串联埋管疏排采空区积水技术在李家塔煤矿的应用

随着采空区面积的增大,采空区积水越来越多,为了疏排李家塔煤矿采空区积水,利用地层分析法和导水裂缝带预计方法,分析了矿井涌水的主要水源构成,查清了采空区积水的来源。采用工作面串联埋管的方式疏排采空区积水,解决了矿井的主要水害问题,保证了矿井的安全生产。     

坚硬顶板厚隔水层条件下底板突水致灾机理及全周期治理技术

峰峰矿区九龙矿4号煤层顶板为厚3.5 m的坚硬野青灰岩,煤层底板岩层组合为“厚隔水层夹薄层灰岩+奥陶系灰岩”,九龙矿开采4号野青煤以来,发生多起底板奥灰突水事故。针对煤层底板存在厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全消除奥灰突水的现状,笔者基于零位破坏理论,建立了考虑顶板压力传递的煤层底板采动破坏力学模型,分析了顶板压力传递和承压导升作用下的底板突水致灾机理,提出底板水害“采前-采中-采后”全周期治理技术并通过井下底板验证孔-工作面涌水量-奥灰水位动态变化“三位一体”立体化监测对治理效果进行评价。研究结果表明：(1)坚硬顶板条件下,采空区悬露面积大,周期来压强烈,导致底板破坏深度增加,在煤层底板导水构造阶梯式导升作用下容易发生滞后突水;(2)通过采前区域治理对煤层底板进行全面加固消除致灾因素,采中对煤层底板微震事件多发、构造发育区域进行重点加固达到减水开采,采后补强加固实现保水开采,创建了工作面底板奥灰水害全周期治理模式;(3)治理后,工作面底板薄层灰岩与奥灰无水力联系,奥灰水位与工作面底板涌水量随工作面来压发生变化,但变化幅度较小,工作面涌水量仅为0.46～1.12 m3/...     

强富水含水层下综放开采水砂灾害防控关键技术

弱胶结煤层覆岩抗采动变形能力差,高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,在近距离强富水含水层下综放开采具有极大的危险性,常发生突水溃砂事故。为了实现强富水含水层下综放开采水砂灾害的安全防控,研究了基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测与监测、煤层采放高度设计与实时调整的突水溃砂灾害防控关键技术。提出基于网络并行电法和井下加密钻探的精细化探查组合方法以查明工作面开采的水文地质条件;采用经验公式预计、数值模拟计算、钻孔注水法实测以及电-震一体化监测等手段获取动、静态综放开采的覆岩破坏高度特征;通过控制煤层采放高度、优化工作面两巷在煤层中的位置、电-震一体化监测覆岩破坏高度反算煤层采放高度等方法达到及时调控煤层采放高度的目的。以应用工作面为例,采用并行电法、钻探验证,覆岩破坏高度实测以及煤层采放高度的精准控制等方法,基于地质条件探查与分析,动态控制了煤层覆岩的采动破坏范围,实现了工作面在近距离强富水含水层下的综放安全开采。研究表明,物探、钻探探测可有效获取水文地质信息以及综放开采覆岩破坏的关键参数,将采动裂隙场与水文地质条件相结合,控制煤层采放高度,对不同含水层采取疏或保的不同对策,实现了强含水层下综放安全开采。     

中国煤矿区煤层气开发及其技术途径

在介绍我国及重点煤矿区煤层气资源量分布利用情况以及煤矿区煤层气开发原则的基础上,分析了煤矿区煤与煤层气一体化开发的时空协调关系及煤气共采实现的技术途径。从煤层采动引起的岩层移动时空规律、煤层采动对煤层气钻井(孔)布设的影响和采煤活动对煤矿区煤层气开发的促进作用3个方面分析了煤炭开采对煤层气开发的影响;从煤层气开发对煤炭开采顺序和效率的影响、煤层气抽采对煤矿瓦斯治理的促进作用以及煤层气地面开发存在的安全隐患3个方面,分析了煤层气开发对煤炭开采的影响。最后介绍了煤矿区煤层气开发的效果,指出煤与煤层气一体化协调开发是开发和利用煤矿区2种资源,预防和治理煤矿瓦斯事故的有效途径。     

煤矿陷落柱水害特征与防治技术研究

 摘要：岩溶陷落柱是我国北方石炭二叠纪煤田广泛发育的一种特殊的隐伏构造。岩溶陷落柱水害是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一,充分认识陷落柱的相关规律,对煤矿安全生产意义重大。本文分别从陷落柱形成的基础条件和进阶条件两方面阐述了陷落柱的形成过程;指出了陷落柱分布规律;说明了陷落柱周围局部小构造类型及特征;分析了陷落柱突水机理;明确了陷落柱围岩特征,最后提出了陷落柱的探测方法及陷落柱水害的防治水对策,通过系统的分析,较全面的介绍了煤矿陷落柱水害。     

倾斜煤层底板破坏深度的断裂力学模型研究

基于断裂力学理论,将倾斜长壁工作面看作倾斜裂纹,采用断裂力学Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹模型,计算出倾斜煤层工作面端部的底板应力分布,结合Mohr-Coulomb屈服准则,推导出平面应力状态下工作面上、下端部底板破坏深度以及破坏深度距端部的水平距离计算公式。理论分析表明,随着煤层埋深和工作面长度的增加,端部底板破坏深度呈线性增加;随着底板岩层平均抗压强度的增加,端部底板破坏深度呈反比例减小;随着煤层倾角的增大,端部底板破坏深度先增加、后减小,当拐点倾角为α时,底板破坏深度最大。用所推导的公式分析桃园矿1066工作面上、下端部最大破坏深度分别为15.77m和17.40m,现场微震监测工作面上、下端部最大破坏深度分别为12m和16m。结果表明,推导出的计算公式具有一定的适用性,可为带压开采提供参考。     

深部侏罗系岩层综合隔水性能研究

为了解蒙陕矿区纳林河二号矿井岩层隔水性能,基于蒙陕矿区纳林河二号矿井开采深度大,主采煤层受多层含水层威胁、且上覆泥岩隔水层较薄的地质条件,采用统计分析和实验室试验的方法,研究了3-1煤层覆岩的岩性组合特征、岩石力学强度、水理性质以及全应力-应变渗透特性,并确定了3-1煤层覆岩的类型,评价了综合隔水性能。结果表明:3-1煤层覆岩以砂岩为主,渗透性好;泥岩属于水稳性很强的非膨胀型、非崩解性泥质岩;因此该类型覆岩受采动开裂受压后,其隔水性不易恢复,隔水性能较差;总体属于中硬偏坚硬型覆岩类型,综合隔水性能一般。