特厚坚硬岩层组下保水采煤技术分析

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论保水采煤问题

论保水采煤问题

论保水采煤问题一、本文概述《论保水采煤问题》一文旨在深入探讨和分析在煤炭开采过程中如何有效保护水资源,实现煤炭开发与水资源保护的双重目标。

文章首先概述了保水采煤的重要性和紧迫性,指出随着煤炭资源的不断开发,水资源受到的威胁日益严重,保水采煤已成为煤炭行业可持续发展的关键问题。

本文将从多个方面对保水采煤问题进行全面分析。

文章将介绍保水采煤的基本概念和原理,阐述保水采煤技术的发展历程和现状。

文章将分析保水采煤面临的主要挑战和困难,包括地质条件复杂、技术难度大、成本高等方面的问题。

在此基础上,文章将提出一系列解决保水采煤问题的对策和建议,包括加强技术研发、完善政策法规、推广先进经验等方面的措施。

文章将总结保水采煤的重要性和实践意义,强调保水采煤对于实现煤炭行业可持续发展和水资源保护的重要性。

文章还将展望保水采煤技术的未来发展趋势和前景,为煤炭行业的绿色发展和水资源保护提供有益参考。

二、保水采煤的理论基础保水采煤,作为一种在煤炭开采过程中尽量减小对含水层影响的采矿方法,其理论基础涉及多个学科领域,包括地质学、采矿工程学、水文学和环境科学等。

在理解保水采煤的理论基础时,我们需要考虑含水层的分布、煤层的赋存状态、开采方法的选择以及地下水动态变化等多个因素。

地质学为保水采煤提供了基础的地质资料,包括含水层的厚度、岩性、分布范围以及水文地质条件等。

这些信息是制定保水采煤方案的重要依据。

在了解含水层的基础上,我们可以更好地预测和评估采煤活动对含水层可能产生的影响。

采矿工程学为保水采煤提供了具体的开采技术和方法。

通过合理的开采布局、采煤方法和顶板管理等技术措施,可以有效地减少采煤过程中对含水层的破坏和扰动。

同时,采煤过程中的排水技术和地下水疏导措施也是保水采煤的重要环节。

水文学和环境科学则为保水采煤提供了关于地下水动态变化和环境影响评估的理论支持。

通过监测和分析采煤过程中地下水的变化规律,我们可以及时发现和解决可能出现的水环境问题。

厚煤层开采技术综述

厚煤层开采技术综述

厚煤层开采技术综述【摘要】目前我国厚煤层开采工艺大体为三种,即分层开采、大采高一次采全高、放顶煤开采。

这三种开采工艺每一种都有其各自的优点和缺点,文章对此进行了分析。

并分析了厚煤层开采中需要解决的几个问题,即提高煤炭回收率和做好瓦斯防治工作,最后文章分析了厚煤层开采未来的发展方向。

【关键词】厚煤层;开采技术;分层开采;放顶煤;大采高1 前言众所周知,我国是世界上煤炭生产和消费大国。

我国一次能源的70%来自于煤炭,因此煤炭在我国能源结构中具有其它能源无法替代的作用。

在我国现有煤炭储量和产量中,厚度在3.5m以上的厚煤层占了将近一半的比例,对于保障煤炭产量具有重要意义。

而在我国新疆地区,厚煤层更是占了绝大多数,很多煤层的厚度在10m以上,有的甚至达到40 m以上。

因此,做好厚煤层开采技术的研究工作,对于我国煤炭采掘业具有十分重要的意义。

2 我国厚煤层开采的主要方法及其特点分析2.1 分层开采在上世纪80年代以前,由于支架高度有限,一次开采高度也受到限制,厚煤层普遍采用分层开采法开采。

即首先平行于厚煤层面将厚煤层分为若干个分层,每个分层的厚度约2~3m,然后按照一定的顺序依次对每个分层进行回采。

一般是按照自上而下逐层开采,个别也有自下而上逐层开采的。

当自上而下逐层开采时,上一分层开采后,下一分层是在上分层垮落的顶板下进行的,为确保下分层回采安全,上分层必须铺设人工假顶或形成再生顶板。

目前多采用在分层间铺设金属网,作为下一分层开采的“假顶”。

下分层开采在“假顶”保护下作业,称为下行分层开采。

有的矿区为了进行地面保护,或在特易自燃的特厚煤层条件下采用了上行充填开采,如水砂充填、风力充填等,称为上行分层开采。

分层开采的优点是技术相对成熟,是我国长期应用的1种采煤方法,具有设备投资少、一次采高小、瓦斯治理技术相对成熟、上露岩层及地表可以实现缓慢下沉等。

但是也存在许多不足,主要表现在:①采准巷道系统复杂,巷道掘进率高,巷道的掘进与维护费用高;②上分层开采时要铺设人工假顶,增加了工人的体力劳动和生产成本;③对地质构造特别是断层的适应性差;④煤层厚度变化时容易丢煤;⑤单产低、效率低,尤其是特厚煤层的开采更是如此。

3-2 水体下保水采煤技术

3-2 水体下保水采煤技术

二、水体下保水采煤技术措施
水体下保水采煤技术措施
矿井水文地质勘查
判别顶板导水裂隙发育高度

导水裂隙是否沟通水体

隔离水体技术措施
疏降水体技术措施
留 设 安
降 低 导 水
全 煤 岩 柱
裂 隙 发 育
注 浆 堵 截 水 源














水 水水 体 体体 下 下下 充 部限 填 分厚 开 开开 采 采采
二、水体下保水采煤技术措施
2.疏降水体技术措施——含水层采动破坏后的恢复与再造
黄县煤矿副井西翼1201工作面观测孔布置
黄县煤矿在进 行含水砂层下采煤 试验中,曾在长壁 全部垮落采煤法工 作面上方的冲积层 和基岩内布置一组 观测钻孔,(岩层 在 -14 米 以 上 为 砂 岩;砂质黏土以及 表土层)在回采前 后及整个回采过程 中进行了为期一年 的水位观测。
最大降速(米/天) — 0.535 0.825 0.950 — —
下降时间(天) —
30
27
17
——
二、水体下保水采煤技术措施
2.疏降水体技术措施——含水层采动破坏后的恢复与再造
水位下降 是暂时的
1#孔水位变化曲线
二、水体下保水采煤技术措施
2.疏降水体技术措施——含水层采动破坏后的恢复与再造
水位已经 下降但还 有恢复的 可能
风化带
HshHd+Hb+Hfe
二、水体下保水采煤技术措施
(2)留设防砂安全煤岩柱
➢防砂煤岩柱:在松散弱含水层底界面至煤层开 采上限之间为防止流砂溃入井下而保留的煤和岩 层块段。

厚煤层开采技术分析及应用

厚煤层开采技术分析及应用

厚煤层开采技术分析及应用摘要:厚煤层作为我国高产高效的主采煤层,在我国煤炭资源储量与产量中所占比例约为45% ,因此,厚煤层开采方法的选择以及开采技术的应用是一项重要的研究课题,在煤炭开采中意义重大。

关键词:井工开采厚度3.5m以上的煤层、露天开采厚度10m以上的煤层为厚煤层。

我国是一个厚煤层储量大国,也是厚煤层的开采大国。

而厚煤层开采工艺大体可分为三种,即分层开采、大采高一次采全高开采、放顶煤开采。

我国厚煤层产量占原煤总产量的45%左右。

自1974年在开滦矿务局唐山矿试验成功厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法以后,分层开采的综合机械化采煤工艺有了进一步的发展,目前是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一,在大中型矿井得到普遍采用,并积累了丰富的经验。

1 厚煤层开采技术1.1 分层开采当开采煤层较厚时,一般来说厚度超过5m ,此时单一长壁开采法已满足不了开采需求。

我们就需要把煤层分成若干采高2-3m 进行分层来开采。

分层开采法根据煤层的倾斜程度划分为斜切分层、水平分层和倾斜分层。

斜切分层适应于急倾斜厚煤层,工作面沿走向推进,它将煤层分成若干个与水平面成一定角度的分层。

水平分层和倾斜分层适应于倾斜、缓斜厚煤层。

其中水平分层工作面一般沿走向推进,它将煤层分成若干个与水平面相平行的分层。

倾斜分层工作面沿走向或倾斜推进,它将煤层分成若干个与煤层层面相平行的分层。

由于分层开采法在我国的长期应用,所以技术相对成熟,在瓦斯治理方面、设备投资等方面都具有相对优势。

但分层开采同样也有一些缺点,如巷道掘进率高、产量低、开采成本高、下分层巷道支护难度大、区段煤柱损失大、采空区反复扰动、易引起采空区自燃等。

1.2 放顶煤开采一次采出的煤层厚度在5~12 m之间;煤的硬度系数一般应小于 3 ;煤层倾角不宜过大;煤层所含夹石曾厚度不宜超过 0.5 m ,其硬度系数也应小于3;煤层直接顶具有随顶煤下落的特性,其冒落高度不宜小于煤层厚度的 1.0~1.2 倍,基本顶悬露面积不宜过大;地质构造复杂、破坏严重,断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段,采用放顶煤能取得较好的效益。

复杂条件特厚煤层综放开采提高煤炭采出率技术

复杂条件特厚煤层综放开采提高煤炭采出率技术

复杂条件特厚煤层综放开采提高煤炭采出率技术摘要:本文研究了复杂条件下特厚煤层的开采技术,探讨了如何提升煤炭采出率。

首先,综述了提高煤炭采出率的关键因素,包括地质条件、工程技术和开采技术。

其次,研究了特厚煤层开采过程中复杂条件如何影响采出率及矿区安全稳定,并对相应技术措施提出了建议。

最后,通过工程实践与分析,总结了提升煤炭采出率的方法和技术,并建议了今后的研究方向。

关键词:特厚煤层;复杂条件;采出率;开采技术正文:一、引言随着煤炭资源开发的不断深入,复杂条件下特厚煤层的开采已经成为煤炭行业中非常重要的一个研究领域。

特厚煤层可以提供资源丰富的煤炭,但是由于复杂的地质条件,其采出率相对较低,因此提高采出率尤为重要。

本文将综述针对复杂条件下特厚煤层的开采技术,深入研究几个关键原因,并对针对特厚煤层的采出率提升技术提出建议。

二、分析复杂条件下特厚煤层采出率开采特厚煤层的采出率会随着地质条件、工程技术和开采技术的不同而变化。

1)地质条件:地质条件是影响特厚煤层可采出率的关键因素之一,特厚煤层的特征主要包括煤层厚度、煤层陷落程度、岩性结构特点等。

2)工程技术:另外,煤矿工程技术也是影响特厚煤层采出率的关键因素之一,特厚煤层开采的技术包括顶板处理、采掘工艺的选择、飞灰管理技术、煤炭分级技术、岩石处理技术、支护技术等。

3)开采技术:开采技术对特厚煤层采出率的影响也非常明显,特厚煤层开采的技术包括掘进技术、拆除技术、采掘机械技术、采掘工具技术、管理技术等。

三、提升特厚煤层采出率的技术1)顶板处理技术:顶板处理技术是特厚煤层采出率提升的关键,采用顶板处理技术可以提高采空区内的物料流动,改善采出率。

根据特厚煤层的地质条件,选择适当的顶板处理技术,能够有效提高采出率。

2)采掘工艺:采掘工艺是提高特厚煤层采出率的重要因素,选择适当的采掘工艺可以有效提高采出率。

常见的采掘工艺有大穴采掘、台形全空采掘、毛穴采掘、半采薄煤采掘等。

浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析

浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析

㊀第41卷第2期煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报Vol.41㊀No.2㊀㊀2016年2月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYFeb.㊀2016㊀解兴智,赵铁林.浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析[J].煤炭学报,2016,41(2):359-366.doi:10.13225/ki.jccs.2015.1011Xie Xingzhi,Zhao Tielin.Analysis on the top-coal caving structure of extra-thick hard coalseam with shallow depth in fully mechanized sublevel caving mining[J].Journal of China Coal Society,2016,41(2):359-366.doi:10.13225/ki.jccs.2015.1011浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析解兴智1,2,赵铁林1,2(1.煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京㊀100013;2.天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京㊀100013)摘㊀要:为深入研究浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构特征,以主采3号煤层的榆阳地区千树塔煤矿作为研究背景,采用数值模拟㊁理论分析和现场实测等综合方法对坚硬顶煤冒放结构进行了研究,得出靠近工作面两端头位置坚硬顶煤容易形成 悬臂 结构㊂由悬臂顶煤内部应力解析和模拟得到顶煤不同的破断长度对其垮落放出有着重要影响,当其破断长度小于放煤口水平投影宽度时,垮落放出相对较为容易;当其破断长度大于放煤口水平投影宽度时,垮落放出较为困难,并且增加处理大块煤的时间,该结论解释了坚硬顶煤垮落放出困难的宏观结构因素㊂关键词:浅埋;坚硬;特厚煤层;综放开采;冒放结构中图分类号:TD823㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0253-9993(2016)02-0359-08收稿日期:2015-07-14㊀㊀修回日期:2015-11-26㊀㊀责任编辑:常㊀琛㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(51474128,51304115)㊀㊀作者简介:解兴智(1976 ),男,山西运城人,研究员,硕士生导师㊂E -mail:xiexingzhi@Analysis on the top-coal caving structure of extra-thick hard coalseamwith shallow depth in fully mechanized sublevel caving miningXIE Xing-zhi 1,2,ZHAO Tie-lin 1,2(1.Coal Mining &Design Branch ,China Coal Research Institute ,Beijing ㊀100013,China ;2.Coal Mining &Designing Department ,Tiandi Science &Technol-ogy Co.,Ltd.,Beijing ㊀100013,China )Abstract :In order to further investigate the top-coal caving structural characteristics of extra-thick hard coal seam with shallow bury depth in fully mechanized sublevel caving mining,authors studied the No.3coal seam mined in Qian-shuta Coal Mine at Yuyang District,China.The caving structure of hard top coal was studied by using numerical simu-lation,theoretical analysis,in-site measurement,etc.Cantilever structure of top coal exits at the face end position.The internal stress of cantilever top coal was analyzed,and the cantilever length was also simulated.The results indicate that different broken lengths have ansignificant impact on the caving and releasing of top coal.When broken length is less than the horizontal projective width of coal caving port,top-coal caving are relatively easy.On the contrary,it is difficult for top-coal caving,and the total time for handling big lump coalincreases.The results explains the macro-structural factors of difficulty on hard top coal caving.Key words :shallow bury;hard coal;extra-thick coal seam;fully mechanized caving;caving structure ㊀㊀综放开采作为厚及特厚煤层主要的开采方法[1-2],已经历了30多年的发展㊂针对综放开采时顶煤的变形移动特征,文献[3]中提到受采动影响的顶煤体会出现弯曲变形并向采空区倾倒滑动;文献[4]通过观测顶煤移动过程得到支架上方的顶煤体会发生垂直方向的运动,并产生离层现象㊂基于理论分析,文献[5-7]从顶煤体受力变化㊁破坏特征等力学角度阐述了顶煤体运移规律,对顶煤体进行煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2016年第41卷了分区;文献[8-9]分别从顶煤体受到 支架-顶板 共同作用㊁应力分布规律等整体角度,对顶煤体的破坏发展过程进行了分析㊂运用现代化的数值模拟方法,文献[10-11]对顶煤㊁顶板的运移进行了分析,促进了综放开采顶煤破坏运移理论的发展㊂综上分析,已有的成果囊括了常规顶煤体研究[3-9],将整个顶煤体视为易碎或简单的整体[12-13],而浅埋坚硬顶煤体不同于常规顶煤体,其在支架的支撑㊁上覆煤岩的矿山压力及煤体中的层理裂隙截割作用下,会发生分层现象,并且随着工作面的向前推进,此分层顶煤体受力状态发生变化,发生破裂㊁破碎和垮落㊂本文以榆阳地区广泛分布的3号煤层为背景,部分矿井概况见表1,此地区3号煤埋藏浅㊁硬度大㊁厚度变化大㊂在顶煤冒放结构现场观测的过程中,得知不同于以往将顶煤体视为一种简单的 传载 介质[12-13],认为初采期间未受弱化处理的坚硬顶煤,和正常推进阶段靠近两端头位置的顶煤容易形成 悬臂 结构,其未破断之前自身具有一定的承载能力㊂运用弹性力学理论建立坚硬顶煤悬臂结构模型,对其内部应力进行解析;采用数值模拟方法对坚硬顶煤结构特征进行模拟分析,得到工作面推进过程中顶煤出现 悬臂 结构的悬臂长度;由放煤知悬臂顶煤的破断长度对其垮落放出有着重要影响,据此,有针对性地对坚硬顶煤结构形式进行改善,得到提高顶煤冒放性的方法㊂研究成果为浅埋坚硬特厚煤层综放开采工作面管理提供指导意义,从而为实现浅埋坚硬特厚煤层的安全㊁高效开采奠定基础㊂表1㊀部分矿井煤层赋存条件Table1㊀Coalseam occurrence condition煤矿煤层可采厚度/m平均厚度/m埋深∗/m抗压强度/MPa抗拉强度/MPa 千树塔3号煤9.75~11.2510.61122~26225.710.64麻黄梁3号煤7.55~10.369.06110~24138.871.39柳巷3号煤10.20~11.6511.05139~32136.151.65双山3号煤8.16~11.389.90115~21019.561.07㊀㊀注:∗表示矿井地表多黄土高坡和沟谷,以沟谷最低处为埋深最小估计值㊂1㊀浅埋坚硬特厚煤层开采条件千树塔煤矿主采的3号煤层埋深122~262m,平均埋深192m左右,煤层厚度平均为10.61m;根据实验室岩石力学测试结果,此地区3号煤层抗压强度在25MPa以上;地表覆盖55m厚的黄土层和107m厚的亚黏土层,松散层厚度合计162m,为浅埋坚硬特厚煤层综放开采范畴;煤层基本顶为16.66m 的长石砂岩,直接顶为0.64m的泥岩㊂2㊀坚硬顶煤结构特征分析2.1㊀坚硬顶煤结构模型浅埋坚硬顶煤受到层理面的截割作用,在下部煤体回采后,随着工作面的向前推进,靠近工作面两端头位置容易在煤壁侧形成固定端㊁采空区侧形成自由端的 悬臂 结构,此顶煤破断垮落很容易贴在支架掩护梁和尾梁上,如图1所示㊂此悬臂顶煤上方受到上覆煤岩层的矿山压力作用,下方控顶区内受到支架的支撑作用㊂破断的悬臂顶煤发生垮落,当其搭在放煤口形成稳定结构,在放煤的过程中会出现顶煤垮落骤然停止,此时只有少许的煤粉和碎煤得到放出;当此结构失稳或顶煤块体在放煤口得到放出,将瞬间出现大量的煤块从放煤口放出㊂图1㊀破断的长梁式块体Fig.1㊀Broken blocks of long beam由此,建立浅埋坚硬顶煤的 悬臂 结构模型,如图2所示,为了便于分析,将悬臂顶煤的上覆煤岩体支承压力简化为q(x);下方距离煤壁L1范围内受到支架的支撑力简化为q0(x),由顶煤的弯曲下沉和支架的主动支撑形成㊂其中,L1为支架控顶长度,m;L2为顶煤悬臂长度,m,观测得知靠近端头位置在7m 左右㊁甚至更大㊂h为悬臂顶煤分层厚度,m,观测知h分布在0.3~0.8m㊂q(x)为上覆煤岩压力,MPa,q(x)=q;q0(x)为支架的支撑反力,MPa,063第2期解兴智等:浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析图2㊀顶煤 悬臂 结构模型Fig.2㊀Top coal model of cantilever structureq 0(0)=0,q 0(L 1)=q 0㊂悬臂顶煤体力f y =ρg,ρ为密度,kg /m 3;g 为重力加速度,N /kg㊂2.2㊀坚硬顶煤结构力学分析依据弹力力学理论[14],建立坚硬顶煤悬臂梁力学平衡微分方程:∂σx ∂x +∂τyx∂y =0∂σy ∂y +∂τxy∂x +ρg =0ìîí(1)㊀㊀结合平面问题的边界条件,应力满足方程(2):lσx +mτyx =f -x lτxy +mσy =f -y ìîí(2)其中,σx 为x 方向应力;σy 为y 方向应力;τxy ,τyx 分别为xy 方向和yx 方向应力;l ,m 分别为边界面外法线方向向量在x 轴正方向上和y 轴正方向上的方向余弦值;f -x ,f -y 分别为边界面的面力在x 轴方向和y 轴方向的分量㊂由图2知悬臂顶煤的边界条件:①上边界:l =0,m =-1,y =-h /2,x ɪ[0,L 2],f -x =0,f -y =q ;②左下边界:l =0,m =1,y =h /2,x ɪ[0,L 1],f -x =0,f -y =-q 0L 1x ;③右下边界:l =0,m =1,y =h /2,x ɪ[L 1,L 2],f -x =0,f -y =0;④右边界:l =1,m =0,x =L 2,y ɪ[-h /2,h /2],f -x =0,f -y =0㊂得到顶煤 悬臂 结构的应力解析解,见式(3)和(4)㊂x ɪ[L 1,L 2]:σx =3(q -ρgh )h 3x 2y -6L 2(q -ρgh )h 3xy -2(q -ρgh )h 3y 3+3(h 2+10L 22)(q -ρgh )10h 3y σy =-3q +ρgh 4h y +q -ρgh h 3-q2τxy =-3(q -ρgh )h 3xy 2+3L 2(q -ρgh )h 3y 2+3(q -ρgh )4h x-3L 2(q -ρgh )4h ìîí(3)x ɪ[0,L 1]:σx =2q 0h 3L 1x 3y -3(2qL 1+2ρghL 1+q 0h )h 3L 1x 2y -q 02hL 1x 2-4q 0h 3L 1xy 3+2a 3xy +4qL 1+4ρghL 1+2q 0h h 3L 1y 3+㊀㊀q 0hL 1y 2+2a 4y +2b 4σy =2q 0h 3L 1xy 3-3q 02hL 1xy -q 02L 1x -2qL 1+2ρghL 1+q 0h h 3L 1y 3-q 02hL 1y 2+6qL 1+2ρghL 1+q 0h 4hL 1y+q 0h -2qL 14L 1τxy =-3q 0h 3L 1x 2y 2+3q 04hL 1x 2+6qL 1+6ρghL 1+3q 0h h 3L 1xy 2+q 0hL 1xy -2ρghL 1+q 0h +6qL 14hL 1x +q 0h 3L 1y 4-a 3y 2-㊀㊀ρgx +h 24a 3-q 016L 1ìîí(4)其中,a 3=120(3q -q 0+ρgh )L 21-120(q -ρgh )L 1L 2+15q 0h -3q 0h 220L 1(3h 4-h 3),b 4=q 0h 24L 1-q 0L 14h ,a 4=[(81qh -387q +126q 0+27ρgh -18q 0h -129ρgh )L 31+(27q 0h 2-9q 0h )L 21+(q 0h 2-150q 0h -18qh 3-18ρgh 4+18q 0h 3+6qh 2+6ρgh 3)L 1+(138q -54qh +54ρgh 2-138ρgh )L 21L 2+(27qh -27ρgh 2-9q +9ρgh )L 1L 22+q 0h 3-9q 0h 4]/[20L 1(3h 4-h 3)]163煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2016年第41卷㊀㊀根据千树塔煤矿3号煤层赋存条件㊁3号煤物理力学性质,取h =0.8m,L 1=5.1m,q 0=0.4MPa,q =0.75MPa,ρ=1200kg /m 3,g =9.8N /kg,代入式(3)和(4),得到影响悬臂顶煤破断长度的应力与悬臂长度的变化关系,即y =-0.4m 处x 方向应力㊁y =0处xy 方向应力与悬臂长度的关系,如图3所示㊂图3㊀应力分布与悬臂长度的关系Fig.3㊀Relationship of stress distribution and cantilever length根据计算得到支架后方悬臂顶煤同一横坐标处中间层(y =0)切应力最大,切应力随着悬臂长度的增加而增大,悬臂长度8m 对应的切向应力(xy 方向应力)最大为2.01MPa;悬臂顶煤同一横坐标处上层(y =-0.4m)的x 方向拉应力最大,悬臂长度8m 对应的拉应力(x 方向应力)最大值达到了14.5MPa,判断此条件下支架后方悬臂顶煤破断形式主要是拉破坏,并且危险截面(即破坏位置)在支架后方㊂随着悬臂长度的增加,悬臂顶煤上表面在支架后方发生拉破坏而垮落,由图3(a)分析得到悬臂顶煤破断的块体短边最小在0.6m 左右㊂3㊀数值模拟分析3.1㊀模型的建立采用PFC 2D 模拟坚硬顶煤和顶板运动过程,模型中采用粘接在一起的圆盘颗粒表示煤岩层,将基本顶之上的岩层和松散黄黏土层等效为一排载荷颗粒,并根据式(5)赋予上覆岩层等效载荷颗粒密度㊂ρ=2000γH πrg(5)其中,γ为上覆岩层容重,kN /m 3;H 为煤层埋深,m;r 为等效颗粒半径,m㊂模型颗粒参数和物理力学参数见表2,根据图3分析得到的顶煤破断块体短边最小长度为0.6m,考虑顶煤块体在垮落过程中会发生进一步的破碎,确定本模型3号煤颗粒最小单元半径取0.2m㊂表2㊀均匀分布颗粒模型参数Table 2㊀Parameters of uniform distribution particles项目颗粒半径/m密度/(kg㊃m -3)法向刚度/(108N㊃m -1)切向刚度/(108N㊃m -1)黏结力/kN 摩擦因数层厚/m基本顶(长石砂岩)0.324205510.416.66直接顶(泥岩)0.224501110.40.643号煤0.212211110.410.61㊀㊀模型长度取200m,开切眼尺寸为10m ˑ4m,左侧留有18.5m 的保护煤柱㊂以千树塔煤矿使用的ZF16000/24/45综放支架为基础,建立支架模型;沿着工作面推进方向,在顶煤不同层位安装应力监测圈,如图4所示㊂3.2㊀坚硬顶煤结构模拟分析通过PFC 2D 数值模拟坚硬顶煤的破裂㊁破碎和冒放过程,得到顶煤和顶板运动过程,及其随着工作面向前推进的时空位置关系,如图5所示㊂在模拟工作面推进过程中,坚硬顶煤破裂㊁垮落存在一定的滞后性,与理论计算结果相一致,坚硬顶煤在支架后方容易悬空;顶煤体受到层理面的截割作图4㊀安装支架和顶煤应力监测圈Fig.4㊀Support setting and stress monitoring用,在放煤过程中出现不同程度的离层现象;并且坚硬顶煤形成了 悬臂 结构,一端为煤壁处的固定端,另一端为采空区侧的自由端,如图5所示㊂下位顶煤形成的 悬臂 结构受到支架的支撑和263第2期解兴智等:浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析上覆煤岩层的矿山压力作用,其是否及时破断垮落直接影响到中上位顶煤的破裂垮落,其破断垮落长度相对放煤口的大小对顶煤的放出有着重要影响;悬臂顶煤破断及时且尺寸较小者能够顺利从放煤口放出,破断不及时或者破断块体较大者将阻塞在放煤口㊁搭在掩护梁上或者充填采空区㊂上位顶煤破断垮落滞后于下位顶煤,中上位顶煤在破断垮落过程中容易发生相互挤压作用,阻碍上覆破断岩层的垮落下沉;中上位顶煤在垮落下沉过程中发生相互碰撞,对自身有二次破碎作用,且中上位顶煤破断垮落块体尺寸相对较大,在下落过程中若二次破碎效果不好,将很难从放煤口放出㊂为了得到工作面向前推进过程中坚硬顶煤的悬臂长度,提取并分析应力监测圈所监测到的应力,如图6所示㊂图5㊀顶煤冒落和顶板垮落过程Fig.5㊀Processes of top-coal caving and roof collapse图6㊀①~③测点应力变化Fig.6㊀Stress variation of measuring points from ①to ③㊀㊀当悬臂顶煤体中的某点x 方向㊁y 方向和xy 方向应力波动幅度较小,并保持一定的应力值时,此处的顶煤体未发生破坏;当悬臂顶煤体中某截面x 方向㊁y 方向和xy 方向应力出现大幅度波动,并出现应力归零㊁在零值附近波动时,此处的顶煤体发生了破坏㊂分析应力监测曲线,得到应力波动始动点㊁降至零值对应的位置滞后于工作面煤壁,说明顶煤体发生破坏的位置滞后于工作面,顶煤体在支架上方及后方一定范围内较为完整,即可以判断得出坚硬顶煤体存在悬臂结构㊂分析处于同一水平的顶煤体应力波动情况,如图7所示,x 方向的应力发生波动的时间早于y 方向应力㊁xy 方向应力,说明坚硬顶煤体主要发生拉破坏㊂由各个测点应力变化规律,以测点应力波动始动点㊁降至零值所对应的工作面煤壁处x 坐标,减去应力测点x 坐标,即可得到顶煤悬臂长度(表3),监测到的坚硬顶煤最大悬臂长度达8.9m,平均为7.5m,进一步反演了坚硬顶煤悬臂结构的存在㊁量化了悬臂长度㊂4㊀现场实例观测与应用4.1㊀顶煤 悬臂 结构对放煤作业的影响井下观测得知靠近两端头位置,坚硬顶煤出现悬顶,即 悬臂 结构㊂此结构的存在对工作面的生产有着重要影响:①悬臂顶煤破断垮落,形成大于放煤口尺寸的长梁式块体,影响着上方顶煤的冒落回收,如图8所示;随着支架的推移,悬空的长梁式块体垮落对支架掩护梁有一定的冲击动载作用,影响支架的使用工况㊂②当长梁式顶煤块体滑动至后部刮板输送机上,由于放煤口高度小于顶煤块体363煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2016年第41卷的长度,一部分顶煤块体卡在放煤口;另一部分顶煤块体发生侧向旋转,进入后部刮板输送机,发生堆积的大块煤增加后部刮板输送机的负荷㊂③当多个长梁块体断裂垮落相互铰接,出现短时间的平衡结构时,放煤过程中显现放煤量突然减小;当此平衡结构失稳时,出现放煤量突然增加现象㊂④后部运出的长梁式顶煤块体,容易搭在后部刮板输送机机头和转载机护板上;落入转载机的长梁式块体,也会造成下一环节运输困难,卡在转载机㊁端头支架和前部刮板输送机组成的三角区内,引起转载机过载而停机,降低工作面采煤机的开机率和工效㊂图7㊀处于同一水平的测点应力变化Fig.7㊀Stress variation of measuring points at the same level表3㊀顶煤悬臂长度Table 3㊀Top-coal cantilever length测点应力波动位置/106工作面推进距离/m煤壁处x 坐标/m应力测点x 坐标/m支架顶梁长度/m悬臂长度/m⑦4.829.658.1505.18.1⑩6.337.666.1605.16.1◈138.850.478.9705.18.9◈161158.486.9805.16.9图8㊀尾梁末端显露的长梁式块体Fig.8㊀Revealable blocks of long beam in the end of rear canopy4.2㊀顶煤 悬臂 结构改善及应用现场观测得到靠近端头位置支架工作阻力如图9(a)所示,由工作阻力4000kN 可确定支护强度q 0分布为0.4MPa 左右;分别统计顶煤弱化前后,从放煤口顺利放出的顶煤块体尺寸,如图9(b)所示,得知弱化前放出煤块短边大于0.4m 的比重超过85%,与理论分析结果㊁数值模拟颗粒大小相近㊂放煤口的水平投影长度为2.02m,模拟知顶煤悬臂长度平均为7.5m,代入式(3)和(4),结合图3分析结果,在不采取措施弱化顶煤的情况下,计算得到悬臂顶煤体在x =L 1处的拉应力最大,发生破断的图9㊀支架工作阻力和放出煤块尺寸统计Fig.9㊀Working resistance and coal size statistics 最大长度为2.4m㊁甚至更大,难以从放煤口放出㊂因此,需要采取一定的措施减小坚硬顶煤悬臂长度,463第2期解兴智等:浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤冒放结构分析将悬臂顶煤在x =L 1处发生拉破坏时的最大长度降至2.02m 以内,则坚硬顶煤的悬臂长度控制在6.32m 以内,在一个支架推移步距(0.8m)后保证坚硬顶煤的破断最大长度在2.02m 以下㊂通过分析比较,在顶煤中预掘专用的工艺巷,采用深孔爆破的方式对顶煤进行弱化,增加平行于工作面的裂隙组,增大顶煤的垮落角[15],将顶煤悬臂长度控制在6.32m 以内㊁顶煤破断最大长度控制在2m 以内㊂经过井下试验,靠近端头支架后方顶煤未出现大面积悬顶,即弱化后的悬臂顶煤长度在6m 以内;放出顶煤块体统计如图9(b)所示,外观呈现棱柱型块体特征,如图10所示㊂图10㊀顺利放出的顶煤块体(处于尾梁下方)Fig.10㊀Successful caving top-coal blocks(under the rear canopy)破断的大块 悬臂 顶煤,增加了放煤支架处理大块煤的时间,井下跟班记录得知:坚硬顶煤弱化前,工人操作液压阀摆动尾梁和插板的时间较长,观测期内单架放煤处理大块煤时间最长达282s,平均为139.1s;通过弱化处理,坚硬顶煤结构得到改善,顶煤破断块度得到减小,放煤支架处理大块煤时间明显得到缩减,平均单架处理大块煤时间为47.4s,比弱化改善前降低了65.9%㊂顶煤结构得到改善,使其放出率得到了提高,统计期间内,改善后的顶煤放出率达76%,比改善前提高了60%,如图11所示㊂图11㊀工作面顶煤放出率变化Fig.11㊀Changes of top-coal recovery ratio为了协调好采煤机割煤㊁移架和放煤工序,同等割煤速度㊁同等产能情况下,顶煤弱化之前需要安排更多的放煤工参与放煤工作,这样降低了工作面的工效,而且顶煤的放出量也难以得到保障㊂针对坚硬顶煤的 悬臂 结构,选择深孔爆破弱化坚硬顶煤,减小悬臂顶煤破断长度㊁破坏坚硬顶煤 悬臂 结构,在现场得到了成功应用,为工作面高产㊁高效㊁安全开采提供了技术支持㊂5㊀结㊀㊀论(1)根据井下观测结果,利用弹性力学理论建立坚硬顶煤 悬臂 结构模型,并对其所受应力与上覆煤岩矿山压力和支架支撑力的关系进行理论解析;由千树塔3号煤层赋存条件和开采条件得到,支架后方悬臂顶煤主要发生拉破坏垮落㊂(2)结合实验室实验所测煤岩物理力学参数,利用PFC 2D 离散颗粒流分析软件,建立了浅埋坚硬特厚煤层综放开采数值分析模型㊂研究得到在工作面的向前推进和放煤工作的进行过程中,坚硬顶煤容易形成 悬臂 结构;当悬臂顶煤内部拉应力达到某值时,将发生拉伸破裂或离层;当切向应力达到某值时,悬臂顶煤会发生剪切滑动下沉㊂(3)不同的悬臂顶煤破断长度,对放煤空间内的顶煤块体能否顺利放出有着重要影响㊂当悬臂顶煤破断长度大于放煤口的相对尺寸时,容易堵塞放煤口,并且增加单架处理大块煤的时间;通过弱化降低坚硬顶煤的 悬臂 长度,能够降低放煤支架处理大块煤时间㊁提高坚硬顶煤的放出率,并在现场得到了成功应用㊂参考文献:[1]㊀王金华.特厚煤层大采高综放开采关键技术[J].煤炭学报,2013,38(12):2089-2098.Wang Jinhua.Key technology for fully-mechanized top coal caving with large mining height in extra-thick coal seam[J].Journal of Chi-na Coal Society,2013,38(12):2089-2098.[2]㊀毛德兵,姚建国.大采高综放开采适应性研究[J].煤炭学报,2010,35(11):1837-1841.Mao Debing,Yao Jianguo.Adaptability of long wall top coal cavingwith high cutting heigt [J].Journal of China Coal Society,2010,35(11):1837-1841.[3]㊀皮凯J P.厚煤层放顶煤开采的矿山压力研究[A].岩层控制与综采矿压译文集[C].北京:煤炭部矿山压力科技情报站综采分站,1985.[4]㊀于海湧.机械化放顶煤工作面顶煤破碎机理及放煤规律[D].北京:中国矿业大学(北京),1989.[5]㊀阎少宏,孟金锁,吴健.放顶煤开采顶煤分区的力学方法[J].煤炭科学技术,1995,23(12):33-37.Yan Shaohong,Meng Jinsuo,Wu Jian.Mechanical method of the top-coal division in top coal caving[J].Coal Science and Tech-nology,1995,23(12):33-37.563煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2016年第41卷[6]㊀靳钟铭,张惠轩,宋选民,等.综放采场顶煤变形运动规律研究[J].矿山压力与顶板管理,1992,9(1):26-31.Jin Zhongming,Zhang Huixuan,Song Xuanmin,et al.Study on rule of top-coal deformation and movement in fully-mechanized sublev-el caving face[J].Underground Pressure and Roof Management, 1992,9(1):26-31.[7]㊀王庆康,宋振骐,张顶立.综采放顶煤工作面顶煤破碎机理探讨[J].矿山压力,1989,6(2):27-33.Wang Qingkang,Song Zhenqi,Zhang Dingli.Invastigate on the top-coal broken mechanism in fully mechanized caving face[J].Underground Pressure,1989,6(2):27-33.[8]㊀康立军.长壁综放开采支架与顶煤相互作用关系研究[D].北京:煤炭科学研究总院,2000.[9]㊀史元伟.综放工作面围岩动态及液压支架载荷力学模型[J].煤炭学报,1997,22(3):31-36.Shi Yuanwei.Behaviour of rocks and mechanical model of loads on the powered supports in a fully mechanized sub-level caving face [J].Journal of China Coal Society,1997,22(3):31-36. [10]㊀王家臣,魏立科,张锦旺,等.综放开采顶煤放出规律三维数值模拟[J].煤炭学报,2013,38(11):1905-1911.Wang Jiachen,Wei Like,Zhang Jinwang,et al.3-Dnumerical simu-lation on the top-coal movement law under caving mining technique[J].Journal of China Coal Society,2013,38(11):1905-1911.[11]㊀左建平,赵洪宝,杨建立,等.大采高综放开采煤岩体冒落规律数值模拟研究[J].煤炭科学技术,2013,41(1):56-59.Zuo Jianping,Zhao Hongbao,Yang Jianli,et al.Analysis and studyon falling down law of coal and rock in high cutting fully mecha-nized top coal caving mining[J].Coal Science and Technology,2013,41(1):56-59.[12]㊀王国法,庞义辉.液压支架与围岩耦合关系及应用[J].煤炭学报,2015,40(1):30-34.Wang Guofa,Pang Yihui.Relationship between hydraulic supportand surrounding rock coupling and its application[J].Journal ofChina Coal Society,2015,40(1):30-34.[13]㊀陈忠辉,冯竞竞,肖彩彩,等.浅埋深厚煤层综放开采顶板断裂力学模型[J].煤炭学报,2007,32(5):449-452.Chen Zhonghui,Feng Jingjing,Xiao Caicai,et al.Fracture mechani-cal model of key roof for fully-mechanized top-coal caving in shal-low thick coalseam[J].Journal of China Coal Society,2007,32(5):449-452.[14]㊀徐芝纶.弹性力学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2006.[15]㊀索永录.综放开采大放高坚硬顶煤预先弱化方法研究[J].煤炭学报,2001,26(6):616-620.Suo Yonglu.Study of pre-weakened method on the hardthick-top-coal in fully mechanized caving[J].Journal of ChinaCoal Society,2001,26(6):616-620.663。

《2024年下保护层开采可行性技术研究》范文

《下保护层开采可行性技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的日益消耗,煤炭开采的难度和复杂性也在不断增加。

在煤炭开采过程中,保护层的开采是关键环节之一。

下保护层作为煤炭开采的重要部分,其开采的可行性技术问题成为了一个备受关注的研究课题。

本文将围绕下保护层开采的可行性技术展开研究,分析现有技术的优缺点,并提出改进方案。

二、下保护层概述下保护层指的是位于煤炭层下方的岩层或煤层,它对于保证煤炭的安全开采起着重要作用。

在煤炭开采过程中,下保护层的稳定性和安全性直接关系到矿井的安全生产。

因此,对下保护层的开采技术进行研究具有重要的现实意义。

三、现有下保护层开采技术分析目前,下保护层的开采技术主要包括机械开采、爆破开采和液压支护开采等。

这些技术各有优缺点,具体分析如下:1. 机械开采技术:该技术具有生产效率高、操作简单等优点,但在硬岩层和复杂地质条件下,机械设备的维护成本较高,易出现故障。

2. 爆破开采技术:该技术适用于硬岩层和复杂地质条件下的开采,能够快速破碎岩石,提高开采效率。

但爆破作业存在安全隐患,易引发矿井事故。

3. 液压支护开采技术:该技术通过液压支护设备对工作面进行支护,保证工作面的稳定性和安全性。

但该技术设备成本较高,对操作人员的技术要求也较高。

四、下保护层开采可行性技术研究针对现有下保护层开采技术的不足,本文提出以下可行性技术研究方案:1. 引入智能化开采技术:通过引入智能化设备和算法,实现下保护层的自动化、智能化开采,提高生产效率和安全性。

2. 优化爆破参数:针对爆破开采技术存在的安全隐患,通过优化爆破参数和作业流程,降低爆破对周围岩层的破坏,提高开采安全性。

3. 推广液压支护技术:在适宜的地质条件下,推广液压支护技术,通过液压支护设备对工作面进行支护,提高工作面的稳定性和安全性。

4. 加强人员培训:针对液压支护技术对操作人员技术要求较高的问题,加强人员培训和技术交流,提高操作人员的技能水平。

《2024年下保护层开采可行性技术研究》范文

《下保护层开采可行性技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的日益消耗,煤炭开采的难度和复杂性也在不断增加。

在煤炭开采过程中,保护层的开采是关键环节之一。

下保护层作为煤炭开采的重要部分,其开采的可行性技术问题一直是煤炭行业研究的热点。

本文旨在研究下保护层开采的可行性技术,为煤炭行业的可持续发展提供理论支持和技术指导。

二、研究背景及意义下保护层是指位于煤层下方的一定厚度的岩层,其开采对于煤炭资源的有效利用和矿井安全具有重要作用。

然而,由于下保护层地质条件复杂、开采难度大,传统的开采方法往往存在诸多问题,如资源浪费、环境破坏、安全风险等。

因此,研究下保护层开采的可行性技术,对于提高煤炭资源利用效率、保障矿井安全、促进煤炭行业可持续发展具有重要意义。

三、下保护层开采技术现状及问题分析目前,下保护层开采主要采用长壁式、短壁式和房柱式等方法。

然而,这些方法在应用过程中存在以下问题:一是资源浪费严重,二是环境破坏大,三是安全风险高。

其中,资源浪费问题主要表现在煤炭采出率低、煤矸石等副产品处理不当;环境破坏问题主要表现在地表沉陷、地下水污染等方面;安全风险问题则主要与矿井瓦斯、水害、火灾等灾害有关。

四、下保护层开采可行性技术研究针对下保护层开采存在的问题,本文提出以下可行性技术研究:1. 优化开采方法:根据矿区地质条件、煤层赋存状况等因素,选择合适的开采方法,如采用智能化长壁式开采方法,提高采出率,减少资源浪费。

2. 绿色开采技术:推广绿色开采技术,如水力采煤、充填开采等,减少对环境的破坏,降低沉陷和污染风险。

3. 安全保障技术:加强矿井瓦斯、水害等灾害的监测和预警,采用先进的支护技术和设备,提高矿井安全水平。

4. 数字化管理:运用数字化技术对矿区进行全面管理,实现资源利用、环境保护和安全生产的信息化、智能化。

五、实验研究与结果分析为验证下保护层开采可行性技术的有效性,本文进行了实验研究。

实验结果表明,通过优化开采方法、推广绿色开采技术和安全保障技术等措施,可以显著提高煤炭采出率,减少资源浪费和环境破坏,降低安全风险。

承压水下特厚煤层分区段综放开采技术

承压水下特厚煤层分区段综放开采技术
刘思利
【期刊名称】《中州煤炭》
【年(卷),期】2015(000)005
【摘要】为避免特厚煤层综放开采条件下上覆承压含水层的水溃入工作面,提高开采上限,增加煤炭采出率,针对1101工作面地质条件和开采技术条件,采用理论计算的方法,研究了2种不同采放工艺和参数条件的工作面安全开采可能性及煤炭采出率.对特厚煤层不同开采技术条件导水断裂带高度和防水煤煤(岩)柱尺寸进行了预计,提出了工作面倾向分区段放煤的概念.研究结果表明:沿工作面倾斜方向上进行调高开采的方式,可以达到顶板承压水层和导水断裂带之间的安全隔离煤(岩)柱高度要求的目标,同时可以达到煤炭资源的充分回收,实现了煤柱的合理留设和煤炭采出率的提高.
【总页数】4页(P52-54,57)
【作者】刘思利
【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590
【正文语种】中文
【中图分类】TD823.83
【相关文献】
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近距离巨厚坚硬岩层下厚煤层开采顶板的破断失稳机理及控制研究

Fra bibliotek一、引言
我国是煤炭生产大国,煤炭资源丰富。然而,随着开采深度的增加,采场条 件变得更加复杂,其中近距离巨厚坚硬岩层下开采厚煤层尤为突出。在这种条件 下,顶板的稳定性问题成为威胁生产安全的重要因素。因此,研究近距离巨厚坚 硬岩层下厚煤层开采顶板的破断失稳机理及控制措施具有重要的理论和实践意义。
二、近距离巨厚坚硬岩层下厚煤 层开采顶板的破断失稳机理
实验过程、结果及分析
为了验证本次演示提出的巷道围岩控制方案的可行性,进行了现场实验。实 验过程中,对顶板破断动态进行实时监测,当监测到破断迹象时,立即采取控制 措施,如调整采煤机的工作参数,以减轻对巷道围岩的破坏。实验结果表明,该 控制方案在降低顶板破断对巷道围岩的破坏方面具有显著效果。与其他相关研究 进行对比,本次演示提出的控制方案具有更高的实用性和有效性。
8、建立完善的应急预案:针对可能发生的顶板破断失稳等紧急情况,建立 完善的应急预案。明确应急响应流程和责任人,确保在紧急情况下能够迅速采取 措施,减少事故损失。
9、开展国际合作与交流:与国际同行开展合作与交流,引进先进的技术和 管理经验,提高我国在近距离巨厚坚硬岩层下厚煤层开采顶板控制方面的水平。 通过联合研究、技术交流等活动,推动我国在该领域的发展和创新。
当发生覆岩破断失稳时,可能会引发一系列采动损害。例如,地表塌陷、山 体滑坡和泥石流等都可能由覆岩破断失稳引发。这些采动损害不仅会对周边环境 造成严重影响,还可能危及工作人员的生命安全。因此,采取有效的控制措施至 关重要。
综上所述,厚煤层大采高综采采场覆岩破断失稳控制研究对提高煤炭开采效 率、减少采动损害具有重要意义。在未来的研究中,应进一步采煤机设计、巷道 布置、工作面参数选择等方面的研究,为控制覆岩破断失稳提供更多有效的措施 和技术支持。也需地表塌陷、山体滑坡等采动损害的防治措施,以保护周边环境 和工作人员的安全。
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特厚坚硬岩层组下保水采煤技术分析
作者:贺京华
来源:《科技风》2017年第13期

摘要:随着我国煤炭产业不断发展,开采规模也日益扩大,不过在开采煤炭的过程当中对
于环境的影响也很严重,特别是对水资源所造成的不良影响不得不引起我们的重视,这严重影
响了我国经济和社会环境和谐发展的局面。因此保水采煤技术就是为了避免采煤现场出现突水
的现象被广泛应用,成为了采煤工程中专家们重点研究的问题。本文着重分析了特厚坚硬岩层
组下的特殊地质环境条件,从而探讨在此条件下的保水采煤技术。

关键词:特厚坚硬岩石;保水技术;采煤技术
一、特厚坚硬岩层组下的特殊地质环境条件
特厚坚硬岩层组的显著特点是地区的水文信息比较复杂,容易操作不当导致突发性水害意
外事故发生,或者出现水资源流失造成环境破坏,目前有很多的开采区的地理环境有特厚的坚
硬岩层,没有稳定的粘土隔水层结构,在井田内的各系当中也会有冲积层存在,组成它们的主
要是砂砾。

二、保水开采技术研究现
保水开采技术主要内容是:地质基础的保水开采、实验模型的研究和研究采煤具体方案和
施工。对于地质基础的保水开采的研究就是要尽量避免大量突水和泉水的干涸;要求开采过程
不过当地环境造成破坏,不影响植被的生长。

(一)特厚坚硬岩层组下保水开采技术要点
1)首先需要注意开采途径。针对当地开采区域的特殊地质环境选择科学合理的保水开采
途径,同时合理选择开采区域以及对防水煤柱留设,主要的开采施工现场要合理选择不存在含
税的煤层区域,这个区域可直接进行保水开采工作。

2)其次对于含水及隔水层,隔水层区域厚度有限,此区域采取保水开采措施尤为重要,
然后方可对此区域进行合理开采,若是已经进行开采工作了要及时做出应急对策,尽可能地避
免地下水源遭到破坏。

3)在对防水煤柱留设的时候,要将钻孔冲洗液当做主体从而进行保水GIS的研究工作。
然后水开采方式,将倒水裂隙带的高度缩小加上底板加固的技术方法,使倒水裂隙带的影响不
会到达水体部位。

(二)在开采过程中工作面配套设备及主要参数
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选用实用性强的设备是开采工作顺利开展的重要条件。如下表。
选用高强度的液压支架,可以对顶板局部运动过程进行良好的控制,在长壁开采过程当中
保证有足够的初撑力能有效控制剪切破断最先开始于采空区侧,这样避免工作面顶板发生台阶
下成的现象。针对具体的开采要求,工作面选择大功率使用可靠性高的重型设备配套工作,快
速推进开采工作的进程。

三、特厚坚硬岩层组下的保水采煤技术的应用
(一)特厚坚硬岩层组下的充填膏体技术
充填膏体技术具有的优点是:安全环保、采出率高、广泛选择材料等,在将煤层采出之后
冒落顶板之前进行填充膏体。

(二)特厚坚硬岩层组下的隔水关键层技术
而隔水关键层是指最后穿透的关键层,也是最终需要人员进行阻隔的岩层。开采区域的各
岩层都具有不同的特性,隔水性能也有所不同,这个技术采用贯穿裂隙或者制造天然通道的方
法而来,主要有四个步骤:隔水关键层的位置判断、对其结构进行判断和控制、判断渗流稳定
情况、控制渗流的突变通道。

(三)特厚坚硬岩层组下的砂置换开采技术
砂置换开采技术是指利用机械将待开采区的沙运到采空区,从而达到置换目的。
(四)特厚坚硬岩层组下的超高水材料填充技术
这项技术的最大作用在于可以最大程度地降低固体粉料的使用量,主要利用渗水程度高达
95%以上的ZKD型高水速填充材料。

(五)特厚坚硬岩层组下的条带开采技术
这种技术工作原理是相间开多个煤层形成条带,而覆岩支撑要保留专门的煤层条带。优缺
点明显,优点是有效控制覆岩过分移动,缺点是资源浪费、产出率不高等问题,在实际的开采
施工中的应用往往受到局限。

(六)特厚坚硬岩层组下的刀柱式填充技术
刀柱式填充技术多应用于保护含水层和地表层深陷区域,先要对煤房资源进行回采,然后
通过管道填充采空区指导填满煤房,然后再利用后退时技术进行回采和煤柱填充,进行的越早
效果越好,最后一次采用长壁来进行回采。
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(七)特厚坚硬岩层组下的类似膏体物的填充技术
类似膏体物主材制作材料是工业废渣或者钢炉渣等经过适当研磨加工并且添加催化剂进行
化学反应而形成的一种粉状胶结剂。优点有:高流动相、较好的填充度、不脱水等,在实际应
用中算是较为理想的技术手段。

四、总结
综上所述,在特厚坚硬岩层组下进行透彻的地质分析,研究并且灵活使用各种保水采煤技
术,将有效促进保水采煤技术在煤炭行业中的应用,它的广泛应用将煤炭生产过程中的水资源
严重破坏的问题有效解决,达到安全环保的绿色生产理念,从而构建和谐社会。

参考文献:
[1]孙红明,孙华超,洪涛.保水采煤技术在神东矿区的应用前景分析.科技致富向导.2011,
(5):118120.

作者简介:贺京华(1978),男,山西下化人,本科,中级工程师,研究方向:煤矿技术
管理。

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