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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

“神东矿区煤矿顶板管理”专题

来源:煤炭工程

神东矿区煤炭资源丰富,煤层赋存稳定,开采条件优越,是我国重要的煤炭生产基地。近年来,随着国家煤炭开发战略性西移以及大型成套采煤装备的迅速发展,神东矿区逐步形成了大规模高强度的煤炭资源开发格局,为我国能源安全提供了坚实的保障。但是,在大采高开采、快速推进以及强烈采动等因素的影响下,顶板切落、大面积来压和压架等强矿压现象时有发生;同时,随着煤炭开采逐渐向深部发展,岩石物理力学性质也发生了变化,给煤矿顶板管理工作带来了困难。为了总结神东矿区在顶板管理方面取得的科技成果,《煤炭工程》特组织本期“顶板管理专题”。

行业视野

采矿

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  • 作者(Author): 冯酉森, 陆浩, 焦斌, 李伟

    摘要:根据关键层理论,对8m特大采高综采工作面矿压规律进行预测,通过对现场实际矿压显现情况与预测矿压情况进行分析研究,结果表明:预测平均周期来压步距9.15m,实际8.5m;预测周期来压步距L周<5m、5m≤L周<10m、10m≤L周<15m、15m≤L周分别占比12.5%、52.08%、31.25%、4.17%,实际占比16.38%、54.55%、23.64%、5.45%,吻合度高;预测煤层上覆各关键层先后折断,部分相邻周期来压之间无明显区分,导致工作面带压距离长,周期来压步距4~19m,实际工作面存在大、小周期来压,来压步距2.7~18m,与现场实际情况相符;可根据关键层理论对特大采高工作面矿压规律进行预测预报。
  • 作者(Author): 刘会利, 郭彦科

    摘要:为探究浅埋条件下中厚煤层超长工作面进入末采阶段时的矿压显现规律,以锦界煤矿31114综采工作面为研究对象,通过分析相似工作面矿压数据得出:浅埋中厚煤层地质条件下,工作面周期来压步距与工作面长度近似成反比,来压强度随工作面长度增加而增加,但增幅不大;理论推测31114工作面末采时工作面来压步距为9.58m,最大来压强度约为46.9MPa;末采等压位置为距回撤通道贯通5.4m处。最后采用3DEC软件对工作面贯通进行模拟分析,结果显示:工作面贯通回撤通道时回撤通道顶板下沉量为14.04cm,正帮鼓起2.2cm,工作面支架活柱下缩量为22cm。
  • 作者(Author): 姚海, 王宁

    摘要:针对大柳塔煤矿活鸡兔井1-2煤复合区开采困难的问题,活鸡兔井提出上分层实行综采、下分层实行综放的开采方法,在此基础上,在实验室进行物理相似材料模拟实验研究,以河砂和石英砂为骨料、碳酸钙和石膏为胶结物、云母为分层材料,并根据相似理论,确定模型的几何相似比Al=100、容重相似比Aγ=1.61,通过监测开采后模型岩层的变形和应力变化来反馈该开采方法的可行性。结果表明:随着开采量加大,地表和岩层沉降量明显逐渐缩小且最终趋于稳定,最大下沉量30cm,且综放工作面压力逐渐平缓并趋于稳定,在下分层综放开采时,放顶煤效果极佳,且煤块尺寸适宜,证实了该开采方法具有可行性。
  • 作者(Author): 任建慧

    摘要:针对布尔台煤矿42107工作面辅运巷受采动影响矿压显现剧烈等问题,通过现场工程试验、理论分析,研究了42107辅运巷围岩的表面位移、深部位移及锚索受力等参数变化规律,得到了采动影响下回采巷道矿压显现规律,构建了采动影响下巷道围岩受力力学模型,并揭示了采动影响下回采巷道围岩应力影响因素及作用机制,计算了采动影响下回采巷道围岩塑性破坏区大小及煤柱内等效稳定承载范围,揭示了采动影响下回采巷道围岩塑性破坏呈非对称状态分布。根据巷道围岩受采动影响的特点,提出采取水力压裂及注高分子材料来改善巷道围岩应力,现场应用工业性试验表明,对42107辅运巷正、副帮注高分子材料施工加固后,巷道围岩收敛变形明显降低,来压步距明显减小,可满足安全生产要求,为采动影响下回采巷道围岩控制提供了实践和理论依据。
  • 作者(Author): 刘兆祥, 张立辉

    摘要:为实现超大采高综采面安全高效贯通,以补连塔煤矿12511工作面为工程背景对超大采高综采面贯通技术进行研究。分析可知综采贯通期间顶板来压、挂网时间过长、支护强度不足、工程质量差是影响贯通效率的主要原因,通过采用高强度聚酯纤维网缩短挂网时间、使用大阻力支架和大直径锚索提高支护强度、分析矿压显现规律以选择合理挂网时机和位置、采用“底板高程控制、固定标识、多频次测量、标识钻孔”等多种措施控制贯通质量。实践结果表明,综采面贯通期间顶板得到有效控制,通道顶板下沉量小于240mm且贯通后顶底板台阶均控制在合理范围,实现了安全高效贯通,为同等条件下超大采高工作面回采贯通提供工程实例支持。
  • 作者(Author): 庞贵艮

    摘要:为了揭示坚硬顶板水力压裂超前弱化治理效果,采用理论分析、数据监测、孔内瞬变电磁现场实测等多种方法,对压裂效果进行了综合分析评价。依据压裂前区域电阻率分布特征,运用差值分析方法,以压裂后区域电阻变化值为基础,绘制了压裂纯电阻异常区域,展示了压裂裂隙空间展布特征。并在保德煤矿开展了工程应用,结果表明:压裂后测试区域电阻率明显增大,单次压裂后,工作面切眼0~150m范围压裂效果明显,探测分析结果与工作面初采期间顶板垮落及矿压显现情况基本吻合,取得了良好的应用效果。

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