厚松散层薄基岩浅埋煤层突水溃砂的可能性分析

以石圪台矿22304工作面为例,从厚松散含水层、薄基岩浅埋煤层开采时存在的突水溃砂问题入手、分析影响突水溃砂的4个影响因素、以现场监测、室内流固耦合相似模拟和水动力学等为主要研究手段,分析采区的特定的地质条件,研究煤层采动覆岩来压的规律,薄基岩破坏规律及研究水砂运移的动力机制,并给出突水溃砂临界水头高度及安全水头的计算和判定依据;得出了工作面的临界采宽是52.7 m,老顶首次来压计算步距50~79 m,周期来压步距16~19m。临界水力坡度为1.251、临界水头高度为13.54 m、实际水力坡度为3.25、实际水力坡度大于临界水力坡度,分析研究区在初始状态下有突水溃砂危险。     

深埋薄基岩厚煤层开采顶板突水溃砂通道形成机理研究

我国中东部矿区相继进入深部开采阶段,为了研究深埋薄基岩厚煤层开采覆岩运动中突水溃砂通道的形成机理,采用室内试验、现场实测、理论分析、数值模拟等多种研究手段,开展了覆岩厚冲积层垮落形态、采动裂隙扩展路径以及薄基岩破断形式的研究.研究结果表明,厚冲积层的垮落形态呈对称冒落拱与非对称冒落拱交替循环出现,其中对称冒落拱的采动裂隙由高位厚冲积层起裂,并以Ⅰ类裂纹的形式向薄基岩双向向下扩展,导致薄基岩发生拉伸破断,工作面来压缓和;非对称冒落拱的采动裂隙由高位厚冲积层中萌生,以Ⅱ类裂纹形式向薄基岩单向向右下侧扩展,导致薄基岩发生剪切破断,工作面来压强烈;基于上限定理得出冒落拱的理论方程,预测结果与相似模拟试验所得数据吻合,可以用于冒落拱的形态演化预测.     

厚松散层薄基岩煤层矿压显现规律

以大柳塔矿首采用矿压实测为基础，对厚松散层薄基岩近水平煤层长壁面顶板的来压机理、形式和上覆基岩垮落规律进行了深入分析，提出了顶板“全厚切落式”来压的概念，同时给出了该条件下的来压预计和支架支护阻力的计算方法及公式。     

厚松散层薄基岩煤层矿压显现规律

以大柳塔矿首采面矿压实测为基础，对厚松散层薄基岩近水平煤层长壁面顶板的来压机理、形式和上覆基岩垮落规律进行了深入分析，提出了顶板“全厚切落式”来压的概念，同时给出了该条件下的来压预计和支架支护阻力的计算方法及公式。     

厚松散层薄基岩下采煤地表移动规律与数值模拟

基于张双楼煤矿地表移动观测站实测资料,分析了厚松散层薄基岩下采煤的地表移动变形特征,应用FLAC3D数值模拟方法,探讨了厚松散层薄基岩下采煤地表移动变形规律的特点.研究结果表明:厚松散层薄基岩条件下地表移动过程剧烈,下沉盆地陡峭;下沉速度快,滞后时间短,上覆岩层呈整体快速下沉趋势;下沉值大,影响范围广.研究成果可用于指...     

薄基岩顶板工作面突水溃砂及切顶灾害试验研究

煤层一次采出厚度变大,导致直接顶冒落高度增加,并且在薄基岩条件下,顶板破断后不容易形成稳定的结构。顶板破断容易导致工作面突水溃砂灾害的发生,严重影响工作面的生产。为了揭示薄基岩、厚松散岩层在高强度开采条件下突水溃砂和顶板切落并发灾害机理,利用自主研发的顶板动压与突水溃砂试验平台进行了相似模拟试验,以锦界煤矿31406综采工作面为工程背景,试验采用平面应变模型,选取几何相似比为100∶1,结合辅助红外成像仪和超声波探测器等获取了顶板破断时能量的聚集与耗散特征以及裂隙的发育特征。试验结果表明:顶板发生超前破断时,同一岩层产生竖直贯通裂隙,在层理处因岩层强度和厚度不同容易产生"错动"裂隙;突水溃砂和顶板切落并发时产生了明显的动载冲击现象,支架工作阻力会有明显增加,引起压架和工作面发生突水溃砂事故;基于滚动摩擦基本原理建立了滚动摩擦力学模型,揭示了水砂涌入裂隙后导致块体产生滑落失稳的力学机理;水砂体由贯通裂隙进入顶板结构,原有滑动摩擦向滚动摩擦转化,显著降低块体间摩擦力,使顶板产生滑落失稳。结合试验和理论分析得到及时移架,增加支架初撑力,加快工作面推进速度等可以降低突水溃砂和顶板切落灾害发生的...     

厚松散层超薄基岩煤层开采防砂煤岩柱留设研究

为了解放皖北百善煤矿浅部压煤,合理留设煤层安全保护煤岩柱,采用理论计算和相似材料模拟实验,对厚松散层超薄基岩浅部煤层开采引起覆岩破裂特征及规律进行分析,结果表明,覆岩活动与裂隙发育主要受基本顶关键层控制,采动裂隙呈"马鞍形"分布,垮落带高度保持在9m左右,防砂煤岩柱高度应不小于13.5m。现场通过窥视孔实测得到基本顶位于8.0~13.0m层位,冒落带高度大约为6.0~8.0m,防砂煤岩柱的高度应不小于14m。根据研究和实测,最终将40~60m的安全煤岩柱改设为15m的防砂煤岩柱,可解放9.5Mt左右压煤量,延长矿井的服务年限8~10a。     

厚松散层薄基岩下综采液压支架选型试验分析

针对淮南潘二矿厚松散层薄基岩地质条件下1811(1)工作面开采的液压支架选型,采用数值模拟及相似模拟手段,对1811(1)工作面开采三带发育高度进行了分析研究,并最终确定采用ZZ7200-13/26型支撑掩护式液压支架,通过现场矿压显现规律的实测确定ZZ7200-13/26型支撑掩护式液压支架选型的合理性。     

厚松散层薄基岩上分层开采覆岩移动规律

结合赵固一矿11011工作面的具体地质条件,综合运用数值模拟和地表钻孔冲洗液漏失量观测方法,对采空区上覆岩层冒落带和裂隙带的高度进行了分析。工业性实验表明通过数值模拟确定的两带高度是合理的,进而确定了上分层开采防水安全煤岩柱尺寸及合理安全开采厚度。     

厚松散层薄基岩埋藏条件煤层的防砂岩柱安全尺寸论证

杨村煤矿T301工作面的基岩柱厚度仅有11．74-20．17m，其上冲积层为弱含水层。在这样的地质条件下进行开采、防砂岩柱高度是否安全，须经过科学论证，并要有相应的安全技术措施保证，才能实现高效、安全生产。     

薄基岩厚表土煤层开采的极限基岩厚度分析

通过数值模拟和现场实测的方法,研究了司马矿薄基岩厚煤层开采条件下,保证安全开采的极限基岩厚度。数值模拟研究结果表明,在表土全为砂土情况下,保证安全开采的极限基岩厚度为40 m;在基岩厚度20 m粘土厚度40 m时两者可形成较为稳定的结构,极限基岩厚度为20 m;研究结果在司马矿1101工作面的开采试验中得到了验证。     

近厚松散层开采煤层底板采动破坏研究

以祁东煤矿7131工作面为例,采用FLAC3D模拟了厚松散层覆盖下的煤层开采底板破坏特征,并与经验公式计算结果进行对比分析。结果显示:厚松散层覆盖下的煤层底板岩层由于受到上覆高自重应力的影响,破坏深度和形式与基岩覆盖下煤层开采存在一定的差异。     

厚松散层薄基岩大采高综采工作面覆岩移动规律

为了实现厚松散层薄基岩大采高综采工作面顶板的科学管理,以赵固二矿12051大采高综采工作面为研究背景,综合采用数值模拟和现场实测的研究方法,研究了厚松散层薄基岩条件下大采高工作面上覆岩层运移情况及工作面前方支承压力分布情况。从而得出采空区上覆岩层垮落带和裂隙带的高度及工作面超前影响距离。     

薄基岩特厚煤层工作面提高开采上限综合研究

在详细分析第四系松散层上、中、下各组含水层间水位变化及底部黏土特征基础上,以杨村煤矿317工作面为地质背景,建立了3~#煤开采的工程地质模型,利用FLAC~(3D)软件模拟并求出了垮落带高度为33 m,再结合三下开采规程和相邻矿井的经验公式计算了留设防砂煤柱的具体高度,最终确定了该工作面的开采上限高度。     

大采深厚松散层薄基岩条采地表移动特征研究

大采深、厚松散层、薄基岩条件下条带开采对地表建(构)筑物的影响,较之一般覆岩条件下条带开采引起的对地表移动变形影响要大。根据山东济北片区覆岩结构特点、煤层埋藏特点以及地面建筑结构分布特点,采用数值模拟研究、概率积分法预计方法、力学分析、现场观测等手段,针对深埋煤层厚松散层薄基岩这一条件下的条带开采引起的地表移动变形规律进行研究,并得出相应结论。也为诸多类似条件下条带开采地表沉陷研究工作提供指导。     

厚砂层薄基岩浅埋煤层矿压显现规律研究

为解决厚砂层薄基岩浅埋煤层矿压控制问题,对宝山煤矿6101综采工作面(首采)进行现场实测。通过对顶板活动规律和来压机理的分析,揭示了宝山煤矿6101综采工作面的矿压显现规律,得出了该工作面的初次来压、周期来压步距。在此基础上,利用UDEC软件对采场覆岩的顶板破断、应力分布情况进行了模拟,模拟结果与实测结果基本相符。     

Feasibility of Modifying Coal Pillars to Prevent Sand Flow Under a Thick Loose Layer of Sediment and Thin Bedrock

Mine Water and the Environment - This paper focuses on the first work face under a thick loose layer of sediment and thin bedrock in the No. 8 Mining District of the Baodian Coal Mine in the...     

深井厚煤层开采水害危险分析

巨野煤田某矿4301工作面埋深大于800 m,煤层厚度大,为了研究回采过程中水害影响,首先分析工作面顶板沉积组合结构,采用可控源音频大地电磁法勘探顶板含水层,然后用UDEC软件进行覆岩变形破坏数值模拟分析。得出工作面导水裂隙带最大发育高度约100 m,裂采比11.12,导水裂隙不会波及基岩顶部砂含5,经疏放水后可进行安全回采。     

厚松散层薄基岩下煤柱留设类型转变研究

通过对鲍店煤矿八采区山西组主采3煤顶部基岩及第四系下组2个主要充水含水层富水性特征的分析,确定其转变为防砂煤柱留设是安全可行的。针对采区山西组主采3煤层较大部分存在分叉现象的实际情况,分别计算了3上煤层和3煤层的留设高度;3上煤层与3下煤层属于近距离煤层开采,在重复开采条件下计算了3下煤层留设高度。     

浅埋深薄基岩中厚煤层矿压显现规律

针对浅埋深薄基岩中厚煤层矿压显现规律问题,采用UDEC数值模拟软件和现场实测2种方法对李家壕煤矿3-1煤层的矿压规律显现进行研究。研究表明,工作面初次来压步距20m,周期来压步距10 m;周期来压期间,来压猛烈,历时短,工作面中部相对于两端部来压大,来压早,持续时间长;工作面前方支承压力集中不明显,影响范围较小;工作面发生台阶下沉,顶板破断运动波及地表,工作面上覆岩层中只存在垮落带和裂隙带"两带",不存在弯曲下沉带;顶板岩梁在工作面推进方向上传递载荷的能力大大下降。数值模拟结果和现场实测数据基本吻合。