近距离煤层群上行开采裂断拱演化规律及数值模拟

近距离煤层群上保护层开采防突优化设计

近距离煤层群上保护层开采防突优化设计 发表时间：2019-07-26T15:44:04.333Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：冯云浩 [导读] 摘要：近年来，国家经济发展十分迅速，对煤矿资源的需求也在不断增加，则这对煤矿开采工作也提出了更好的要求。 中煤昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿山西晋中 045300 摘要：近年来，国家经济发展十分迅速，对煤矿资源的需求也在不断增加，则这对煤矿开采工作也提出了更好的要求。在煤矿开采中，煤矿的瓦斯灾害是比较常见的，往往会造成大量的人员安全事故，对矿产的正常顺利开采也会造成很大的影响，因此，这就需要煤矿保护层的开采防突具有良好的效果，下面，本文就针对近距离煤层群上保护层效果进行分析，并对其开采防突进行优化设计，希望对类似开采防突具有参考作用。 关键词：近距离煤层群；保护层；开采防突；优化设计 1.开采保护层防突概述 在煤矿区域的防突措施中，主要是对保护层开采以及煤层的瓦斯预抽来实现的。如果煤层具有的透气性比较低，对其煤层实施常规性的抽采，其效果往往是不理想的，且钻孔瓦斯的浓度表现出下降十分快、瓦斯的流量也出现迅速的衰减，同时预抽的周期也是比较长的。在本案例突出煤层中其一般松软性煤层类型，其煤坚固性的系数在0.2-0.4的范围内，在实施封孔处理后，其孔壁的周围煤体具有的应力会重新进行分布，此过程往往会导致塌孔现象的发生，且这也是导致钻孔瓦斯的流量出现急剧下降主要的原因。借助水力冲孔的试验进行研究得知，钻孔的周围煤体出现充分垮塌且其应力的释放范围比较大的化，瓦斯抽采的流量和常规的钻孔相比是提高了3-5倍的。其保护层开采防突原理和水力的冲孔原理是比较相似的，均为借助一定范围煤体卸压对煤层的透气条件进行改善，来实现对瓦斯的流量增加，则在具有良好保护层的开采条件情况下，要先选择保护层开采来对区域实施防突[1]。 2.近距离煤层群上保护层开采防突优化设计 2.1矿井煤层其开采的保护层条件分析 本文中对一平硐煤进行分析，在其矿井的范围内，其可采的煤层是2、3和5 煤，且3和5煤是主要的采煤层，而2煤是能够对其局部实施可采的，且2、3和5煤它们具有平均的厚度是0.83、1.62、2.40 m。此矿井整体的构造呈现出不对称性向斜的状态，且其东南翼部分煤层具有倾角是比较缓的，于10°-25°的范围内，而西北翼的煤层倾角是比较陡的，于25°-70°的范围内。此煤矿地质的构造也呈现出复杂性特点，其中5 煤是分支发育状态，且其3和5 煤层具有普遍合槽情况，自建矿开始，在5煤中一共出现有36次突出情况，且其分支的突出情况有30次，而合槽的突出有5次发生。矿井2 煤与3 煤中是没有突出危险的，而5 煤存在突出的危险。和地勘钻孔的资料以及生产过程揭露情况进行结合分析，在25采区中2煤是不可采的，且3 煤和 5煤的平均有17 m间距，其层间距具体等值线情况如下图1表示。本文中保护层实施开采进行防突优化的试验，都于25采区内实施开展。 图1 矿井25采区内3和5煤其层间距的等值线情况（单位m） 2.2保护效果考察 和矿井的实际情况进行结合，选择于2551的工作面底板其抽放巷的中部位置、2553的工作面底板其抽放巷的中部位置施工测压的钻孔以及抽采的钻孔等，并对抽采的浓度、抽采流量和影响半径变化的情况进行考察。在抽采中，煤层的透气性相关条件对抽采的效果有着很大的影响，若煤层的地质构造比较复杂，其煤体的应力状态没有改变，则透气性往往是比较差的，而通过对保护层开采能够有效的对此情况进行改善，特别是对近距离的保护层进行开采中，效果更好[2]。 本文中对比2组的钻孔情况，这2组存在5压力的测试孔以及1抽采孔情况，其钻孔全部都是通过平行实施布置的，且其间距为1 m，在对其测压结果呈现出良好稳定性后，对其施工抽采的孔借助并联网实施抽放，同时还要对其压力以及抽采孔具有浓度与流量实际变化的情况实施准确的观测。按其照测试结果得出，在其2551的工作面其底板位置，其抽放巷位置钻孔内具有瓦斯的实际浓度呈现出较快衰减情况，进行30天的抽采工作后其衰减到了33%，且其下降幅度已经超过了60%。由于其2553的工作面其底板位置，抽放巷部位钻孔受到了其上部采空的区域影响，其煤岩具有的应力存在变化，进而造成其裂隙呈现扩张现象，而其瓦斯具有的浓度以及流量呈现变缓衰减的情况，其具有总流量值同2551的钻孔相比较，已经提升至2.1倍，按照最终的考察结果得知，在对保护层实施开采后，其抽采对半径影响由原来3m而增加到了5.2 m。 2.3矿井防突措施优化设计 在对其保护层的开采效果进行考察后，其矿井把3煤当作5煤保护层的开采是具有不错保护的效果的，而此前矿井主要以底板的穿层钻孔来对5煤瓦斯进行预抽当作区域防突的措施。则在3煤的厚度对开采条件满足下，要先把其当作5煤保护层实施开采，且还要对5煤内瓦斯实施预抽处理。在对其近距离的煤层群实施保护层的开采中，其保护层的工作面具有瓦斯的涌出量主要是来自本煤层内以及被保护层内，在完成其被保护层的卸压处理后，则瓦斯就会朝其保护层的工作面实际涌出的量通过其排放率来表示，此值和煤层的间距以及倾角等存在密切关联。当其层间距为10-15 m范围内时，其下部的被保护层能够解吸瓦斯自然情况下的排放率超过了80%，若没有对瓦斯进行钻孔来抽采处理，则很容易就可能导致其上部的保护层于开采中其工作面出现瓦斯的超限情况[3]。 通过穿层钻孔来对煤层瓦斯进行抽采，要保证其孔间距具有良好合理性，对间距进行缩小尽管可降低瓦斯沿着其顺层裂隙而进入到钻孔沿程的阻力值，但是却对工程量造成了加大，而如果其孔间距过大存在的话，就会对其抽采的效果造成影响，并不能实现消突效果。在通过对保护层实施开采后，进而来对抽采的影响半径实施测定，为了避免产生抽采的盲区，要按照下图 2所示的原理进行钻孔的布置，也就

近距离突出煤层群瓦斯综合治理技术探究

近距离突出煤层群瓦斯综合治理技术探究 发表时间：2017-12-18T15:33:47.267Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第19期作者：苏庆礼刘海军陈童[导读] 本文以某煤矿为例，就该煤矿近距离突出煤层中瓦斯的综合治理方式进行了分析。 贵州毕节市大方县绿塘煤矿有限责任公司贵州毕节 551604 摘要：近年来，随着经济的发展，对煤矿的需求越来越大。然而煤矿生产中的安全威胁因素也越来越多，瓦斯威胁是煤矿生产中的主要安全威胁因素。本文以某煤矿为例，就该煤矿近距离突出煤层中瓦斯的综合治理方式进行了分析。关键词：煤矿；突出煤层；瓦斯；综合治理方法 1 离上保护层瓦开采概述 保护层工作面开采后，采空区顶底板煤岩体发生破坏、移动和变形，引起煤岩应力场与裂隙场的重新分布，对开采层周围的煤层（包括突出煤层在内）和岩层产生采动影响，尤其是近距离煤层群保护层开采后，由于层间距很小，保护层与被保护层之间的部分岩石裂缝是垂直层面的，离保护层一定距离内，这些裂缝能彼此贯通，直至与保护层采空区连通，提供了解吸瓦斯涌向保护层开采空间的通道。同样，在被保护层回采过程中，采空区岩层的裂隙与保护层采空区沟通，为保护层采空区内积聚的瓦斯涌向被保护层采空区提供通道。 2 煤层概况 某矿是生产矿井之一，可采煤层3层，自上而下分别为6、7、8号煤层，6号煤层不稳定，目前开采7、8号煤层，均具有突出危险。7号煤层平均厚1．1m，埋深451m时测定煤层原始瓦斯压力1．62MPa、煤层原始瓦斯含量19．49m3/t，开采期间一次最大突出强度为59t/次、平均突出强度为7．47t/次；8号煤层平均厚2．5m，埋深456m时测定煤层原始瓦斯压力2．90MPa、煤层原始瓦斯含量19．6m3/t，开采期间一次最大突出强度为1408t/次、平均突出强度为476．33t/次。7、8号煤层平均间距8m，层间岩性多为较软弱的粉砂岩或砂质泥岩，煤层松软（平均普氏系数0．4），透气性差（渗透率低于0．001×10-3μm2）。矿井以突出危险性相对较弱的7号煤层作为上保护层先行开采，平均煤层倾角6°，保护层采用对拉工作面布置，倾斜长壁仰斜法采煤，全部垮落法管理顶板，在保护范围内后续开采8号煤层。 3 近距离上保护层瓦斯综合治理措施 3.1 煤矿保护层水力压裂增透技术 为了提高7号煤层透气性，实现大面积卸压增透，改善保护层瓦斯预抽效果，打通一矿采用了顺层水力压裂增透技术增加保护层工作面煤层透气性。该项技术的增透原理为：通过向煤层施工顺层水力压裂钻孔并封孔，利用乳化泵将高压水注入钻孔，克服最小地应力及煤体抗拉强度，使煤体原生裂隙及次生裂隙沿弱面不断扩展、延伸，增加裂隙的空间体积及裂隙之间的连通性，从而形成一个相互交织的多裂隙连通网络，煤层透气性系数大幅增加。研究表明，煤层条件一定时，注水压力和注水量是影响煤体裂隙起裂和延展的主要因素，而压裂钻孔的封孔深度又是决定注水压力大小的关键因素，封孔深度与注水压力成正比。 3.2 保护层顺层钻孔下套管预抽技术 采用水力压裂技术增加煤层透气性后，在保护层工作面两巷按照间距2．75~5．50m施工直径94mm的顺层平行钻孔预抽煤层瓦斯，由于煤层松软，容易塌孔，成孔率低，钻孔利用时间短，采用钻孔全程下套管技术保障抽采时间及抽采效果。根据多个工作面的试验应用，确定了套管选用直径32mm的抗静电阻燃PVC管，管体上按照孔间距200mm布置4排直径10mm的筛孔，单管长度1．5m，管间采用丝扣连接。下套管抽采施工工艺流程为：钻进→吹孔→下套管→固定套管→撤钻杆→封孔→接抽。采用水力压裂增透及钻孔全程下套管技术后，顺层钻孔预抽煤层瓦斯达标时间由原来的10个月缩短至7个月，实现了快速抽采消突，改善了工作面接替紧张局面。在工作面回采时，处于工作面前方卸压区内的顺层钻孔继续进行边采边抽，减少了落煤瓦斯涌出量。 3.3 被保护层预抽、卸压抽、残抽技术 保护层回采后，其下伏底鼓断裂带内的被保护层卸压瓦斯将沿着层间裂隙大量涌入保护层工作面，造成保护层工作面瓦斯涌出量增大，回风隅角超限频繁，涌入至保护层工作面的瓦斯量与被保护层瓦斯含量成正比。为了减少被保护层瓦斯涌入、缓解工作面通风压力，在煤系地层底部茅口灰岩内布置与保护层工作面两巷相重叠的瓦斯抽采巷道，在其内布置上向穿层网格钻孔抽采被保护层瓦斯（图2）。钻场间距为10m，每个钻场施工8个钻孔，钻孔终孔于8号煤层顶板0．5m，钻孔直径75mm，封孔深度不小于5m。 3.4 顶板高位钻孔抽采技术 受采动影响，采空区上覆岩层在垂直方向上划分为垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，裂隙带内裂隙发育，是上邻近层与采空区瓦斯聚集的主要场所，受瓦斯上浮特性及通风负压影响，裂隙带内的瓦斯将经过工作面回风隅角进入回风流，时常造成回风隅角瓦斯超限事故。为此，在回风巷迎着工作面推进方向施工顶板高位钻孔进入裂隙带，抽采上邻近层和采空区部分瓦斯，改变瓦斯流动方向，减缓回风隅角瓦斯超限问题。 3.5 工作面“U型+尾排”通风方式 在采取了邻近层、本煤层瓦斯综合抽采措施并满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》要求的前提下，受薄煤层工作面通风能力以及煤壁、落煤、采空区瓦斯涌出影响，工作面回风隅角仍然存在瓦斯超限问题。分析认为，进入到“U”型通风工作面的风流可分为2个部分：一部分直接穿过工作面进入回风巷；另一部分则漏入采空区并掺混了采空区瓦斯后逐渐返回到工作面，最后经过回风隅角流入回风巷。而回风隅角成为采空区瓦斯运移的必经之路，加之通风不畅易形成涡流区，易造成瓦斯超限。为了治理回风隅角瓦斯超限，研究应用增加风流漏风汇的方法，增设瓦斯尾排通道，构成工作面“U型+尾排”通风方式，利用导风设施将回风隅角高浓度瓦斯引排至尾排通道。 4 结语 根据对近距离突出煤层群上保护层开采瓦斯治理难点的分析，制定了以快速消突和防止瓦斯超限为思路的瓦斯综合治理技术体系。通过采取本煤层水力压裂增透、顺层钻孔全程下套管护孔、穿层网格钻孔抽采、高位钻孔抽采、“U型+尾排”通风方式，可快速消除保护层突出危险，防止回风隅角瓦斯超限事故，强化被保护层瓦斯抽采。参考文献

矿井采空区防治水方案及安全技术措施

矿井采空区防治水方案及安全技术措施 为进一步加强煤矿防治水工作，有效防止水害事故发生，结合我矿实际，特制定本矿井采空区防治水方案及安全技术措施。 一、矿井概况 海湾煤矿位于陕北侏罗纪煤田神北矿区海湾井田内。井田内除海湾煤矿外，还有内蒙古伊泰集团有限公司神木二道峁煤矿（已关闭）、神木县孙家岔镇阳崖煤矿、神木县孙家岔后塔煤矿（已关闭）、神木县孙家岔镇大湾煤矿、神府经济开发区王才伙盘煤矿等国有、地方小煤矿（见矿权设置示意图）

二、矿井及周边老窑水分布状况 海湾煤矿2012年6月前，主要开采5-2煤层，2012年6月后计划开采4-2煤层，目前处于4-2煤层的开采阶段。但是井田范围内及其周边生产小矿12个，主要开采的煤层以2-2煤层、3-1煤层、4-2煤层、5-2煤层（表1-1、图1-2），经长期的开采已经形成大面积的老空区。3-1煤层、4-2煤层、5-2煤层采空区基本上已经大面积积水，积水深度一般在0.4～0.7m左右。 表1-1 海湾井田及其周边小矿开采煤层统计表 5-2煤层采（老）空区，井田范围内自身开采的采空区主要位于井田南部，周边小矿开采的范围主要位于井田东南部以外的三道峁、燕家塔和神广煤矿井田范围内，总积水面积2647244.40m2，总积水量178846.88～312982.04m3（表1-2、图1-3）。 表1-2 海湾井田及其周边小矿5-2煤层采（老）空区积水统计表

三道峁煤矿427440.49 0.40 0.70 170976.20 299208.34 燕家塔煤矿447117.21 0.40 0.70 159711.07 279494.37 神广煤矿233574.06 0.40 0.70 93429.62 163501.84 海湾一井1539112.64 0.40 0.70 615645.06 1077378.85 总计2647244.40 0.40 0.70 178846.88 312982.04 图1-3 海湾井田及其周边小矿5-2煤层采（老）空区积水范围示意图4-2煤层老空区积水主要位于哈特兔、大湾和后塔煤矿井田范围内，总积水面积1395421.38m2，总积水量558168.55～976794.97m3（表1-4、图1-4）。 表1-4 海湾井田内4-2煤层采空区积水统计表 井田名称积水面积（m2）积水深度（m）积水量（m3）

煤矿采空区管理制度

gggggg有限公司pp县ll镇tp煤矿 采空区管理制度 编制：通防科 提交时间2017年3月

tp煤矿采空区管理制度 按照《煤矿安全规程》规定要求，做好采空区的管理，可以有效的杜绝顶板事故，防止煤层自燃发火，结合本矿实际，特制定本制度： 一、采空区的顶板管理 采空区的顶板处理方法大致分为四种：跨落法、煤柱支撑法、缓慢下沉法和充填法。根据本矿煤层特点和顶板岩性特征，采用自然跨落法。 （一）组织和措施 对采空区顶板管理要做到组织落实，责任明确。 1、矿成立顶板管理领导小组，矿长担任组长，生产副矿长和采掘队长是顶板管理的管理员，必须对本部门的顶板管理工作负责。 2、矿总工程师和生产技术科要对顶板管理的技术工作负责，及时组织制定顶板管理方案和安全措施，跟班干部和通防部门的人员要树立高度的责任感和使命感，严格按技术规程和安全措施进行检查。 3、对采煤工作面的顶板管理，应相应的采取各种措施，要主动采取人工强制放顶的顶板管理方法，把顶板控制住，防止突发性顶板事故发生。 4、对采空区顶板隐患要实行分段空间管理，对整个工作的质量和安全责任，各单位都要落实到个人，做到事事有人管，彻底消灭安全隐患。

5、配备专门的观测人员，利用观测设备对顶板进行监测，并做好记录，掌握顶板运动变化规律。 6、采煤工作面的顶板管理要遵循其原则要求，进行工作面的顶板管理方案设计，必须制定工作面顶板管理工程质量标准及相应的验收、检查制度和特殊条件下的顶板管理技术措施，认真组织好工作面顶板事故分析，改进顶板管理。 7、加强采空区顶板管理基础工作，强化现场管理。 （1）采煤工作面按质量标准的要求作业，保持良好的工作环境，要坚持执行班组长负责本班工程质量检查验收责任制。 （2）加强顶板的管理。采煤工作面必须严格执行“敲帮问顶”制度，并收集一定的顶板管理的依据，提高顶板管理的科学性。 （3）顶板管理的工作重点要放到井下现场，顶板管理小组要深入井下现场细致调查，认真研究，写出细致而切实可行的顶板管理措施，并严格遵照执行。 （4）处理采空区顶板时，顶板小组成员现场指挥，专人负责检查，使顶板管理的薄弱环节得到加强。 （5）进行人工强制放顶时，每次放顶都要有经研究确定的详细而切合实际的会议纪要和放顶方案，有安全措施和避灾路线说明及避灾线路示意图，有各区段、各专业的负责人，有井口总指挥，有明确的起爆地点和起爆时间，有防灾的措施，有灵敏可靠的监测手段，使整个放顶工作有条不紊、安全可靠，及时消除顶板给我们安全生产带来的隐患。

100-近距离煤层群开采在不同宽度煤柱中的能量分布

近距离煤层群开采在不同宽度煤柱中的能量分布 姜鹏飞,林　健,张　剑,刘　勇 (天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013) [摘　要]　以汾西矿区近距离煤层群开采为背景,采用F L A C 3D 有限差分程序计算分析了煤层回 采在不同宽度煤柱条件下顶底板煤岩体中的能量分布情况。研究结果表明,煤柱内部及下部煤层中能量集中程度大于岩层中能量集中程度;随着煤柱宽度的增加,煤柱及底板煤岩体能量集中系数逐渐减小,但能量分布范围增大;煤柱宽度对煤柱内部及下部煤岩体能量分布均匀程度有较大影响。研究成果在汾西矿区柳湾煤矿得到了现场验证和应用。 [关键词]　近距离煤层群;能量集中;均匀程度;数值模拟 [中图分类号]T D 822.3 [文献标识码]A [文章编号]1006-6225(2011)01-0052-03 E n e r g y D i s t r i b u t i o no f C o a l P i l l a r s w i t h D i f f e r e n t -w i d t hi nMi n i n g C l o s e C o a l S e a m s J I A N GP e n g -f e i ,L I NJ i a n ,Z H A N GJ i a n ,L I UY o n g (C o a l M i n i n g ＆D e s i g n i n g D e p a r t m e n t ,T i a n d i S c i e n c e ＆T e c h n o l o g yC o .,L t d ,B e i j i n g 100013,C h i n a ) A b s t r a c t : B a s e d o nm i n i n g c l o s ec o a l -s e a m s o f F e n x i m i n i n g a r e a ,e n e r g y d i s t r i b u t i o n o f c o a l a n dr o c ku n d e r d i f f e r e n t p i l l a r w i d t h i n m i n i n g w a s a n a l y z e d b y a p p l y i n g F L A C 3 D .R e s u l t s s h o w e d t h a t e n e r g y c o n c e n t r a t i o n d e g r e e o f i n n e r a n d b e l o wo f c o a l p i l l a r w a s l a r g e r t h a nt h a t o f r o c k .Wi t h c o a l p i l l a r w i d t hi n c r e a s i n g ,e n e r g y c o n c e n t r a t i o nc o e f f i c i e n t o f c o a l p i l l a r a n df l o o r d e c r e a s e dg r a d u a l l y ,b u t e n e r g y d i s t r i b u t i o n r a n g e i n c r e a s e d .C o a l p i l l a r w i d t hw o u l d i n f l u e n c ee v e nd e g r e e o f e n e r g yd i s t r i b u t i o ni nc o a l p i l l a r a n db e l o wc o a l a n d r o c k b o d y .T h e r e s u l t s w e r e p r o v e da n d a p p l i e d i n L i u w a nC o l l i e r y o f F e n x i m i n i n g a r e a .K e yw o r d s :c l o s e c o a l -s e a m s ;e n e r g y c o n c e n t r a t i o n ;e v e nd e g r e e ;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n [收稿日期]2010-09-14 [基金项目]国家科技支撑计划项目(2008B A B 36B 07);天地科技股份有限公司科技发展基金(青年技术创新):基于地应力测量的煤矿区域应力的反演计算(T Z -J J -09-K C-3);天地科技股份有限公司研发项目(T Z-G Y-2010-K C -6)[作者简介]姜鹏飞(1984-),男,四川三台人,硕士,从事岩石力学与巷道支护技术等方面的研究工作。 1　概述 近距离煤层群在我国分布非常广泛,储量庞 大。以汾西矿区为例,共有9对主力矿井,有近距离煤层群开采的矿井有水峪煤矿、柳湾煤矿、高阳煤矿、中兴煤矿、河东煤矿和贺西煤矿。水峪煤矿开采9号煤层和10号-11号合并煤层。间距大约1m 左右,均为主要开采煤层。柳湾煤矿主采9号、10号和11号煤层,9号煤和10号煤层间距离大约1.3m ,10号煤和11号煤层间距离大约1.2m 。贺西煤矿主采3号和4号煤层,煤层间距基本都在5m 上下,属于近距离煤层群开采。 煤层开采引起回采空间围岩的变形和应力重新分布,在回采空间周围的煤柱上形成集中应力。煤柱发生变形或破坏,从而引起煤柱内部的能量场发生改变,在煤柱内部及附近煤岩体内形成能量集中。尤其上部煤层回采后所形成的残留煤柱中的能量集中将会向下部煤岩体中传递,从而引起下部煤岩层内的能量改变。 由于矿区煤层的厚度及各煤层的间距由沉积环 境和长期的地质变化所形成,无法改变,大多数条件下只能改变煤柱的宽度来选择巷道布置的位置。因此,研究不同宽度煤柱内部的能量分布特征及在下部煤岩体中的能量传递规律,对于掌握下部煤岩层巷道的矿压显现特征,确定下部煤岩层巷道的合 理位置和支护参数选择具有一定的指导意义[1-4] 。本文以汾西矿区近距离煤层群开采为背景,针对近距离煤层群开采在留设不同宽度煤柱条件下建立数值模型,通过F L A C 3D 数值模拟的方法,研究在不同宽度煤柱下,煤层回采在煤柱顶底板煤岩体中的能量分布规律。2　力学模型及计算参数 根据汾西矿区各矿井近距离煤层群开采深度,数值模型中选取所采煤层埋深为300m ,厚度为2m ,分别模拟煤柱宽度为12m ,15m ,20m ,25m ,30m 和35m 情况下,煤柱及顶底板煤岩体的能量分布情况。数值模型如图1。 数值计算选用应变软化本构模型,三维模型的边界条件为:四周采用铰支,底部采用固支,上部 第16卷第1期(总第98期) 2011年2月 煤　矿　开　采C o a l m i n i n g T e c h n o l o g y V o 1.16N o .1(S e r i e s N o .98) F e b r u a r y 2011 DOI :10.13532/j .cn ki .cn11-3677/td .2011.01.015

近距离薄煤层条带开采引起地表变形模拟分析

近距离薄煤层条带开采引起地表变形模拟分析 王传团1，2，潘志存2，张学豪2 （1．中国矿业大学资源学院，江苏徐州221008；2．济宁市金桥煤矿，山东济宁272200） 摘要近距离薄煤层条带开采是“三下”开采中控制覆岩移动变形和地表沉陷的有效方法之一，提高煤炭资源回收率，同时减少煤矿开采对矿区环境、地表破坏的影响，具有重要的理论意义和应用价值。本文采用数值模拟方法研究了近距离薄煤层条带开采引起的地表变形特征，结果表明：当采出率为50%时条带方案选取采40m留40m时最为合适。 关键词近距薄煤层条带煤柱数值模拟地表变形 中图分类号TD325+．2文献标识码A Simulation Analysis of Surface Deformation by Strip Mining in the Short－Distance Thin Coal Seam Wang Chuan－tuan1，2，Pan Zhi－cun2，Zhang Xue－hao2 （1．School of Resource and Earth Science，China University of Mining and Technology，221008；2．JinQiao Mine，JiNing，272200）Abstract The strip mining in short－distance thin coal seam is one of the effective methods controlling displacement deformation of overlying strata and surface subsidence in coal mining under buildings and railroads and water bodies．The method has a great theoretical significance and application value by increasing recovery rate of coal resources and cutting down the effect of coal mining on environment and surface of mining area．The numerical simulation method is adopted to study the surface deformation characteristics by the strip replacement mining in short－distance thin coal seam．Such conclusions are drawn as follows：the strip project of forty meters mining with forty meters reserving is quite suitably selected while half of mining rate． Key words short－distance thin coal seam strip coal pillar numerical simulation surface deformation 中国2010年煤炭规划产量为25亿t，2020年为28亿t，煤炭将长期是中国的主要能源［1］。据不完全统计“三下”压煤量达140亿t，仅全国建筑物下压煤量就达87．6亿t，占“三下”压煤总量的63．5%［2］。鉴于条带开采在解放“三下”压煤中的重要作用，国内外学者对条带开采技术进行了大量的研究。如条带开采地表移动机理和规律［3，4］、条带开采地表移动和变形预计方法和预计参数［5，6］、条带煤柱稳定性［7，8］、条带开采优化设计［9］等。条带开采由于能有效地控制地表沉陷，保护地面建（构）筑物和生态环境，一般不增加或较少增加吨煤生产成本，而且有利于安全生产，生产管理也不复杂。因此，深入研究作为“三下”采煤重要技术措施的条带开采无疑对解放“三下”压煤具有重要意义。为此本文拟采用FLAC3D软件对近距离薄煤层村下条带开采方式所引起的地表变形情况进行研究分析。 1数值模拟 1．1计算模型的确立 根据某煤矿所处区域的实际地质条件，建立倾斜方向长度为600m（X方向），走向方向长度为700m（Y 方向）及垂直方向长度为374m（Z方向）的三维计算模型，即三维计算模型大小为600?700?374m，模型共有258600个单元，273128个节点。为了提高计算精 *收稿日期：2011－09－22 作者简介：王传团（1970－），男，1994年毕业于中国矿业大学采矿工程系。现任济宁市金桥煤矿总工程师，现攻读中国矿业大学资源学院矿业工程硕士，曾在国内知名刊物发表论文数篇。曾获得省部级科技成果一、二、三等奖多项。度，工作面周围网格进行加密处理，其他部分网格成发散状，如图1所示。模型的两侧面（水平方向）采用水平位移约束，模型底面采用垂直方向及水平方向位移约束，模型上部边界为地表，因此采用自由面 。 图1计算区域内模型网格划分 1．2岩体力学参数的选取 本计算选取莫尔—库仑模型进行计算分析。依据现场地质调查和相关试验研究所提供的岩石力学试验结果，在考虑岩石尺度效应的基础上，最终确定模拟计算所需的岩体力学参数。 1．3分析方案 为了正确模拟分析近距薄煤层条件下不同煤柱尺寸时地表变形情况，为在建筑物下进行多工作面联合条带开采提供理论基础及必要的科学依据，特制定如下两类计算方案，其中第一类主要分析同一采出率不同煤柱留设尺寸，以采出率为50%为基准，煤柱留设尺寸分别为30m、40m及50m共3个计算方案；第二类主要分析同一采出尺寸不同煤柱留设宽度，以采出宽度为40m为基准，留设煤柱尺寸分别为10m及40m共 37 2012年第2 期

煤矿采空区调查报告

金龙川煤矿 采 空 区 情 况 调 查 报 告 金龙川煤矿 二〇一七年 目录 一、矿井基本情况 (3) 1、矿井地址 (3) 2、矿井设计能力 (4) 3、矿井开拓方式 (4) 4、矿井通风方式及通风方法 (4) 5、煤层开采情况及本煤层采掘现状 (4) 二、周边矿井分布及开采情况 (5) 1、原龙凤煤矿 (5) 2、原川发煤矿 (5) 3、原金旺煤矿 (6) 三、井田境界 (6) 1、原金旺煤矿 (6) 2、原龙凤煤矿 (6) 3、原川发煤矿 (7) 四、调查小组成员 (8)

六、含(导)水体、采空区、老窑(空)调查 (8) 1、水文地质条件 (8) 2、龙潭组上覆地层含水特征 (9) 3、龙潭组岩层含水特征 (10) 4、龙潭组下伏地层含水特征 (12) 七、水文地质类型 (12) 八、水患类型及威胁程度分析 (14) 九、参加调查人员表 (15) 十、存在主要问题 (16) 十一、附表: (16) 1、勘探地质钻孔台账 (16) 2、采空区积水量统计台账 (16) 3、地质构造台账 (16) 4、2017年隐蔽致灾因素普查审查表 (16) 5、矿井涌水量统计台账 (16) 6、参加调查人员签到表 (25) 金龙川煤矿 采空区情况调查报告 一、矿井基本情况 1、矿井地址 矿区位于织金县城正南,隶属珠藏镇。直距约28km。采矿许可证(证号:52),面积:2、4062平方公里,开采深度(+1530-+1200m);矿区由12个拐点坐标圈定。地理坐标:北纬26o32ˊ33"～26o33ˊ18",东经105o39ˊ11"～105o40ˊ38"。矿区范围内得交通仅有公路,安顺到织金得209省道位于矿区东侧3、5km,织金经阿弓到六校得107县道由矿区南侧通过,并有乡村公路通至矿区内。由矿区东行至织金县城约28公里,至珠藏区约3、5公里,西行至阿弓镇约30公里,交通较方便。

煤峪口矿近距离薄煤层采场顶板跨落机理及支架承载分析

煤峪口矿近距离薄煤层采场顶板跨落机理及支架承载分析 p煤峪口矿14#层408盘区煤层倾角1°～3°，赋存较稳定，煤厚变化大，煤层厚度一般为0.07～4.17米，盘区西翼（盘区上山）开采期间煤厚变化不大，在2米左右。盘区东翼（盘区下山）开采时煤层厚度变薄，最薄处不足1.4米，工作面偶有冲刷、夹石。 从14#层307盘区、410盘区现已掘出巷道揭露的煤层来看，赋存情况不容乐观，煤厚变化大赋存极不稳定，煤层厚度为0.8-2.3，普遍不足1.6米。 408盘区盘区西翼（盘区上山）开采期间，采煤方法为长壁全部冒落法，工作面支护采用ZZS-5600/14/28型液压支架：适应煤厚 1.6-2.6米；工作阻力：28.5MPa（5600KN），支护强度：0.73-0.98MPa，该支架完全能够适应采场支护。盘区东翼（盘区下山）煤层厚度变薄，该支架在采高上已显出不足。为保证14#层的顺利开采，支架重新选型迫在眉睫。 ZYB4400/8.5/18液压支架适应煤厚1-1.6米；支护强度：0.766 MPa；初撑力：31.4MPa（3860KN）；工作阻力：35.7MPa（4400KN）泵站压力：31.4MPa。支护强度是否能够支护采场顶板，是目前薄煤层开采采场支护急需解决的问题。 2 采区围岩状况 煤峪口矿14#层属近距离薄煤层，与11～12#层间距为2.86～10.45米，平均厚度4.39米。层间顶板为灰白色粉砂岩，上覆为11、12#层采空冒落部分。直接底灰色灰褐色粉砂岩，平均厚度1.6米。 3 采场顶板跨落机理及支架承载分析 由已采14#408盘区工作面矿压观测，工作面没有明显周期来压，有瞬时增阻。随工作面推进，直接顶在支架切顶线后1米左右跨落，支架切顶线后最大悬顶长1米左右，上覆为11、12#层采空冒落部分松散岩体随着下落。由于松散岩体高度大，采空区高度小，下落的松散岩体相互挤压，并未按流体沿斜面下滑。 11、12#合并层基本顶为灰白色中砂岩，厚度31.12—32.41米，平均31. 7米，直接顶灰白细粒砂岩细粒砂岩互层，厚度2.52—2.1米，平均2.18米。煤厚7.5-8.8米，平均煤厚8米。上下分层采高均为2.8米，下分层顶煤2.4厚米，顶煤回收率按50%计，则共采出煤厚6.8米；上下分层采出后，直接顶、下位基本顶冒落后填满采空区。 冒落岩石碎胀系数取1.35。设岩层冒落高度h： 6.8+h=1.35h

煤矿采空区治理方案

煤矿采空区治理方案 采空区位置、采空区灾害形成的历史背景、编制灾害治理总体规划的必要性（采空区危害性因素）和可能性分析、规划编制依据和指导思想、规划中确定的主要原则和技术经济内容、存在的题及对各方面的建议或要求。 第一章采空治理区概况 第一节概述 一、位置交通 简述采空治理区所在煤田（矿区、煤矿）名称、行政隶属关系、地区交通条件（附近期交通位置图）。 二、自然地理、地震 地形、地貌、水系、气象、地震。 第二节采空治理区地质 一、地质概况 简述采空区围内地层、构造、煤层、煤质、水地质、工程地质及开采技术条件。 二、采空治理区与相邻煤矿的关系 采空区与相邻生产（或关闭）煤矿之间的位置关系，生产煤矿开采情况（附采空治理区与相邻煤矿位置关系图）。 三、采空治理区围控制程度 采空治理区资料来源、采空区围控制程度的可靠性。 第二章采空治理区灾害现状及治理区区块划分 第一节采空治理区灾害现状 一、采空区灾害现状特征 详述地面下沉、塌陷、裂缝、积水、滑坡、煤层自燃、烟雾、有害气体及煤炭资源损失，以及采空区对相邻区域（或下部）煤炭资源开采的影响。 二、以往治理工作 简述各采空区以往治理工作的时间、程度、治理主体、治理方法、治理围及工作结果。 第二节治理区区块划分 一、采空区分布 采空区形成的历史（或近期）背景（含开采方法、煤柱留设的技术参数等）、分布围。 二、采空治理区区块的划分依据和原则 三、采空治理区区块划分 治理区块划分原则、确定需要治理区块的数量、性质（矿权隶属）、类别（集中连片治理区、分散孤立治理区），各区块的围（以坐标表示）及几何参数（附治理区块划分示意图）。 四、区块煤炭资源量估算 第三章采空区灾害治理工程技术方案 第一节灾害治理方法选择 一、灾害治理方法选择的原则 二、灾害治理方法及比较 三、推荐治理方案 第二节治理工艺

煤矿采空区调查报告

煤矿采空区调查报告

攀枝花市德标工贸有限公司 兴盛煤矿 采 空 区 情 况 调 查 报 告 兴盛煤矿 二〇一三年

攀枝花市德标工贸有限公司兴盛煤矿 采空区情况调查报告 1、矿井基本情况 攀枝花市德标工贸有限公司兴盛煤矿（以下简称“兴盛煤矿”）位于攀枝花市中心259°方向，直距16km，行政区划属攀枝花市太平乡新花山村云盘山社，其中心点地理坐标为：东经101°33′09″，北纬26°33′38″。区内有长约2km的水泥公路与宝鼎矿区的太平煤矿公路相接，成昆铁路攀枝花市支线经过该矿北部，北距格里坪火车站9km，交通比较方便。 攀枝花市德标工贸有限公司兴盛煤矿是经四川省人民政府办公厅以《关于攀枝花市煤炭资源整合方案的复函》(川办函[2007]35号)批准的独立扩能矿井，拟扩生产规模9万吨/年。该矿原为攀枝花市安采工贸有限公司兴盛煤矿，始建于1993年4月18日，采矿许可证由四川省国土资源厅于2003年12月2日颁发，证号：5100000320710，有效期限捌年自2003年12月至2011年12月，采矿权人为攀枝花市安采工贸有限公司。因攀枝花市矿井资源整合的原因，2009年经四川省国土资源厅以《采矿权转让审批通知书》（川国土资采转(2009)059号)准予转让采矿权，采矿权人攀枝花市安采工贸有限公司将兴盛煤矿采矿权转让给了攀枝花市德标工贸有限公司。 根据四川省煤炭资源整合办公室“关于攀枝花市宝鼎矿区成

龙公司白泥坡煤矿等27个地方小煤矿利用国有大矿边角零星资源方案的复函”（川煤整合函[2009]32号）以及该矿的采矿许可证，兴盛煤矿矿区范围由1～7号拐点圈定（1980西安坐标系），走向长约1.38km，倾斜宽约0.42km，矿区面积约0.5805平方公里，允许开采4-2、5-2、6、8、9、10-2、15-2、15-4、18号煤层，共计9层煤层，开采标高为+1460m～+1150m。 2、周边矿井分布及开采情况 规划设置的矿区范围北东部与华阳煤业有限责任公司一矿紧邻，东部有民政灰甫煤矿，南东有太平乡赵家湾煤矿，除与华阳煤业有限责任公司一矿在兴盛煤矿北东部3号拐点附近存在矿界部分重叠外，与其余矿井相隔相对较远，其中华阳煤业有限责任公司一矿开采6、10-2、14、15、18、21号煤层，开采深度由+1215m～+1130m标高，兴盛煤矿在与华阳煤业有限责任公司一矿矿界重叠处6号煤层赋存标高约+1240m～+1300m，煤层倾角约47°，兴盛煤矿开采标高为+1360～+1220m，经计算，两矿之间煤柱约34m，由于兴盛煤矿6号煤层+1260m水平以下资源较少，约7.6kt，设计不开采此部分资源，将其作为与华阳煤业有限责任公司一矿之间的矿界煤柱。 3、调查小组成员 组长：赵彬 副组长：杨文渊

多煤层采空区处治工程质量控制

多煤层采空区处治工程质量控制 摘要：随着我国建筑工程的不断发展，压力注浆技术也获得了较大的发展，尤 其是在道路桥梁和矿井上得到了广泛的应用。本文主要介绍了我国采空区的研究 现状，采空区形态，采空区所引起的问题的分析，采空区处理的质量控制主要方法。 关键词：采空区现状注浆质量施工技术 一、我国采空区现状 按采煤技术和方法大致分类。 1目前我国采用的采煤技术，按其明显的特征可分为旱采和水采两大类。水 采在上个世纪五十年代到八十年代有一些矿井大规模采用过，从现有采空区总量 来看，相对量较少；旱采有20种左右采煤方法，按技术上的不同特点，主要分 为壁式采煤方法和柱式采煤方法两大类。 2壁式采煤方法的工作面较长，少则30～40m，多则200m以上，甚至更长；柱式采煤方法的工作面较短，一般均在30～40m以下，有的只有5～10m。 二、采空区所引起的问题 目前，地下空区已经成为制约矿山发展及采空区上部城市化发展的一个重要 难题，随着煤矿山向深部开采，容易发生坍塌事故，而且受到采空区的影响，很 多建筑物无法进行建设，给人们的生活生产带来不便；地下开采残留大量的采场、硐室、巷道没有进行及时处理，对露天开采带来了严重的隐患，同时给矿山工作 人员和设备带来严重的威胁。 三、注浆加固质量控制 注浆浆液配制： 1浆液配制应按设计浆液配合比进行，并随机抽查浆液的各项指标。 2制浆材料必须称量，称量误差应小于2%，水泥等固相材料应采用重量称量 法及标定的容器计量。水用水表或定量容器计量；水泥按袋或按量容器（散装水泥）计量；粉煤灰用定量容器计量，并要求用磅称抽查水泥、粉煤灰的数量。 3在施工前，应对所选用的注浆材料进行检测，确定所选取的注浆材料是否 满足要求，并对注浆工程所选用的注浆浆液配合比进行试验，确定其密度、粘度、结石率、初凝和终凝时间、结石体的无侧限抗压强度等各项参数。 4制浆工艺如下： 5在施工过程中，应对每个孔搅拌池内浆液做密度、粘度的测试；同时应对一定量的浆 液做现场室内测试，主要测试密度、粘度、结石率、初凝和终凝时间、结石体的无侧限抗压 强度等参数 6搅拌过程 6.1现场配浆时，要求加料准确，顺序正确，即先在搅拌池内放入规定水量后，再加入水泥、粉煤灰等，待搅拌均匀后，最后加入外加剂。 6.2制浆分两级搅拌。制浆材料投入一级搅拌池的顺序：水、水泥和粉煤灰。一般是水量 加到一级搅拌池容积的1/2时，开动搅拌机，之后按顺序加入制浆材料。投料完成后的搅拌 时间不少于3min。经充分搅拌后放入二级搅拌池（机）。二级搅拌池，既是储浆池、搅拌池，又是注浆泵的吸浆池。浆液进入二级搅拌池后的停留时间应小于4h。 6.3一级搅拌池的装液，流入二级搅拌池前，必须用筛网过滤；

采空区调查报告

广安意民煤电有限责任矿（蔡山洞煤矿） 采 空 区 调 查 报 告 蔡山洞煤矿地测科 二0一三年三月

一、采空区地质调查的要求 根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》和《四川省煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》的有关规定，结合煤矿整合关闭后，现存矿井对井田范围内和矿井周边已关闭矿井水害威胁因素不清，缺乏对相邻生产矿井采掘工程基本了解的实际，提出对威胁矿井安全生产的水害因素进行广泛地质调查的要求，形成切实可靠的书面材料，指导采掘工程设计和探放水工程施工，确保矿井安全生产。具体要求如下： 1.井田内及井田周边矿井（关闭或生产矿井）情况调查内 容： 井田内及周边关闭或被整合矿井的：名称，开采煤层，开采范围，开采期间有无超层越界行为，井口封闭形式，已关闭井口泄洪情况及有无地表水进入井下的可能等；调查关闭矿井开采期间有无各种类型的矿井水害事故或涌水情况，采空区有无积水，有无采矿沉陷区与采空区导通；关闭矿井巷道与本矿在用井巷工程有无连通，采用何种封闭形式，是否在本矿图纸上标注。 2.井田周边生产矿井情况调查内容： 周边生产矿井的名称，开采煤层，与本矿位置关系（深部或浅部），有无井巷工程连通及封闭形式；相邻矿井边界附近采掘工程施工情况，边界煤柱留设情况，有无上覆煤层采空区；相邻矿井充水因素、充水方式、受水威胁程度等。 3.井田范围内采空区充水情况调查内容：

形成采空区的煤层，开采范围，开采年份，充水可能性，可能的充水因素，封闭形式。可以通过查阅历史资料，图纸分析，走访调查老工程技术人员、生产管理人员、老工人，或通过钻探、物探等手段，调查清楚采空区充水情况，尽量标注采空区内的采掘工程及高程点，便于采空区充水性分析。 调查本井田内有无图纸没有标注的“隐蔽”采掘工程，有无超层越界开采行为，避免造成无措施透采空区的隐患发生。 4.将以上调查结果形成书面报告，报告编写人、审核人、矿总工程师、总经理签字后，存档备查。并将调查结果标注在矿井充水性图和采掘工程平面图上，按规定必须留设保安煤柱的，标注煤柱留设范围，指导探放水钻孔设计和施工，指导采掘工程设计和施工，起到杜绝水患、保证矿井安全生产的作用。 二、采空区分布情况 据本次工作调查，本矿原各矿井主要开采K1煤层，矿区内南二采区和南一采区南冀、560以上为采空区，煤层已全部采空，只剩下部分残余煤炭。具体位置见采掘工程平面图。 三、采（古）空区积水情况 据调查，矿区内各矿井及相邻矿井系统基本相对独立，无越层、越界开采现象。本次工作走访了矿方相关管理技术人员，对采空区积水情况进行了详细调查，并收集了周边矿井对采空区积水情况的调查资料。按照煤矿生产的一般规律，对矿井生产情况及以上调查成果进行综合分析，划定了采空区积水范围，并确定了有关参数。