上覆不明采空区突水危险性分析及积水范围探测

针对整合矿井上覆不明采空区工作面易发生老空水害的工程难题,以重组整合矿井胜利煤矿太原组10号煤层开采为例,运用力学模型分析、经验公式计算以及数值模拟方法,综合分析研究了10号煤层及上覆6号、2号煤层开采后的导水裂隙带高度、底板破坏带深度情况。研究结果表明:10号煤层及上覆6、2号煤层开采后的最大导水裂隙带高度分别是54.94、30.49、33.67 m,最大底板破坏带深度分别是12.24、3.12、1.25 m,基于其相对空间位置,判断出2号煤层采空区积水不会影响10号煤层开采,而6号煤层采空区积水会直接进入10号煤层,对10号煤层安全生产造成重大影响;利用调查资料、地面物探、井下物探相结合的方法对6号煤层不明采空区积水范围进行了精准确定,为后续钻探放水提供了依据,为相似工程条件下上覆采空区突水危险性分析及积水范围探测提供借鉴。     

急倾斜煤层开采与开拓巷硐群扰动效应数值模拟分析

针对王家山煤矿急倾斜煤层开采与开拓巷硐群工程越界对地方煤矿安全开采问题,建立了急倾斜煤层开采与开拓巷硐群数值计算模型,分析了覆岩移动变形与应力演化规律。研究结果表明：急倾斜煤层开采,采空区上方煤层先破坏、垮落,顶板沿层理面法向发生弯曲、离层,采空区上部煤体先垮落,呈拱形结构,抑制了上覆煤岩体向采空区的垮落和移动;工作面采高5.2m,顶板发生垮落,底板也会发生滑移,顶板一侧的沉陷大于底板一侧的,在底板一侧出现断崖式现象,但垮落带发育高度小于工作面距井田边界的距离;巷硐群最大位移均发生在泥岩、煤层等软弱岩层以及断层破碎带区域,其扰动效应增加;在软弱岩层时巷道最大影响圈边界增加,影响边界贯通,但最大裂隙带高度为11.5m,裂隙带上脚未发育至井田边界标高。因此,工作面开采与开拓巷硐群对地方煤矿开采没有影响。     

急倾斜特厚煤层采场围岩运动相似材料模拟

急倾斜煤层赋存条件复杂,开采难度大.以实际工程为背景,通过相似材料模拟实验对浅埋急倾斜特厚煤层水平开采进行研究,分析了沿煤层倾向剖面采场围岩的运动变化规律和支承压力分布特点.水平分层放顶煤开采过程中上覆岩层出现循环破坏的空洞,其顶板岩层内的位移及其破坏位于偏上山方向区域,顶板岩层的影响范围可扩大至煤层法线上方90 m以外区域;采场应力集中区域主要分布干顶板岩层内.研究结论可为同类矿井的开采设计与安全生产提供理论依据.     

大倾角煤层开采围岩的力学行为研究

针对大倾角工作面上覆岩层运动和破坏特征、支承压力分布规律及其对开采的影响,以走向长壁大倾角综采工作面为工程背景,采用现场实测、理论建模及数值模拟等方法,研究了大倾角煤层开采顶板岩层的断裂机制,以及大倾角煤层煤壁前方和采空区倾向的最大应力集中系数、支承压力塑性区范围、顶板的来压步距、顶底板的位移量等特征。在获得大倾角煤层开采矿压特征基础上,提出工作面支架稳定性、设备防滑以及来压期间采场围岩的控制技术。对减少煤矿顶板事故、提高大倾角煤层开采的安全性具有一定的指导意义。     

大倾角煤层开采围岩的力学行为研究

针对大倾角工作面上覆岩层运动和破坏特征、支承压力分布规律及其对开采的影响,以走向长壁大倾角综采工作面为工程背景,采用现场实测、理论建模及数值模拟等方法,研究了大倾角煤层开采顶板岩层的断裂机制,以及大倾角煤层煤壁前方和采空区倾向的最大应力集中系数、支承压力塑性区范围、顶板的来压步距、顶底板的位移量等特征。在获得大倾角煤层开采矿压特征基础上,提出工作面支架稳定性、设备防滑以及来压期间采场围岩的控制技术。对减少煤矿顶板事故、提高大倾角煤层开采的安全性具有一定的指导意义。     

“三软”大采高综采工作面覆岩结构及运动规律分析

以潘一煤矿"三软"煤层2141(3)综采工作面开采条件为背景,运用相似材料模拟实验和计算机FLAC3D数值模拟软件,对采高为6m的工作面的覆岩结构及顶底板破坏特征进行观测分析,研究表明:覆岩一般是分层或分组运动,垮落相互叠加;顶板距煤层越远,位移量越小,且具有滞后性;离层出现在应力降低区;垂直应力的峰值位置随着岩层高度的增加向煤壁后方移动,顶板和煤层中的最大垂直应力大于底板中的最大垂直应力;底板的破坏范围最大,并在工作面后方存在拉破坏。     

近距离煤层群多重采动覆岩破坏特征及应力传递规律研究

近距离煤层群开采覆岩破坏特征不同于单层煤开采,同时存在层间相互影响的问题。以晋能控股煤业集团燕子山煤矿11~#煤层、14-2~#煤层、14-3~#煤层三层近距离煤层为研究对象,通过进行物理相似模拟实验和数值模拟计算,研究分析了近距离煤层群开采时顶底板围岩的覆岩破坏特征及应力传递规律。研究结果表明：近距离煤层群下行开采过程中,随着采动次数增加,顶板横向裂隙超前发育和纵向裂隙穿层效果更为明显,垮落块度明显减小,来压规律不明显;煤层顶板覆岩因采动产生的应力峰值随采动次数增加而降低;初次采动影响下,稳定后的覆岩应力要明显小于原岩应力,而多次采动稳定后的覆岩应力与该次采动前相近;上覆岩层在多重采动影响下,破坏更彻底,形成台阶式的岩层切落。研究结果可为条件相似的近距离煤层群开采顶底板围岩控制、采空区积水及瓦斯防治提供参考依据。     

“三软”煤层上覆岩层移动破坏规律相似模拟

针对明业煤矿3#煤层采煤工作面具体地质条件,采用相似材料模型实验,分析研究了"三软"煤层上覆岩层的移动破坏规律,为回采工作面管理提供科学依据,结果表明:"三软"煤层的上覆岩层具有从下往上分层破坏的特性,直接顶的初次垮落步距为12 m,老顶初次来压步距23 m,周期来压步距为10~14 m;上覆岩层的不规则垮落带为24 m,规则垮落带在距煤层顶板24~36 m的范围,在距煤层顶板36 m处形成了稳定的老顶结构;开采完成后,上覆岩层最大下沉量为5.043 m,下沉系数为0.84。     

下伏煤层空巷对上覆煤层开采的影响

为研究上覆煤层工作面过下伏煤层空巷的难题,基于基安达矿1002工作面突水事故,分析了下伏空巷对上覆煤层开采影响和含下伏空巷煤层开采底板贯通空巷演化过程。结果表明:10号煤层开采后底板破坏深度5.54 m,大于煤层间距5.4 m,下伏空巷对上覆煤层开采有突水威胁;在距空巷0 m应力集中区穿空巷且范围最大,4 m时应力值最大;在过空巷0、4、8 m时空巷左帮、顶板、右帮塑性区依次贯通底板,贯通宽度为2、4、8 m。过空巷8 m时空巷围岩发生大面积破坏此时极易发生突水。     

采空区覆岩破坏高度的电磁成像探测

地球物理方法是探测煤矿采空区的主要手段之一,采用电磁成像技术对某矿408盘区12#煤层采空区上覆岩层移动与破坏范围进行探测,结果表明开采12#煤层引起的顶板上覆岩破坏带范围是70 m~80 m,探测结果可供该区域上行开采8#煤层提供指导。     

近距离煤层蹬空开采围岩应力及裂隙演化规律

针对蹬空状态下煤层底板岩层完整性与承载力影响制约工作面安全高效开采的问题.以草垛沟矿8201综采工作面为研究背景,通过对8-2煤层下伏11煤巷柱式采空区顶板岩层结构与受载进行分析,建立基于弹性地基假定的顶板-煤柱系统力学模型,推导并解析了顶板岩梁弯曲下沉挠度函数;将工作面底板视为半无限平面体,建立工作面走向不同区段静载...     

首采层开采对底板煤层影响规律分析

为了分析首采层开采对底板煤层的影响规律,采用理论分析,分析了首采层开采对煤层破坏范围,研究了首采层开采对煤层工作面掘进和回采的影响,然后钻孔验证了1901运输巷反掘联络巷26.3 m打钻地质成果。研究得出:首采层工作面回采对下部9号煤层工作面产生影响为走向方向上内错19.8 m,倾向方向上内错8.42 m;首采层工作面回采对下部7号煤层影响范围为工作面范围内走向方向上内错9.42 m,倾向方向上内错3.93 m。研究为今后底板煤层的设计工作提出理论基础。     

煤矿顶底板隔水关键层分析与破坏能力评价

为了研究煤矿顶底板隔水关键层及其破坏能力，根据采空区分布平面和主要含水层，分析了煤层顶底板物理力学参数和煤层隔水层结构，采用理论公式计算了煤层顶底板破坏高度和深度，采用数值模拟软件，分析了一采区、二采区和三采区顶底板破坏范围随工作面推进距离的变化规律。研究对实现煤层带压安全开采具有重要的指导意义。     

顾北煤矿半孤岛工作面矿压显现规律研究

 摘要：工作面围岩压力分布及矿压显现规律是巷道合理布里和煤柱合理留设的关健因素,采用数值模拟、相似模拟、现场实测综合方法获得了围岩压力分布及矿压显现规律.孤岛工作面沿空巷道矿压显现剧烈,支护难度大。本文以顾北煤矿1212（1）综采工作面为研究对象,首先分析了煤层的地质条件与顶底板的情况,并制定了矿压观测的内容与方法,进而对综采支架工作阻力、巷道围岩变形进行实测分析,得到矿压显现的规律,从而为工作面的高产、高效、安全、低耗创造良好的技术条件。     

薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术应用实践

针对薄煤层快速回采工作面瓦斯涌出量大,工作面上隅角、回风流等多处局部瓦斯超限现象,采用分源瓦斯分析方法,确定工作面瓦斯来源及含量,并采用本煤层预抽、高位顶板裂隙抽放、采空区插管埋管抽放等综合抽放瓦斯措施,对工作面瓦斯进行综合治理。试验结果表明:综合抽放瓦斯措施分别解决了快速回采期间落煤及采动引起的工作面瓦斯涌出量大、上邻近层卸压瓦斯向采空区大量涌入、下邻层卸压瓦斯向采空区涌入、U型通风工作面上隅角瓦斯聚集和超限问题。薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术能够有效治理矿井瓦斯,不仅实现了薄煤层工作面安全高效开采,同时为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。     

近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究

 为了研究近距离煤层上覆煤层已采对下覆煤层开采时支承压力的影响,基于潘二煤矿18516工作面矿压实测结果,运用FLAC3D大型非线性三维数值模拟软件,从围岩应力场分布角度对上覆已采煤层对18516工作面作用机理进行了分析。结果表明,煤柱下支架来压时最大循环末阻力大于采空区下支架载荷。煤柱下部周期来压时最大循环末阻力小于初次来压时的载荷;采空区下,周期来压时最大循环末阻力略小于初次来压时的载荷,相差不大。采空区影响区域,6煤采空区上方应力呈“鞍”形等值线分布,煤柱影响区域,6煤采空区上方应力呈“拱”形等值线分布。煤柱下的支承压力应力集中系数达到4.6～4.67,是采空区下方应力集中系数的3.5倍,受煤柱高支承压力的影响,工作面开采此位置时的危险程度较高,更易产生片帮、漏顶现象。     

承压水上开采煤层底板破坏深度数值模拟及实测研究

根据某矿综采工作面煤层顶、底板岩层组合及结构性质特点,建立了反映完整底板岩层组合的工程地质模型,通过FLAC3D软件数值模拟分析了煤层开采过程中底板应力及破坏特征,结果表明:煤层底板下0～4 m内岩体破坏较为严重,不具有阻水能力;煤层底板下4～10 m内岩体虽然发生了局部破坏,但其破坏程度相对较弱,具备一定的阻水能力。结合现场煤层底板钻孔内不同深度传感器应变测试值随工作面推进的变化情况,确定出煤层底板破坏深度为8～10 m。综合对比分析得出煤层底板破坏深度为10 m。     

深部开采矿井矿压异常显现研究

为了研究济三煤矿6304工作面在回采过程中的矿压异常显现现象,在矿压观测的基础上,通过理论分析和研究的方法,掌握了该工作面矿压异常显现特征。指出了该工作面矿压异常显现区域,基本顶垮落步距、煤厚、辅助运输巷沿空留巷、断层、富水顶板、开采深度是该工作面发生矿压异常显现的主要原因。工作面加快工作面推进速度、支架初撑力不低于3 389 kN可以有效确保深部开采矿压异常区域的安全生产。     

龙口矿区易自燃煤层综合治理技术

针对三软地层易自燃煤层在煤巷掘进、工作面回采、工作面撤面过程中及工作面撤出后的采空区中等的漏风裂隙发育、漏风通道繁杂、漏风途径隐蔽、防火难度大、火灾事故频发等状况,进行了研究和探索,并在总结以往火灾事故教训的基础上,采取了具有针对性的综合治理对策,从根本上遏制了往年火灾事故多发、经济损失惨重、负面影响大的势头,取得了连续数年消灭高温火点和一氧化碳超限的显著成效.