摘要：急倾斜煤层由于在倾角-重力场效应的影响下,采场覆岩运移及应力分布均较水平煤层更加复杂,且采场围岩的稳定性控制难度较大。以逢春煤矿N2821工作面为工程背景,综合采用物理相似模拟实验、数值模拟和理论分析方法,研究了急倾斜中厚煤层顶板垮落充填、应力演化特征及覆岩运移规律。结果表明,急倾斜中厚煤层伪俯斜采场顶板破断呈明显的时序性特征,顶板呈非对称破断,且垮落轮廓呈空间梯阶状“残垣”形状。采场围岩应力在空间上形成非对称“壳体”,顶底板应力释放区域呈拱形,工作面两端出现应力集中,随着采场持续推进及垮落顶板的逐渐充填,倾斜下部顶板会再次出现应力集中,同时“壳体”下拱脚位置会随着充填体的增多而逐渐上移,但整体形状在不断演化后最终趋于稳定。

摘要：针对南屯煤矿工广区域下极近距离煤层难以安全回收的问题,采用物理模拟、数值模拟和概率积分法相结合的方法,研究了极近距离煤层固体充填开采充实率协同控制覆岩运移规律。通过对比垮落法与固体充填法开采条件下的覆岩运移特征,得到了极近距离煤层覆岩运移控制关键。通过模拟分析不同充实率条件下极近距离煤层固体充填开采的覆岩运移规律,揭示了上下煤层充实率协同控制覆岩运移机理,从而实现极近距离煤层充实率的优化设计。最后利用概率积分法预计了极近距离煤层固体充填开采下的协同控制效果。结果表明:上下煤层充实率均为80%时可保证工广煤柱回收时地表建筑物的安全稳定。

摘要：为了合理确定大社矿覆岩隔离注浆的最佳注浆层位高度,采用3DEC数值模拟的方法,结合大社矿921102工作面的实际情况,建立6种不同注浆层位高度(220 m、240 m、260 m、280 m、300 m、320 m)的设计方案,分析注浆充填材料对覆岩关键层的支撑作用,以及不同注浆层位高度对工作面地表减沉和地表倾斜的影响规律。结果表明,随着注浆层位高度的增加,地表最大沉降量也同时增大,建立注浆层位高度与最大下沉量的拟合曲线,注浆层位高度与最大下沉量呈指数关系;随着注浆层位高度的增加,地表倾斜变形量也同时增大,建立注浆层位高度与地表倾斜变形量的拟合曲线,注浆层位高度与地表倾斜变形值呈指数关系,现场工业性结果与数值模拟的结果基本吻合。

摘要：为解决高河能源“三下”压煤开采问题,高河能源采用条带膏体充填回收边角煤资源。在系统阐述条带膏体充填的方案设计、巷道布置以及充填开采方法的基础上,给出了最优条带布置开采充填方案,并提出“掘顶—拉低—隔离—充填”的条带充填开采过程;基于E1312条带充填面布置条件构建FLAC3D数值模拟模型,分别对无充填开采与条带膏体充填开采过程进行模拟研究。结果表明:无填充开挖完成后覆岩下沉最大区域出现在开挖区域中部,表现出由中间向两侧呈拱形扩散的特征;条带膏体充填开采覆岩最大下沉值降低了57.97%,覆岩下沉形态为拱脚落在充填体上的连续拱形,覆岩裂隙带发育近似呈现“梯形”特征,能够有效控制煤层开采过程中的覆岩破坏移动。经分析研究表明,该技术可有效控制工作面开采过程中及采后覆岩运移破断,提高煤炭资源回收率,可为高河能源“三下”压煤资源开采与环境保护协调发展提供借鉴。

摘要：煤矿冲击地压以及顶板强来压成因多而复杂,且难以与冲击启动和显现能量建立量化关系。很难建立力学模型通过理论计算实现精准预警监测。为探究煤矿冲击地压启动机理问题,提出了基于模糊聚类数学语言和微震能量事件实测数据的冲击地压数据分析模型。该模型通过借助K-Means模糊数学分析方法对记录的微震事件按照事件和空间的属性进行分类,在构造模糊矩阵后,迭代入质心隶属度公式将微震事件数据集分成若干簇,最小化冲击事件类间相似性,最大化类内相似性。通过计算分析确定采场巷道记录的微震事件多为覆岩结构周期性拉伸破断和工作面推进至“见方”时的复合型结构失稳,当破断结构为基本顶组成的大结构时,事件能量级数较高。结果表明,模糊聚类分析结果较为准确,基于该分析模型可对煤矿冲击地压进行预警并为防冲工作提供理论指导及施工方案。

摘要：以某矿开采地质条件为依托,建立FLAC;数值模型,其模型参数来自于煤岩参数试验,通过分析不同阶段的超前支承压力效果图可以得出工作面直接顶初次来压可能出现在距开切眼45m,基本顶初次垮落距离开切眼65m的位置;超前支承压力的显著影响范围大约为13m,在采空区前方大约7m的位置出现8.83Mpa的压力峰值;工作面前方超前支承压力值相对较小,有利于顶板管理及煤壁稳定性控制;利用现场实测验证了数值模拟超前支承压力分布规律的合理性。设计实验研究物理模型,分析开挖时的垮落形态和位移监测数据,可以得出采场覆岩运移规律。数值模拟和相似模拟所得到的直接顶初次来压和基本顶初次垮落距离开切眼的长度是高度吻合的。

摘要：煤层开采引发的采动覆岩垮落带、导水裂隙带(“两带”)定量表征一直是采矿工程领域难解问题,精准刻画采动覆岩“两带”演变过程对于科学指导顶板水害防治与浅表水资源保护开采具有重要意义。采用三维电阻率反演技术,开展了长城六矿1301S工作面实测垮落带和导水裂缝带(“两带”)发育高度实测研究。结果表明:随着工作面逐渐向前推进,煤层上覆顶板局部岩层出现应力集中,岩层破断后视电阻率不断升高,随着工作面与钻孔之间距离缩短,高阻区距离孔口的距离也越来越近;1301S工作面3-1煤层开采后垮落带高度13.5 m,导水裂缝带发育高度达到45.9 m。通过矿方提供的资料分析,停采线附近的工作面回采厚度为3.36 m,则垮落/采厚比为4.02,裂缝/采厚比为13.66。项目研究成果可为相邻矿井及相似地层条件矿区保水开采设计提供决策依据,进一步完善保水开采理论与技术体系。

摘要：为延长矿井服务年限,多回收煤炭资源,部分煤矿进行了卸压开采后(蹬空)提高回采上限开采。针对蹬空提高回采上限开采过程中工作面设计、矿压控制、安全开采等方面存在的问题,结合张集矿8煤和11煤开采地质和工程条件,采用理论计算和FLAC3D数值模拟试验,获得了蹬空与非蹬空开采覆岩运移和支承压力特征,揭示了二次开采采动应力演化机理。基于11煤1724(1)工作面蹬空及提高回采上限开采的可行性评估分析,提出并实施了提高回采上限开采技术方案。工程应用表明:蹬空条件提高回采上限开采是可行的,为类似条件工作面开采设计提供了参考。