大煤沟露天煤矿边坡稳定性分析及防治

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针对大煤沟露天煤矿采场边坡坡度大,坡体岩石强度较低,局部裂隙发育,稳定性较差,矿山开采过程中存在坡体滑坡安全隐患的问题,为保证采场边坡稳定,根据大煤沟矿山地质特征及现场实际情况,对其采场边坡工程进行地质分区,并对各区段代表性剖面采用极限平衡法对现状及年度计划条件下的边坡进行稳定性分析,得出边坡稳定系数,根据稳定性分析结果提出边坡防治措施及建议,为矿山边坡稳定性治理提供理论依据.
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塔山煤矿工作面原有设计采用预留宽煤柱的方式,通过井下回采实践表明,此煤柱留设方式会造成煤炭资源损失率高达26%,且不利于巷道围岩的维护,工作面开采过程中明显发现巷道受到应力挤压导致的围岩变形现象,并且巷道冒顶现象时有发生.基于上述背景,采取理论计算结合数值模拟推演计算的分析方法,明确了适合塔山煤矿赋存条件的8117综放工作面煤柱宽度为8 m.8117综放工作面通过采用留设小煤柱技术以来,有效地避免了宽大煤柱引起的围岩移进量大,进而导致巷道围岩变形严重的问题,且将煤炭损失率降低至12%,避免了煤炭资源的浪费
本文对倾斜煤层顶煤开采的顶板移动特征进行研究,建立了倾斜煤层支护与围岩稳定性的力学模型.并对顶板移动和支护稳定性进行了数值计算和现场观测,提出了关键的控制措施.结果表明:裂隙首先出现在中上部顶板,并在倾斜煤层放顶煤中向上延伸,在中上应力集中区出现规则和不规则的垮落带,最终形成不对称的垮落拱.中上部工作面支护荷载大于中下部工作面,上部支座动荷载系数较大,支座前部的荷载大于支座后部的荷载,导致支座稳定性差.支护围岩系统的稳定主要取决于上部支护的稳定.
为了使双鸭山矿区煤炭资源最大程度地被采掘,减少资源浪费,提高矿井效益,延长矿井服务年限及促进矿井安全生产,以双鸭山矿区3个缓倾斜中厚煤层综采工作面为工程背景,对切顶卸压无煤柱开采技术进行深入探索,经过实际的检验证明,在双鸭山矿区缓倾斜中厚煤层中,采用切顶卸压技术进行沿空留巷,技术可行,经济合理,工艺简单,成巷率高.
庞庞塔矿10号煤为特厚煤层,为提高煤炭资源的回收率,在10-101工作面进行沿空掘巷的研究.理论计算和数值模拟表明,在工作面回采后,两端头塑性区的宽度为6.5~9.5 m,并且随着煤柱宽度的增大,区段保护煤柱中弹性核区范围增大,由此确定10-1012巷的区段保护煤柱宽度为9.0 m.现场应用表明,10-1012巷沿空掘巷巷道表面位移小、深度基点稳定.
沿空留巷技术的实施可有效解决预留煤柱问题,减少资源浪费.由于顶板上覆岩层连续性,采空区垮落后未导致留巷上覆岩层应力紊乱.为解决该问题,以泰山隆安煤矿11301工作面留巷为研究对象,运用数值模拟的方法模拟研究采用切顶卸压技术和不采用该技术巷道上覆岩层应力云图,并在11301回风巷实施了切顶卸压技术,实施完成后进行了效果考察,考察结果显示,运用爆破技术形成的切顶卸压裂隙有效解决了留巷上覆岩紊乱的现象.
为了解决炮采工作面煤尘大的问题,本文以抚顺泰和煤矿第十二工作面为研究对象,应用煤层注水的方法从源头上来控制第十二工作面煤尘大的特点,采用理论计算的方法,设计了长孔煤层注水系统及合理的注水参数,并将其应用于现场生产实际.通过现场测试注水前后煤样含水率及煤尘浓度的变化情况可以得到:长孔煤层注水能有效改善和降低采煤工程当中产生的粉尘量,使得回采工作面和回风顺槽的环境得到较大的改善.结果表明:煤层注水技术对于泰和煤矿来说是一种有效的降尘的措施.
针对山西焦煤集团斜沟煤矿长距离快速掘进工作面存在微风、无风的安全隐患,提出风筒吊挂动态延伸技术.重点研究恒力液压绞车钢丝绳来预紧风筒时的吊挂装置结构与工作原理,构建风筒吊挂的受力模型,计算得到液压绞车钢丝绳破断时的最小拉力为150 kN,安全系数可达到2.73.为了有效防止风筒被吸瘪、绞车出现夹绳,自主研发风筒吊挂技术.现场实践证明:风筒吊挂动态延伸技术可满足快速掘进系统的要求,明显提高掘进工作面的风量和除尘效果,有效改善作业环境.
大宁煤矿作为煤与瓦斯突出矿井,矿井瓦斯的精准、高效抽采一直是困扰矿井安全发展的难题,同时,我国提出的“二氧化碳排放2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和的发展目标[1]”,对矿井瓦斯的高效利用提出了更高的要求.通过多年的科研探索和井下工程实践,大宁煤矿充分利用深孔定向千米钻机实施各种瓦斯抽采钻孔,建立高、低浓度分源抽采系统[2],不仅实现了对煤与瓦斯突出风险的有效管控,同时形成了“三区联动精准抽采+高、低浓度分源高效利用[3]”的煤与瓦斯绿色共采模式[4],2021年上半年矿井瓦斯抽采率达74%,瓦
新疆地区井工煤矿大多采用40 m及以上宽煤柱,虽解决了某一单种灾害,但随之带来的自然灾害也接踵而来,例如冲击地压、水、火、瓦斯、顶板等自然灾害,甚至多种灾害耦合并存的现象也逐渐体现.疆内多数煤矿对于复合灾害并存基础上的小煤柱护巷技术一项空白,未开展有效的复合灾害防控技术研究.本文结合硫磺沟煤矿小煤柱掘进实际,通过优化采区区段煤柱尺寸,采用小煤柱护巷技术,对倾斜煤层掘进期间冲击地压、火、瓦斯、水等复合灾害进行治理,实现了灾害有效治理、掘进单进水平提升,并释放了煤炭资源.
本文针对西铭矿48703工作面坚硬顶板地质赋存条件,通过应用定向预裂爆破技术并设计预裂爆破具体方案,利用矿压监测手段表明,不仅可以减小工作面顶板来压步距,还可以保证正在使用回采巷道的围岩稳定性,从而达到保证工作面安全高效回采的目的,研究结果可以推广到矿井其他类似条件的8号煤层工作面回采工作当中.