旧采残煤长壁综采围岩控制及安全保障技术研究

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煤炭是我国中长期发展的重要能源依托,在我国一次能源消耗中占有70%~75%的比重,我国在未来几十年内以煤为主的能源生产和消费格局不会改变。随着多年来煤炭资源的不断开采,我国优质煤炭资源越来越少,但已采的矿井遗留有大量煤炭资源,特别是长期以来由于历史原因小煤矿破坏严重,大部分矿井资源回收率不足30%。经测算,仅山西旧采残煤的资源量就达263亿吨。为此,解决煤矿井下残留煤问题,提高采出率,是当前煤炭行业可持续发展的迫切要求。本文以晋中市瑞龙煤矿6号煤层的残煤区为背景,采用理论分析、现场观测及数值模拟等方法,研究旧采残煤采用长壁综采的采场支承压力分布及围岩控制技术,论文主要工作如下:1、研究分析了煤矿残留煤炭资源的6种成因,并结合残留煤炭资源的开采技术条件对其进行了分类。参照煤炭资源可采性评价的计算公式,给出了残留煤炭资源评价的计算方法。对瑞龙矿6号煤残留资源经济可采性给予评价。2、以瑞龙矿为例,对其旧采残煤区特征进行研究,提出了旧式房柱式开采遗留的支承煤柱出现的四种问题。对单一煤柱支承顶板受力通过理论分析,认为煤柱中部应力集中,受力最大;对煤柱群支承顶板受力通过理论分析,认为空区处顶板压力最大。对于煤柱宽度的确定,经过研究计算认为该矿最小留设的9m煤柱能够稳定的支承上覆岩层。3、采用RFPA软件对实体煤、规则和不规则煤柱情况下残煤开采进行了数值模拟实验,并对工作面前方煤柱(煤体)进行了受力分析及比较。研究表明:在残煤开采中随着煤柱宽度的逐渐减小,工作面来压步距相应减小,工作面前方支承压力峰值、峰值位置距工作面距离、峰值范围和工作面前方20m煤柱中应力都相应增大。4、通过对瑞龙矿工作面顺槽的两种布置情况进行研究分析,认为利用原有巷道可以节约开采成本、缩短投产时间。但巷道断面大,受二次采动的影响巷道不易维护;重新掘进巷道相对容易支护,但要花费一定的时间和成本。5、通过理论分析确定了工作面的支架阻力和架型。6、对残煤长壁综采的顶板、水、瓦斯等安全保障技术做了进一步的探索和研究。
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