似膏体充填开采防止高承压底板水突出研究

以曹庄煤矿81006工作面为试验研究对象,开展了以防止高承压底板水突出为目的的似膏体充填开采系统及工作面底板破坏深度探测研究。研制了以胶固料、矸石粉、粉煤灰为原料的充填材料,构建了地面及井下2部分充填系统,实现了物料的添加、搅拌、输送的自动控制。采用钻孔双端封堵测漏装置,对似膏体充填开采工作面(81006工作面)和顶板垮落法开采工作面(8812工作面)的底板破坏深度进行了现场实测。结果表明,在似膏体充填开采条件下,矿山压力对工作面底板破坏深度显著减小。基于"下四带"理论,分析了似膏体充填开采条件下矿山压力对底板破坏深度减少的机理,证明了似膏体充填开采是防止高承压底板水突出的有效措施。     

平煤矿区十二矿下保护层开采底板破坏深度数值模拟研究

为了深入系统地研究复杂条件下工作面开采底板岩层破坏机理和突水条件,根据平煤矿区十二矿31040下保护层工作面的工程地质、水文地质条件及岩石物理力学测试报告,采用FLAC^3D有限差分程序,分别对不同条件下的底板扰动破坏深度及其演化规律进行了数值计算分析,得出了底板岩体扰动破坏深度计算公式,并针对十二矿31040下保护层工作面开采对底板扰动破坏深度发育形态影响进行分析研究,验证拟合公式的科学实用性,可为今后平煤矿区带压安全开采提供技术支持和指导。     

采动条件下厚煤层底板破坏规律动态监测及数值模拟研究

以某矿综放工作面的开采实际为背景,采用现场应变测试和数值模拟相互验证的方法,对采动条件下厚煤层底板破坏深度进行综合对比研究。现场实测表明,某矿综放工作面煤层底板岩体破坏深度介于13~16 m之间,采动矿压对底板的影响具有较远距离的"超前"显现和"滞后"延续的特点,(超前、滞后距)表现有由浅及深相应减小的总体特征;数值模拟研究表明,工作面底板下0~16 m为底板破坏影响带,即底板最大破坏深度为16 m,16~36 m岩层受煤层开采影响较小,再往下有接近原岩应力的趋势;综合分析得出该面采动底板变形破坏深度为16 m,研究结果为我国类似条件下煤炭资源安全开采及矿井水害防治提供参考依据。     

新安矿煤层开采底板破坏程度及底板水防治技术

根据新安矿底板3#煤层含水层分布情况,研究煤层开采过程中对底板的破坏程度,通过钻孔注水实测和数值模拟相结合的研究方法,确定底板破坏"下三带"分布规律,依据底板"下三带"理论判断工作面底板突水危险程度,得出新安矿底板岩层中完整岩层带偏小,底板破坏深度在18～20 m,突水危险性高。针对地质条件和底板"下三带"破坏情况提出了该煤层开采时底板突水隐患的防治方案。     

带压开采工作面长度对底板破坏深度的影响

煤层底板承压水对工作面安全回采影响很大,为研究带压开采工作面长度对底板破坏深度的影响,以某矿生产条件为例,基于弹性力学半平面体理论,建立支承压力与承压水压力耦合作用下底板应力分布模型,计算得到底板应力分布状态解析解,利用Mathematica软件进行数据处理,并将应力分布图像化。取得以下研究结果:带压开采底板破坏深度与工作面长度正相关,最大破坏深度出现在工作面倾向中部;该矿底板允许最大破坏深度为13m,工作面长度应不大于110m。该模型为带压开采合理工作面长度的确定提供了参考依据。     

采动影响下煤层底板破坏特征试验研究

针对上层煤采动条件下煤层底板破坏这一实际问题,采用数值模拟试验和相似材料试验的方法对工作面不同推进距离底板破坏特征进行研究,确定了采动条件下底板的破坏特征与工作面推进距离之间的关系,确定了近距离煤层下层煤开采回采巷道布置、支护及顶板管理方案。     

采动对含断层煤层底板破坏特征的影响分析

根据济宁梁宝寺煤矿3201下工作面WF62断层地质及水文地质条件,基于FLAC3D数值仿真软件对工作面底板采动破坏进行流固耦合数值模拟,进一步探究先开采上盘煤层后开采下盘煤层时,工作面推进方向对底板采动破坏的影响规律。结果表明:逆着断层倾向推进工作面时,断层带附近岩体的垂直应力集中更为明显,煤层底板采动对底板塑性区的破坏性更大,底板破坏深度较顺着断层倾向推进工作面时大5 m。因此,为了安全开采,先开采上盘煤层后开采下盘煤层时,应当顺着断层倾向推进工作面。     

基于应力-渗流耦合效应的含断层煤层底板破坏特征分析

为研究工作面上、下盘开采顺序对底板破坏特征的影响规律,以菏泽龙固煤矿1302工作面采场条件为工程背景,基于FLAC~(3D)数值仿真软件对该工作面底板破坏进行流固耦合数值模拟。研究表明:先开采下盘煤层时,断层带附近孔隙水压力较为集中,采动应力对底板塑性区的破坏性较大,且底板破坏深度较先开采上盘煤层时大5 m。因此,为了安全开采,应当采取"先开采上盘煤层,后开采下盘煤层"的开采方式。     

开采参数对底板破裂深度的影响分析

煤矿开采中顶底板破坏带高度和深度对安全生产十分重要,尤其在承压水上开采时,底板的破坏带深度直接关系到工作面的开采可行性。为分析不同开采参数对底板破坏带深度的影响,采用数值模拟的方法对不同开采条件下的破坏带深度进行分析。结果表明:底板破坏带深度随着工作长度增加而增大;随着埋深的增加底板破坏带深度逐渐增加;底板破坏带深度与开采厚度成正比。     

基于FLAC3D煤层底板采动变形规律的数值模拟研究

为研究深部高承压高应力条件下开采煤层底板破坏特征,以河南某煤矿15031工作面采场条件为工程背景,基于FLAC3D数值仿真软件,建立深部高承压高应力煤层深部开采的数值模型,对工作面回采过程中煤层底板破坏特征进行分析研究。研究结果表明:煤层开采后,煤层底板破坏深度先增大后趋于平缓,当工作面推进至140m时达到最大值为15.76m。通过理论计算与临近工作面现场实测进一步验证,模拟结果与现场实测值较为接近,由此可见FLAC3D数值仿真软件可以用于高承压高应力条件下开采煤层底板破坏特征的研究。     

传递岩梁初次断裂工作面涌水量预测模型研究及应用

针对采用工作面开采面积类比法预测顶板最大涌水量误差大的难题,基于流体力学理论,建立了工作面顶板涌水量计算的理想化管道涌水模型。依据矿山压力控制理论,推导出传递岩梁初次断裂时顶板涌水量预测的非线性公式,揭示了顶板涌水量和工作面斜长及传递岩梁初次断裂步距之间的正相关性。现场应用表明,利用已开采和正在开采工作面传递岩梁初次断裂时涌水量,以及已采工作面最大涌水量,预计正在开采工作面最大涌水量所得的结果,相对采用工作面开采面积类比法所得的结果更加符合实际。     

一种具有时空特征的工作面涌水量预测新方法

以预测未采工作面的涌水量为目的首次将涌水量预测中具有时间特征的灰色理论GM(1,1)模型和具有空间特征的水文地质比拟法有机结合起来,提出一种具有时间空间特征的计算方法——GM(1,1)-水文地质比拟法,并对未采工作面进行涌水量预测,预测结果为1 371.4m3/h。采用解析法预测的该工作面涌水量值为1 369 m3/h,二者相对误差为0.175%。所提出的计算方法能够用于未采工作面的涌水量预测,为未采工作面设计临时水仓的大小以及确定排水能力提供一种新方法。     

改进大井法在富含水层下采煤涌水量预测的应用

综合水文地质和工程地质调查结果、室内岩石力学实验、相似模拟试验和三维数值模拟分析,应用地下水动力学理论,改进传统的"大井法",对条带边界下采动过程中工作面涌水量进行预测。针对石嘴山矿区西翼采区特殊的地质背景,对不同开采条件、开采参数下,工作面涌水量变化规律进行了研究。研究结果表明,预留防水煤为150m,工作面采宽为80m时涌水量最小,开采安全性最佳。改进大井法建立在非稳定流泰斯解基础上,较之传统以稳定流为基础的裘布依解预测结果更精确。     

基于采动过程的工作面底板涌水量计算

为获得与煤层工作面采动过程节点相关联的最大与正常涌水量实用计算方法,针对“集水廊道法”进行改进研究,理论分析了计算参数的取值方法,以开滦东欢坨矿北二采区煤12_-1首采工作面为例进行了应用与效果检验。结果表明,改进后“集水廊道法”公式中,最大水力梯度与煤层底板初始承压高度有关,稳定水力梯度取决于含水层渗透性,最大水力梯度与稳定水力梯度分别用来计算最大涌水量与正常涌水量;用于涌水量计算的含水层厚度受到工作面倾向斜长的显著影响;廊道计算长度取决于推采长度、工作面总长度与水位影响半径之间的关系。经2224工作面应用检验,实测涌水量介于预测最大涌水量与正常涌水量之间,其变化趋势与预测正常涌水量相似,预测效果良好。     

象山矿井涌水量相关因素分析

为探究生产状况等因素对象山矿井涌水量的影响,收集整理象山矿井生产以来的矿井涌水量资料,从地质及水文地质条件出发进行了详细分析,并对涌水水源进行了分类。通过初步研究可知,地质条件与采矿活动是影响矿井涌水变化的主要因素,地质构造和含水层厚度对矿井涌水起到了主要控制作用,而涌水水源主要为老空水,该涌水量变化主要与矿井采空区留设了疏放水钻孔标高和疏水时间有关,另外矿井向斜地质构造对矿井涌水的变化产生了叠加影响。通过分类分析,为矿井采区工作面以后的涌水量预计提供了可借鉴的科学依据。     

辛置煤矿10-425带压工作面膏体充填开采技术应用研究

山西焦煤集团公司辛置煤矿10-425工作面受到底板奥灰承压水的威胁,通过综合物探及钻探法、数值模拟及理论分析等方法,对底板异常富水区进行圈定,据此设计采用疏水降压和采空区膏体充填等措施进行底板水害的治理。10-425工作面正常回采期间,工作面正常涌水量为35m^3/h,最大涌水量为120m^3/h,成功实现了工作面的安全高效开采。     

基于相关分析法的煤矿涌水量预测

矿井水害是威胁煤矿安全生产的重要因素之一。在分析煤矿水文地质参数、含水层特征及煤层特征及煤矿开采特点的基础上,选取相关分析法进行矿井涌水量预测。利用数理统计皮尔逊相关系数分析矿井涌水量与其相关因素之间的密切程度,选取SPSS软件建立了矿井涌水量与煤炭产量、掘进进尺及工作面断面面积之间的相关关系;建立矿井涌水量预测方程,并进行了精度预测,得出该矿井的涌水量为145.85 m 3/h。相关分析法在矿井涌水量方面简单有效、可行性强,具有很高的推广价值。     

回采巷道向斜轴附近水患防治技术

由于富水层顶板工作面回采巷道向斜轴附近水平较低,极易使向斜轴附近回采巷道排水不力形成肓巷。文中通过对回采巷道向斜轴附近充水因素的分析,给出了工作面的正常与最大涌水量计算公式,提出了三种防治回采巷道向斜轴附近水患的措施,较好地控制了由于工作面涌水造成回采巷道向斜轴附近水患问题。为同类条件下回采巷道的水患防治提供了一定的借鉴作用。     

工作面水害治理技术及效果考察

为确保8716工作面防治水安全,结合晋华宫煤矿8716工作面地质条件和涌水量,对工作面实施地面排水孔和工作面疏水孔进行排水。排出7号煤层采空区积水累计约505.04万m³后,经地面物探和钻探孔验证,发现8716工作面上覆7号煤层采空区内已无大范围的积水,可对工作面进行回采,但回采过程中应加强涌水量观测。     

罗河铁矿副井井筒主含水层探水注浆工程实践

罗河铁矿副井井筒施工至364.3 m深度时,遇厚度151.00 m的主含水层,涌水量超过66 m3/h,随着掘进深度的增加井筒涌水量逐渐增大。进行工作面预注浆后,涌水量小于3 m3/h。