永宁煤矿蹬空开采矿压显现特征研究.docx

永宁煤矿蹬空开采矿压显现特征研究在煤炭开采过程中 , 由于勘探条件、开采技术、经济效益等原因而先开采下部优质煤炭资源 , 放弃了上部相对劣质的可采煤层。随着煤炭资源需求量的增大与资源不可再生这一矛盾日益凸显 , 提高煤炭资源回收率 , 避免资源浪费愈加重要。 借助现有理论基础及开采技术 , 对原本未探明或由于各种原因丢弃的煤层进行回收 , 成为延长矿井服务年限 , 缓解企业压力 , 响应国家能源发展路线的一种行之有效的方法。上行开采面临诸多问题 : 下部煤层的开采已经对上部煤层及其围岩整体结构造成了工程扰动 , 破坏其原始的应力状态 , 使其发生结构性的破坏 , 对蹬空开采带来一系列安全隐患。当上部煤层位于下部煤层采动引起的弯曲下沉带之上时 , 对于上部煤层的巷道掘进、工作面布置、回采造成的影响较小 ; 当上部煤层位于下部煤层采动形成的裂隙带或规则垮落带之上时 , 其开采的可行性及开采方案的设计必须进行科学论证与实际试验 ; 当上部煤层位于下部煤层扰动形成的不规则垮落带上时 , 由于煤层已经发生了不规则的翻转垮落 , 很难具备开采性。下部煤层大范围开挖后 , 层间岩层受到扰动发生结构上的移动、变形、破断 , 其承载能力下降 ; 随着上部煤层的回采 , 在二次工程扰动下 , 层间岩层及围岩整体结构将发生与传统围岩活动不同的移动与变形, 可能导致工作面出现如底板台阶下沉等强矿压现象 , 造成巨大的人员伤亡及经济损失。本文以山西吕梁永宁煤业 42 采区为具体的工程背景 , 采用理论分析、现场实测、实验室试验、数值模拟相结合的手段 , 研究上行开采的可行性 ; 二次扰动下层间岩层及围岩整体结构变形、移动及破坏特征 , 分析上行开采二次扰动下支架 - 围岩共同作用体系 , 动态分析总体结构失稳灾变过程 , 寻求控制二次扰动带来的层间岩层及围岩结构可行性措施 , 探索近距离上行蹬空开采矿压现象机理, 为近距离上行蹬空开采提供可靠的理论分析。主要得出以下结论 :(1) 针对永宁煤矿 42 采区煤层近距离蹬空开采条件 , 采用钻孔窥视、力学试验、 理论分析、数值模拟等手段 , 研究认为 : 当层间岩层厚度 18m时, 可对 42采区煤层进行蹬空开采 ;4 号煤层中工作面长度150m时, 其产生的采动影响对42 采区煤层影响较小。 (2) 对 4206 工作面推进过程中矿压监测分析得出: 工作面处于非蹬空区域时的矿压显现与传统下行开采工作面矿压显现无异; 当工作面完全处于蹬空区域时 , 上覆岩层承载能力变弱 , 支架载荷略有增加 ; 当工作面经过蹬空区域边缘时 , 支架载荷明显增大 , 出现煤壁片帮、轻微底鼓等异常矿压显现现象。(3) 工作面进入蹬空区域边缘时, 加强工作面液压支架压力、超前段液压支柱钻底量、煤壁破损程度及巷道变形量观测, 若出现液压支架压力急增、液压支柱钻底量增大、煤壁片帮严重、底鼓等强矿压显现现象时 , 应及时采取诸如对工作面适当调斜、加快工作面推进速度、及时补打超前单体柱、对顺槽采取起底等措施, 必要时应在蹬空区边界采取注浆等加固措施。