薄基岩区顶板高水压工作面安全开采技术应用研究

霍州煤电集团店坪煤矿5#煤层工作面的开采受到突水溃砂的严重威胁,为保证即将进入采掘阶段的5-211工作面的安全回采,通过理论分析、计算及数值模拟等方法,得知影响防砂安全煤(岩)柱稳定性的因素主要有采煤工作面上覆岩层破坏情况及顶板高压水的影响,设计采用探放孔对顶板高压水进行超前疏放,在基岩变薄区域采用限高开采技术(采高2.2m)进行开采,现场应用效果表明,该方法成功的防止了工作面顶板突水溃砂事故的发生,实现了工作面的安全高效回采。     

厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析

在厚松散含水层下采煤时,由于含水层可传递上覆表土层的载荷,导致工作面容易产生溃砂、突水事故.为了避免在回采过程中发生溃砂、突水事故,结合朱仙庄煤矿864工作面的实际条件,建立复合隔水关键层的力学模型,采用数值模拟对厚松散含水层下特厚煤层分别在上分层2.5,3.0,3.5,4.O m综采、下分层6.5,6.O,5.5,5.0 m综放和一次性全厚放顶煤进行开采,确定安全开采的方案.研究结果表明:在上分层为3 m下分层6综放时,裂缝带发育的高度最低、覆岩破坏的最终形态最缓和,在工作面回采过程中最为安全.     

厚松散层薄基岩煤层开采突水溃砂风险评价

通过对43下20工作面水文地质资料及钻探结果的分析,揭示了第四系厚松散层含、隔水层特征、底部黏土厚度及隔水性以及上覆薄基岩结构特征,建立了厚松散层、薄基岩工作面回采数值模型,计算得出冒落带发育高度为14m,导水裂缝带发育高度33m;确定工作面开采安全煤岩柱类型为"顶板防砂安全煤岩柱",并计算得到防砂安全煤岩柱高度为24.3m。结果表明:导水裂缝带及理论计算煤岩柱高度均小于最薄基岩厚33m,工作面开采厚度为2.5m时不具有突水溃砂风险。     

近松散含水层下煤层安全开采分区方法研究

为对松散含水层下采煤进行安全分区,采用基于GIS的近松散含水层下煤层开采安全性评价方法,研究了某矿南六采区近松散含水层下采煤的主要影响因素,通过统计具有相似工程地质条件的矿区资料,用熵值法数学模型,确定各个因素的权重,运用GIS多元信息空间分析技术,对南六采区安全开采可行性进行分区,结果表明:在南六采区的安全可采区的Ⅰ区域布置的01工作面可以进行安全回采。实际回采过程中,该工作面顶板垮落正常,工作面顶板涌水量一般0～6m3/h,没有发生突水溃砂事件。     

冲积层高水压含水体下工作面突水溃砂机理分析

冲积层砂砾含水层导致的工作面的突水溃砂事故，对人员安全和设备有重大威胁。赵固一矿大多数薄基岩工作面在留设防砂安全煤(岩)柱的条件下可实现安全开采，但在特殊水文地质条件下仍有工作面发生突水溃砂事故。在分析归纳多起突水溃砂事故的基础上，总结了防砂煤（岩）柱失稳的主要类型，认识了特殊水文地质条件下事故的形成原因，查明了突水溃砂的形成机理。研究结果表明：工作面出现压架事故，顶板岩层持续抽冒造成超限开采，导水裂缝带波及砂砾高水压“天窗区”是致灾的关键因素。建议采取加强顶板管理，论证支架支承力适用性，适当留设保护煤柱，加强冲积层探测，针对性调整采动影响等预防技术措施。研究结果对我国类似条件的工作面安全开采具有借鉴价值。     

浅埋深特薄基岩煤层工作面安全开采技术

针对薄基岩浅埋煤层在开采过程中易发生压架、溃水、溃砂事故的问题,对大柳塔煤矿在浅埋深薄基岩条件下综采工作面安全回采技术进行研究,采取了提前泄放砂砾层水、在基岩厚度不大于6m区域内注马丽散加固、加强设备的检修力度、生产现场严格执行顶板管控"十三项"到位等安全开采技术措施。实践表明通过采取以上措施有效地防止了工作面切顶、溃砂、溃水事故的发生,安全高效的回采了浅埋煤层薄基岩区域。大柳塔煤矿对过特薄基岩采取的措施是安全、可靠的,还可进一步完善了过薄基岩的措施。     

任楼煤矿提高回采上限首采面突水溃砂原因分析

针对任楼煤矿首个提高回采上限工作面回采过程中发生的突水、溃砂事故,从覆岩结构、矿压显现、支架阻力等角度,对突水溃砂的原因进行了分析。结果表明,风巷顶板破坏并沿巷帮发生失稳导致顶板侧向支承结构消失,周期来压期间覆岩整体破断时支架阻力不足、支护不及时而导致覆岩砌体梁结构失稳、端面漏冒加剧,进而造成严重突水溃砂。在后期的复采过程中,提高支架阻力、修复变形严重的风巷、改变巷道支护形式、完善排水系统以及加强工作面支护管理是防范突水溃砂的主要手段。     

松散砂砾含水层下特厚煤层分层综放开采可行性研究

突水溃砂灾害对工作面的安全回采影响恶劣,矿井生产过程中应采取安全有效的防治措施。水体下采煤合理留设安全煤岩柱,需要考虑覆岩裂隙发育特征、岩石物理力学性质等,含水砂层水文特征、渗溃性及黏土的阻隔水特性等的研究同样关键。以多伦煤矿为例,通过岩石物理力学性质测试、砂土渗溃性试验及水文补勘,得出松散层底部砂砾含水层富水性弱,砂土的渗溃直径大于6.5mm,渗溃性较差;松散层底部黏土样的塑性指数基本都大于17,液性指数都小于0,为坚硬半固结状态,具有良好的隔水性和比较差的流动性; 7号煤层顶板岩石力学强度低,泥类岩占50%以上,属于软弱类型。采用地面钻孔冲洗液漏失量和水位观测方法对覆岩破坏垮落带和导水裂缝带高度进行观测,其中软弱地层特厚煤层单层综放开采最大垮采比为5.62,分层综放开采最大垮采比为4.71,为防隔水安全煤(岩)柱的留设提供了依据。根据研究成果,底砾区、底黏区分别具备留设防砂和防塌安全煤(岩)柱开采的条件,并对井田北部工作面进行开采优化设计,部分基岩较薄区域实现了分层综放安全回采,提高了生产效率。经多个工作面试采后,工作面涌水量较小且未发生突水溃砂事故,表明该水文地质条件下煤层开采所选取的方法及措施合理,对松散含水层下特厚煤层开采突水溃砂的防治具有指导意义。     

回采工作面顶板泥灰岩含水层下开采技术

郑煤集团振兴二矿11021工作面安全回采受到第三系泥灰岩含水层的影响,为此,该矿对顶板泥灰岩水进行疏放,对回采方案进行调整,由俯斜开采调整为走向平行开采,避免了老空区溃水事故的发生;在工作面遇向斜构造时,采用工作面下部调斜形成运输巷在向斜轴底部的方法,彻底解决了工作面丢底煤造成的支架下沉问题,确保了安全回采,经济效益良好.     

老公营子煤矿顶板突水机理与防水安全煤岩柱留设研究

留设防水安全煤岩柱是预防煤层顶板突水的主要技术措施。老公营子煤矿Ⅰ03(2)工作面在防水安全煤岩柱留设尺寸满足规程要求的情况下发生松散含水层突水事故,最大突水量达760 m3/h。从覆岩岩性与结构、含水层水压、有效隔水层厚度等方面分析了顶板突水机理,认为突水是在特定水文地质条件与采矿条件下发生的,并提出根据已回采工作面最小基岩柱厚度与煤层开采厚度比值(柱厚比)来确定防水安全煤岩柱留设尺寸的方法,在柱厚比29时煤层开采不会发生顶板突水,并在后续回采工作面中得到了验证。     

含砂层开采顶板突水溃砂机理的细观数值模拟研究

为研究含砂层开采顶板突水溃砂的细观机理,运用PFC2D数值模拟软件分析顶板突水细观机理。模拟结果表明,当工作面由60 m推进至80 m时,顶板最大下沉量增幅最大,约为65%;最大孔隙率由0.170变为0.270,增幅最大,约为58.8%;裂隙的最大长度增幅比较大,裂隙扩展到含水层,导致顶板发生突水,水流带走含砂层中细小的颗粒,随着渗流力的增加,最后可能导致较粗的颗粒也会流失,引起顶板发生大范围的突水溃砂。通过数值模拟分析提出了顶板突水治理对策,为现场预防和治理顶板突水提供借鉴。     

厚覆基岩下煤层开采突水溃砂机理研究

为了揭示较厚上覆基岩煤层开采顶板突水溃砂灾害的形成机理,以照金煤矿突水溃砂事故为例,结合最新补勘地质资料,从导水通道、充水水源、物源、储水空间、动力源和地质构造等多方面对该类型灾害机制进行综合分析。研究结果表明:在采动条件影响下,富水性弱～中等的洛河组含水层也可能发生破坏极大的水害事故;较厚上覆基岩煤层开采顶板突水溃砂的发生并非单一因素造成,而是由多个因素相互作用最终造成水砂混合流运移和突溃的现象;照金矿202工作面综放开采产生的导水裂隙带导通洛河组含水层,水进入宜君组与直罗组之间的离层空腔,随着积水量增加,渗入煤系含水层和古河床相松散体中形成似泥石流体,并会沿工作面切落形成的集中通道瞬间溃入工作面,导致煤层顶板上覆较厚基岩发生突水溃砂。     

深井回采工作面顶板出水及泥浆的防治措施探讨

本文以某矿11131工作面顶板出水及泥浆的现象为工程背景,采用物探与钻探验证相结合的方法对工作面顶板溃水及泥浆的现象进行分析研究,阐述了11131工作面顶板出水及泥浆的事故原因及应急处理措施,明确了防治回采工作面顶板溃水溃沙的具体措施,为防治回采工作面顶板溃水溃沙事故的发生积累了经验。     

大倾角条件下提高开采上限的研究与实践

针对综合机械化采煤提高开采上限工作面在大倾角地质条件下因顶板管理不利,造成回采过程中发生溃水、溃砂事故。通过分析地质和煤层赋存条件,选择综采、综放综合采煤方法,采取分段上网,设备状态控制,顶板破碎区超前管控等一系列工程措施的现场落实,能够有效的控制顶板下沉、开裂,避免顶板事故的发生。现场实践证明合理的开采方式及顶板控制方法能够有效控制顶板非均衡破坏和矿压显现异常现象,提高大倾角条件下提高开采上限工作面的回采效率。     

厚表土层近风化带工作面安全煤岩柱留设研究

在分析平煤股份八矿已15煤层顶板水文地质条件与充水因素、受水害威胁的主要含水层富水性、采区覆岩岩性结构的基础上,对顶板突水危险性进行了评价,计算了采区工作面防砂和防塌安全煤柱垂直高度,并提出防止溃砂涌砂事故发生的安全管理措施,为保证工作面的安全顺利开采,提高矿井防灾抗灾能力提供了借鉴。     

庞庞塔煤矿9~#煤层带压开采安全性及治理措施

庞庞塔煤矿9~#煤层工作面为带压开采,以9-101首采工作面为背景,采用极限水压理论及突水系数法探究底板突水的危险性,模拟分析了工作面回采期间底板塑性破坏的深度及底板隔水层注浆加固效果。结果表明,正常条件下底板塑性破坏深度为27 m,底板存在较大的突水危险,注浆后底板破坏深度减小为10 m,奥灰含水层突水的危险性解除。可见,通过底板注浆改造,能够保障庞庞塔矿9-101工作面的安全回采。     

含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术

以石场湾煤矿4205工作面为例,分析了含水沙层下浅埋煤层溃水溃沙发生机理,工作面顶板破断原理与特点,建立了顶板周期破断力学模型,提出超前控水、支护控制、开采控制等技术措施,实现了4205工作面的安全开采。     

倾斜大采高工作面顶板注浆加固技术应用

针对某矿区205工作面薄基岩的特点,在充分调研分析顶板控制方法的基础上,采用顶板注浆加固技术,消除了回采时的突水溃砂危险,为厚风积沙薄基岩区综采顶板控制提供了技术保障。     

西北矿区浅埋煤层突水溃砂危险性评价

我国西北地区煤矿矿区生态环境脆弱,尤其是浅埋煤层进行开采时,上覆岩层突水溃砂频发,造成重大的人身伤亡和经济损失。以西北转龙湾煤矿23105工作面为研究区,基于熵权法和GIS技术,选取了砂层厚度、含水层富水性、有效隔水层厚度和煤层采厚等4个指标作为影响研究区浅埋煤层工作面突水溃砂危险性的关键因素,建立了基于熵权法和GIS技术的浅埋煤层突水溃砂危险性评价模型,对研究区突水溃砂危险性进行了分区评价。根据模型评价结果与依据"三下规范"评价结果进行对比,结果表明:浅埋煤层工作面突水溃砂危险性多因素分区评价更加充分地考虑突水溃砂的诱发条件,得出了23105工作面突水溃砂危险性处于相对安全-极高危险,工作面从南至北、自东南向西北危险性逐渐减小的趋势,有利于有针对性地防治突水溃砂,在不同分区内采用最适当的工程防治措施。     

松散砂层下煤层开采顶板溃砂的水动力条件分析

基于潜水完整井非稳定流理论及砂土体渗透运移临界水力梯度作用机理,分析了松散含水砂层下浅埋煤层开采过程中顶板涌水水流动力场特征,并按砂体运移溃入工作面的启动、发展及终止三步探讨潜水水动力条件的作用机理。提出了浅埋煤层开采过程中上覆松散潜水含水砂层涌水溃砂形成的临界水头及其计算公式。并以神府矿区柠条塔煤矿S1103潜埋工作面为例,计算得出该工作面上覆松散潜水含水砂层形成溃砂的临界水头高度为1.92 m,为该工作面顶板溃砂防治提供理论依据。