孙义煤业110106大倾角综放工作面过断层技术研究与应用

为保障110106工作面顺利通过断层区域,根据工作面内F11、F12、F13断层的具体特征,采用FLAC~(3D)进行断层活化过程及规律的模拟分析,基于模拟结果确定工作面距断层15～20 m范围为断层对工作面的主要影响区域,结合工作面及各断层的特征,设计工作面采用注浆加固+切底过断层的控制技术,并对注浆参数及切底实施方法进行设计;根据工作面采用过断层技术实施后的现场观测可知,过断层技术有效保障了工作面推进通过断层区域。     

工作面回采与断层活化的相互影响分析

对断层活化进行了数值模拟,并分析了断层活化与工作面回采的相互影响。得出如下规律:当断层面的切向应力达到断层的抗剪强度时,断层便进入非稳定的临界状态,此时轻微扰动便可能导致断层活化,释放巨大能量。开采引起的库伦应力增量Δσm是断层活化的主要原因,断层活化概率增益与Δσm成正比。工作面从断层上盘向断层面推进时,断层面法向应力和切向应力都逐渐增大。工作面从断层上盘向断层面推进时,整体上断层面法向应力下降,切向应力上升,这都导致了断层的活化。工作面回采与断层活化是相互影响的两个方面,工作面开采会引起断层应力场的变化继而导致断层活化,断层的活化反过来又对工作面产生影响。     

采动影响下断层附近矿压显现规律的相似模拟试验研究

为了研究采动影响下断层附近矿压显现规律,以曹村煤矿1010工作面的地质条件制作了两个相似材料试验模型,模拟工作面分别从断层下盘和上盘向断层推进研究了断层附近的矿压显现规律,研究结果显示:工作面由断层下盘向断层推进时,越靠近断层顶板稳定性越差,周期断裂步距小,当开采工作面在断层面位置时断层的正应力和剪应力达到最大值;当开采工作面从断层上盘向断层推进时,开采工作面顶板岩层断裂易于形成梁式结构,且断层滑移量相对保持不变;开采工作面经过断层后,断层的上下盘均发生显著运动,而主要以断层上盘沿断层面向下相对运动为主。     

断层对煤层开采应力分布影响的数值模拟分析

以芦岭煤矿8煤层开采为例,运用FLAC3D软件分析了断层倾向与工作面推进方向在不同情况下,断层带两侧应力分布特征的差异。工作面布设分别在断层上盘逆断层倾向推进和在断层下盘顺断层倾向推进。通过数值模拟分析得出,当逆断层倾向推进的时候(工作面位于断层上盘),随着工作面推进,在断层带上出现应力集中现象,且随工作面继续推进应力集中及影响范围呈增大的趋势,断层带起到了一个阻止应力集中向前传递的作用,应力集中于断层带及上盘上;当顺断层倾向推进的时候(工作面位于断层下盘),随工作面推进,断层带两侧先出现应力减小随后增大,继续推进应力传递到对盘,断层带应力集中程度减小,断层未能限制应力的传递。因此,可以利用此结果,为工作面及巷道位置选择提供依据,避免应力集中对巷道造成破坏,延长巷道服务年限。     

采动诱发断层滑移失稳的研究

以济三煤矿6303面地质条件为背景,进行了断层滑移失稳相似模拟试验及数值模拟.研究表明,工作面由断层下盘向断层推进,在采动影响下断层面正应力下降,剪应力上升,断层发生"活化",断层滑移量急剧增加,顶板稳定性变差,工作面支承压力升高;工作面过断层后,断层正应力增加,剪应力减小,顶板易于形成平衡结构,矿压显现不明显.工作面由断层上盘向断层推进,断层面正应力上升,断层不易于"活化",断层滑移量较小,顶板易于形成平衡结构;工作面过断层后,断层正应力迅速下降,断层滑移量增加,顶板稳定性差,工作面支承压力增加.通过对比分析,可以确定当工作面位于断层下盘时冲击矿压危险性远高于工作面位于上盘时的危险性.并通过对几个煤矿断层冲击矿压现象的分析从而验证了该结论的正确性.     

综采工作面安全快速过断层技术研究

为促进综采工作面安全顺利地通过断层,基于15108采煤工作面工程概况,提出了依据不同的断层地质构造选用不同的综采工作面过断层的方法,并提出了一些综采工作面过断层时有效控制煤壁片帮以及顶板破碎脱落的方法,以期通过综合应用这些方法,有助于综采工作面安全快速通过断层。     

综采工作面超前掘巷过断层构造带技术

分析了庚组煤层断层构造的特点及存在问题,提出了综采工作面过断层方案:采用掘进超前巷道控制断层上盘顶板,利用网、绳控制断层下盘顶板,实现综采工作面快速抬溜、提架、过断层.在选取合理的顶板支护技术、优化综采工作面回采工艺的基础上,探索出工作面过断层的安全回采方法,为矿井综采工作面过大型断层提供了可供借鉴的技术经验.     

浅谈高档工作面过3.5m断层的采煤方法

在回采工作面开采过程中，地质构造是影响采煤生产的主要因素之一，经常会遇到不同类型和产状断层的影响。在断层带附近，裂隙发育，煤岩的整体性破坏严重，当回采工作面过断层时必须解决如何使回采工作面从断层一盘的煤层顺利地通过断层带，到达断层的另一盘的煤层，并且在工作面过断层时，尽可能减少顶端面冒顶的可能性，减少和消除断层带对工作面产量和安全的影响。     

综采工作面预注马丽散过断层技术

朱庄煤矿Ⅲ5412综采工作面断层较发育,工作面在准备时揭露大小断层50多条,其中巷道局部地段连续揭露多条断层,形成断层组,顶板较破碎,给工作面回采带来较大困难。根据朱庄煤矿生产实践,有针对性地采取了工作面过断层及断层组时的综合控制技术及顶板预注马丽散措施,取得了良好效果。总结现场经验,对类似条件下工作面过断层具有一定的参考意义。     

断层带强度对采动应力影响的数值模拟

以工作面沿断层走向推进为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件,根据岩体强度指标GSI确定断层带弹性模量,并分析了不同断层带岩体强度指标GSI条件下,断层带对采动应力分布的影响。研究表明:工作面沿断层走向推进时,下盘工作面断层煤柱以及工作面超前支承应力集中较上盘工作面回采时更高,断层对下盘工作面回采时采动应力分布的影响更明显。断层带岩体质量指标GSI值越小,断层煤柱以及工作面超前支承应力集中更明显,即断层岩体裂隙越发育对采动应力的阻隔作用越强。     

硬厚岩层下逆断层采动应力演化与断层活化特征

上覆硬厚岩层受逆断层切割后,工作面顶板运动、采动应力会有异常变化。采用三维数值计算方法,模拟分析了上、下盘工作面向逆断层推进过程中的采动应力演化特征、煤层顶板运动特征及断层活化规律,并采用工程实例进行了分析验证。研究表明：在逆断层切割作用下,上盘工作面围岩呈倒楔形,采动应力向底板深处、顶板高处转移,围岩应力集中程度大于下盘工作面。下盘工作面与上盘工作面相比,采动应力受工作面与断层距离的影响较大。巨厚岩浆岩及其下部岩层形成类似“杠杆”结构,造成煤层顶板的下沉和反弹。逆断层下盘工作面煤层直接顶断层带活化的可能性大于上盘工作面,高位岩浆岩断层带活化的可能性小于下盘工作面。下盘工作面与逆断层距离40 m时断层开始活化;上盘工作面与逆断层距离40 m时,煤层直接顶断层带开始活化,与逆断层距离30 m时高位岩浆岩断层带开始活化。     

开采扰动下断层面库仑应力及诱发矿震时空演化特征

为研究煤矿开采扰动下断层面库仑应力演化特征及诱发矿震时空分布规律,基于赵楼矿1303综放工作面生产地质条件,理论分析了断层面库仑应力影响因素,采用数值模拟及岩石力学试验方法,探讨了逆断层下盘工作面向断层开采过程中,断层面不同位置库仑应力变化规律,并分析了现场矿震监测数据时间统计特征及震源空间分布规律。结果表明:开采扰动因素σx,σy,τxy(等于τyx),断层倾角θ及断层面摩擦因数μ综合决定了断层面库仑应力f,当开采扰动及断层摩擦因数确定时,取df/dθ=0可确定断层活化失稳最危险角;断层构造破坏了采动应力扰动圈的对称性及位移扰动圈的连续性;岩石力学试验及数值模拟结果均表明沿断层面岩层高位点先于低位点受到采动影响,且过断层前随断层与工作面距离减少,断层面活化失稳危险先升高后降低;工作面过断层前后,矿震日震动频次由20次/d上升至35次/d,而日震动平均能量由22 kJ下降至4 kJ,表明工作面过断层前高能量矿震较多,对围岩扰动剧烈,过断层后扰动较平缓;同时工作面过断层前后,断层面上矿震震源集中区由高层位岩层向低层位岩层转移。     

综采面过断层施工技术及安全技术措施研究

20103综采工作面条件复杂,断层严重影响工作面的推进,在特殊情况下需要提前沿断层构造段掘进空巷。研究了断层段掘进的关键技术,介绍了断层的基本情况、过断层技术施工方案以及过断层安全技术措施,提高了工作面推进速度,确保了顶板稳定性,为以后类似条件下工作面的回采推进提供了实践经验。     

采动影响下断层滑移诱发煤岩冲击机理

根据断层滑移失稳与煤岩冲击矿压的关系,建立了断层滑移诱发煤岩冲击的黏滑-黏弹脆性体突变模型。以山东济三煤矿6303工作面地质资料为背景,采用FLAC5.02D数值模拟软件模拟了煤层开采过程中断层对顶板运动的影响。研究结果表明：断层滑移诱发煤岩冲击分为两种力学机制,一是在断层活动条件下“断层滑移失稳动态诱发冲击矿压机理”;二是在断层相对稳定条件下“断层滑移稳态诱发冲击矿压机理”。断层滑移失稳动态诱发冲击矿压与断层滑移稳态诱发冲击矿压相比,更容易发生冲击矿压,且释放能量更多。断层滑移速度与工作面推进速度、工作面距断层距离、断层面力学性质、断层正压力和开采深度有关。工作面无论是由断层下盘还是由断层上盘向断层推进,工作面距断层越近,断层滑移量、滑移速度越大。工作面由断层下盘向断层推进时断层滑移量、滑移速度远大于工作面由上盘向断层推进时的,发生断层冲击矿压的危险性就越高。     

断层条件下开采时矿压显现规律的数值模拟

为了弄清朱集东矿1111(1)综采作业面在断层条件下推进过程中的矿压显现规律,采用RFPA2D-Strata软件,对比模拟分析了工作面从断层上盘、下盘向前推进过程中断层对工作面支承压力的影响。结果表明：在断层条件下,无论从上盘还是下盘开采,工作面离断层较近时,工作面前方都会产生较高的应力峰值,形成冲击危险;相较于在上盘断层开采,工作面位于下盘断层时产生的应力集中系数更高,冲击危险性也更高。     

采场小断层对导水裂隙高度的影响

采用相似模拟实验对采场小断层（落差小于5 m）区域覆岩破断规律和断层构造裂隙的演化过程进行了研究,得出了采场小断层对导水裂隙高度的影响规律.工作面由下盘向上盘推进至正断层面附近时,下盘岩块回转导致煤壁前上方的断层面挤压闭合,煤壁后上方的断层面则处于张开状态;随工作面推进断层面经历张开-闭合-张开-闭合的过程,断层面导水裂隙高度比上、下盘竖向采动导水裂隙高度分别增大40%和61%.工作面由上盘向下盘过逆断层时,主要控制上盘岩层对支架的压力和推力;工作面进入下盘后顶板周期破断距变小,来压频繁;上盘主要表现为沿断层面的滑移;断层面导水裂隙高度与两盘岩层导水裂隙高度基本相等.     

高档普采工作面过断层顶板管理

该文结合同采区以往工作面开采经验,阐述了高档普采工作面过断层的开采技术。通过对3114-4采煤工作面过断层生产工艺分析,总结过断层的经验、方法,以便提高高档普采工作面过断层顶板管理水平。     

巴彦高勒煤矿311202采煤工作面过断层技术研究

为了降低断层对采煤工作面回采影响,以311202采煤工作面过DF19断层工程实例,提出预掘巷道深孔爆破方式辅助采煤机破岩来提高采煤工作面过断层效率。在运输巷与断层交汇处,沿断层在采煤工作面展布方向预掘巷道,在巷道内施工深孔预裂爆破孔弱化岩层。优选了预掘巷道深孔爆破下采煤工作面过断层方案,即采煤工作面与断层交线相距55.84m时按-7°俯角破底掘进并具体确定了预掘巷道内深孔爆破技术参数。采用的预掘巷道深孔爆破技术方案可实现预裂爆破与采煤工作面回采同步进行,可显著提高采煤工作面过断层效率。     

厚煤层大采高工作面巷道围岩控制技术研究

以三交河煤矿2-506工作面为研究对象,通过理论分析和现场实践,研究了大采高工作面巷道过断层和空巷的控制技术,提出了当大采高工作面过小断层时,在离断层面一定距离时就开始向上抬起一定的角度向前推进,保证当工作面推进到断层面时,工作面的底板正好处于断层下盘的底板;并且根据直接顶与老顶的下沉关系,推出了顶板下沉量与工作面的控顶距呈正相关关系。