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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

采矿岩层控制技术

来源:《煤炭科学技术》2015年第10期

煤矿开采的岩石力学问题研究重点是采掘空间围岩控制、地表沉陷控制及矿山压力与岩层控制。在岩层控制方面,已逐步形成了独立的学科分支。从层状矿体开采来讲,岩层控制主要包括3个方面:①采场上覆岩层结构形态及其对“支架-围岩”的影响;②开采引起岩体的裂隙及离层分布状态及其对水与瓦斯流动的影响;③岩层移动规律和地表沉陷对建筑物的影响。目前,岩层控制技术研究取得了极大的进展,为系统报道岩层控制的研究成果,进一步促进学术交流和科研成果转化,本刊与“34届国际采矿岩层控制会议” 组委会合作开展“采矿岩层控制技术” 专题,对岩层运动与控制、倾斜煤层开采技术与装备、煤岩动力灾害控制技术、巷道支护技术等方面的研究现状及发展趋势进行了详细报道。在此特别感谢"34届国际采矿岩层控制会议"组委会在专题组稿、审稿过程中对编辑部的大力支持和帮助,同时对各位专家能在百忙之中积极为本刊撰稿表示衷心感谢。

行业视野

采矿

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  • 作者(Author): 翟新献, 秦龙头, 赵高杰, 陈成宇, 李文杰

    摘要:为了保持深部硐室的长期稳定,降低硐室维修费用,保证矿井的安全生产,以新庄煤矿暗斜井第2部大断面机头硐室为工程背景,采用数值计算研究了大断面硐室顶板卸压巷道的卸压机理。研究结果表明,顶板卸压以后硐室顶底板围岩垂直应力均大幅减小,且底板垂直应力减小的幅度较大;顶板卸压对硐室顶板的扰动较小;卸压以后硐室顶底板和两帮围岩水平应力、水平位移均明显减小,所以顶板卸压效果明显。在此基础上,设计了大断面硐室顶板卸压巷道的参数和卸压区域,并提出了卸压巷道掘出以后,采用定向抛掷爆破法进行顶板区域卸压的施工方法。
  • 作者(Author): 杨科, 刘千贺, 李志华

    摘要:针对厚松散层提高回采上限而导致综采工作面易压架的现象,采用理论分析、FLAC3D数值模拟和现场实测对谢桥煤矿1202(3)提高回采上限综采工作面围岩应力分布、覆岩运移及支架受力、变形特征进行分析。研究结果表明:受煤层倾角、覆岩结构和缩小防水煤柱影响,沿工作面倾向的支承压力、覆岩运移等具有非对称分布特点;提高回采上限使得基岩厚度变小,是影响支架选型及工作面安全回采的关键因素之一;当基岩厚度与松散层厚度比值小于0.1时,支架工作阻力和顶板下沉量的关系曲线呈双曲线特征;当基岩厚度与松散层厚度比值大于0.1时,关系曲线接近于线性特征;在开采上限的合理范围内,液压支架工作阻力与基岩厚度成反比关系。揭示了厚松散层下提高回采上限开采覆岩运移的非对称性及其对支架-围岩关系的影响,为上提工作面支架选型、围岩稳定性控制提供了参考。
  • 作者(Author): 贠东风, 刘柱, 程文东, 范振东, 苏普正, 王东方

    摘要:为了提高矿井资源采出率,解决东峡煤矿同类型赋存煤层的开采技术难题,对其37220工作面采用倾斜分层走向长壁综采放顶煤采煤法。通过理论分析、物理相似模拟、数值模拟及现场观测,对工作面回采巷道布置、"三机"设备选型与配套、矿山压力与顶煤运移规律、工作面围岩应力分布特征与支架稳定性、回采工艺、安全保障技术等进行研究。现场应用结果表明:工作面采用异面空间布置,简化了回采工艺,并提高了支护系统稳定性,基于异面空间布置并采用不同架型的支架能满足工作面生产需要,以"一通三防"为主的安全保障技术有效保障了工作面的安全生产。工作面单产最高达105 kt/月,煤炭采出率89.7%,掘进率25 m/万t,吨煤成本较水平分段放顶煤降低120.95元/t。
  • 作者(Author): 李忠辉, 刘永杰, 王恩元, 李学龙, 钮月

    摘要:基于含瓦斯煤受载破坏表面电位试验系统,测试研究了不同瓦斯压力下煤样受载破坏产生的电位信号变化规律及其灰色突变特征。结果表明:含瓦斯煤的破坏是载荷与瓦斯气体共同作用的结果,高压瓦斯的蚀损作用促进了煤体的破坏,引起较高的电位信号。由于当煤样受载破坏时,高压瓦斯会楔入新生裂纹,加速煤体破坏,从而产生较高的电位强度,且煤体产生的电位强度与充入的瓦斯压力成正比。笔者建立了含瓦斯煤破坏电位信号和载荷灰色-突变模型,分析了含瓦斯煤破坏的电位、载荷突变规律,发现在含瓦斯煤破坏过程中电位和载荷的灰色突变判别式可反映煤样的损伤积累、破坏临界、失稳破坏3种状态。电位信号的灰色突变特征对含瓦斯煤破坏具有明显前兆特征。
  • 作者(Author): 赵启峰, 杜锋, 李强, 钱文勇, 单耀

    摘要:针对谢桥煤矿13218综采工作面沿空掘巷工程地质条件,为揭示窄煤柱沿空巷道在整个服务期内不同阶段覆岩结构运移形态的差异性,利用掘巷期间巷道顶板岩梁承载支点形成的覆岩大结构,能确保沿空巷道自身稳定和回采期间该覆岩结构使顶板不会失稳垮落的特点,采用FLAC3D模拟软件,对沿空巷道不同阶段覆岩应力分布、围岩变形特征、支护体受力进行模拟研究,并对其支护参数进行优化。结果表明:与原支护方案相比,采用大延伸率高强螺纹钢锚杆和小孔径锚索顶板补强、锚网护帮、底角锚杆防底鼓等支护技术,沿空巷道围岩塑性区范围由2.5 m缩至1.4 m,顶板下沉量由620mm减至430 mm。优化后的支护方案使得围岩释能让压,确保了窄煤柱沿空巷道在掘巷及回采期间围岩变形可控。
  • 作者(Author): 贾后省, 朱乾坤, 赵希栋

    摘要:针对深井巷道围岩变形剧烈、变形持续时间长、支护难度大等问题,分析可知深井巷道围岩变形可控性较差,拟采用一次支护控制围岩变形,但现有工程技术条件下很难实现,且经济效益较差,据此提出基于高强多边形封闭式型钢支架的巷道围岩分次控制技术,对多边形封闭式型钢支架进行优化设计,一次支护采用锚杆+锚索联合支护让压,二次支护在巷道变形量接近锚索极限延伸量的80%时进行,采用高强多边形封闭式型钢支架强力支护,在邢东矿应用结果表明:采用新支护方式的巷道围岩变形量较小,顶板总变形量能够控制在52~72 mm,该支护技术能较好地保证围岩稳定性。

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