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易自燃近距离煤层群开采下位回采巷道位置及漏风通道控制研究

张明光  
【摘要】:我国近距离煤层群分布广泛,大部分开采顺序以下行开采为主,由于煤层层间距较小,煤层之间的采动影响较大,覆岩结构受多次采动影响,裂隙发育程度高、破坏范围大,给工作面围岩稳定性、瓦斯灾害、水害及火灾等方面的预防控制带来很大的难度。因此,研究易自燃近距离煤层群下行开采过程中的回采巷道合理布置以及采空区漏风通道的控制方法,对于安全高效开采具有重要的指导作用。本文以近距离煤层群开采为研究对象,综合运用实验测试、理论分析、计算机仿真模拟及现场工程实践的研究方法,对易自燃近距离煤层群开采下位回采巷道布置及漏风通道防控关键技术进行了研究。(1)研究测试了南屯煤矿主采煤层的自燃特性参数,确定了煤层的自燃发火类型;利用PFC离散元数值系统探讨了上、下煤层开采后顶底板围岩裂隙通道发育演化规律,根据采空区气体渗流及渗透系数变化,分析了上层煤采动后形成的采空区孔隙率区域分布特征;通过对裂隙通道以及采空区孔隙区域特征的综合分析结果,有效划分了上层煤采空区自燃危险区域,为下层煤回采巷道的合理布局提供了依据。(2)建立了煤层开采底板应力传播力学模型,求解了底板应力的解析解,得到了基于漏风控制的下位煤层回采巷道布置合理位置的判别公式,结合上层煤采空区自燃危险区域的划分,最终确立易自燃近距离煤层群采空区下回采巷道的合理位置的确定方法。(3)根据近距离煤层开采的裂隙通道演化规律及防漏风要求,分析了桁架锚索加固支护和控制裂隙发育的机理,提出了裂隙区域巷道围岩的桁架锚索加固支护方案及裂隙通道封闭控制措施。(4)利用上述理论及数值模拟确定的相关参数和措施,在南屯煤矿九采区进行了工业性试验,验证了下位煤巷道布置位置的合理性和对上层煤采空区自燃危险的抑制作用。


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