间坚硬顶板悬顶长度可以弱化煤柱载荷失稳向下伏工作面的冲击性传递,采用数值模拟研究层间坚硬顶板弱化及未弱化条件下悬顶长度差异性对工作面应力传递规律的影响,得出层间坚硬岩层弱化后悬顶长度减小可以明显缓解工作面围岩应力环境,结合22104工作面的弱化效果验证了防治技术的可行性,为浅埋工作面过煤柱群强矿压防治技术研究提供了理论基础。 展开更多
关键词 浅埋煤层 采空区遗留煤柱 覆岩破断 强矿压 水力压裂
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浅埋厚煤层开采覆岩破断与上覆煤层运移规律研究 被引量：1
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作者 高成 金腾 +1 位作者 周志伟 陈子晗 《煤炭工程》 北大核心 2024年第12期95-102,共8页
针对浅埋厚煤层回采工作面上覆岩层破断规律不明晰和上覆薄煤层稳定性情况难判定等问题,以三道沟煤矿八盘区工作面为研究背景,采用理论分析、相似模拟与现场实测手段相结合,构建大型相似模拟模型,对工作面回采后的上覆岩层破断及运移规... 针对浅埋厚煤层回采工作面上覆岩层破断规律不明晰和上覆薄煤层稳定性情况难判定等问题,以三道沟煤矿八盘区工作面为研究背景,采用理论分析、相似模拟与现场实测手段相结合,构建大型相似模拟模型,对工作面回采后的上覆岩层破断及运移规律以及上覆薄煤层稳定性情况进行研究。研究结果表明:经计算确定了八盘区的基本顶位于5^(-2)煤与上覆薄煤层之间,其破断与运移控制着上覆煤层的纵向裂隙形成与运移,上覆薄煤层在基本顶铰接区上方的赋存形态不稳定,存在部分离层与较大裂隙,在煤柱上方与采空区上方,赋存形态相对稳定且连续;随着下部厚煤层工作面的不断推进,5^(-2)煤上覆冒落带与裂隙带会逐渐呈梯形向上扩展,并逐渐波及上覆的薄煤层,使得薄煤层破碎程度增加,整体完整性降低;当5^(-2)煤层回采结束后,上覆4^(-4)煤与4^(-3)煤整体均呈盘状下沉形态,其中4^(-4)煤的预计最大下沉量达4.5 m,4^(-3)煤预计最大下沉量达4.3 m。 展开更多
关键词 浅埋煤层 厚煤层 煤层群 周期来压 相似模拟
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浅埋煤层重复采动覆岩裂隙及漏风通道演化模拟研究 被引量：34
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作者 余明高 滕飞 +2 位作者 褚廷湘 晁江坤 李品 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第1期1-7,共7页
为了研究浅埋藏近距离煤层群重复采动下地表漏风对采空区煤自燃的影响,利用FLAC^(3D)数值模拟软件,对神东矿区补连塔矿回采不同阶段覆岩孔隙率的发育规律、塑性区分布以及覆岩垮落高度进行模拟分析。结果表明:(1)上煤层回采完毕后,覆岩... 为了研究浅埋藏近距离煤层群重复采动下地表漏风对采空区煤自燃的影响,利用FLAC^(3D)数值模拟软件,对神东矿区补连塔矿回采不同阶段覆岩孔隙率的发育规律、塑性区分布以及覆岩垮落高度进行模拟分析。结果表明:(1)上煤层回采完毕后,覆岩裂隙发育呈"U"形分布,最大裂隙高度达130 m,尚未通达地表;下煤层回采完毕后,覆岩最大裂隙高度达162 m,贯通地表。(2)上煤层回采完毕后,覆岩在上煤层上方62 m处发生明显离层,离层区下方覆岩下沉高度1.75~4 m,离层区至上覆岩层下沉高度0.25~1 m;下煤层回采完毕后,离层区进一步发育,离层区下煤层采空区顶板垮落,上煤层采空区岩体进一步沉陷,最大下沉高度达7 m,离层区至上覆岩层下沉高度>1~2 m。(3)在回采同一阶段,同一高度覆岩孔隙率变化率两侧大于中部;下煤层的回采使上煤层覆岩孔隙进一步发育,孔隙率变化率明显增大。 展开更多
关键词 重复采动 浅埋藏近距离煤层群 覆岩裂隙 孔隙率
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浅埋近距离煤层群上行开采数值分析 被引量：18
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作者 封金权 张东升 +2 位作者 马立强 陈涛 王旭锋 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2007年第9期76-78,共3页
运用相似材料模拟实验及数值模拟计算对浅埋近距离煤层群上行开采可行性进行分析.对下位煤层开采后覆岩运动与结构发育的分带规律、上位煤层所处状态的观测结果表明:下位煤层在受上位煤层的采动影响下,虽然有明显的弯曲下沉,但其整体连... 运用相似材料模拟实验及数值模拟计算对浅埋近距离煤层群上行开采可行性进行分析.对下位煤层开采后覆岩运动与结构发育的分带规律、上位煤层所处状态的观测结果表明:下位煤层在受上位煤层的采动影响下,虽然有明显的弯曲下沉,但其整体连续性保持完好,可以上行开采。现场实测与分析结果吻合。 展开更多
关键词 浅埋 近距离煤层群 上行开采 数值分析 覆岩运动
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