王洼煤矿水库坝体下工作面安全开采高度研究

为解决水库坝体下开采安全性,提高煤炭资源回收率,以王洼煤矿水库坝体下110505工作面为研究背景,通过物理仿真模拟、数值模拟及理论分析等方法对覆岩裂隙发育规律及导水裂隙带高度展开研究。为避免矿井开采对地表水坝与水体破坏,针对导水裂隙带高度分析结果,提出了110505工作面限高开采方案。结果表明：工作面开采后地表形成“凹”型盆地,并产生拉伸裂隙,致使地表水位下降78%;现场实测导水裂隙高度为170.76 m,物理仿真模拟试验、数值计算、传统经验公式得出三者的导水裂隙带高度分别为162,164 m和120.57 m;方差修正系数对经验公式做出修正后,反推出限高开采的安全开采高度为2.6 m。研究揭示了工作面覆岩导水裂隙带高度发育规律及水库水体受采动影响的规律,为王洼煤矿后续此类条件下安全措施的制定提供了依据。     

人工湖下连采连充煤炭开采地表移动变形预测研究

为研究人工湖下煤炭连采连充开采后的地表移动变形规律，对连采连充工作面进行了室内力学试验和现场取芯力学试验，验证充填体的可行性；基于等价采高概率积分法，对连采连充工作面进行地表沉陷预测；通过数值模拟计算，分析导水裂缝带发育高度，并与概率积分法结果进行对比。结果表明：充填体的强度5.063 MPa超过设计强度2.0 MPa,能够确保矿井的安全开采；连采连充工作面开采后，地表倾斜值极值0.3 mm/m,地表水平变形极值-0.2 mm/m,小于砖混结构建筑I级损坏范围，周围地表沉陷平缓，无安全隐患；导水裂缝带发育高度约49.7 m,距离隔水层约160.3 m,水下采煤安全，FLAC^3D数值模拟和概率积分法结果比较接近，验证连采连充技术可有效减缓地表移动变形。     

软弱风化薄基岩赋存特征及其采动覆岩破坏规律

从矿区软弱风化薄基岩的赋存特征、赋存规律及矿区上覆水体类型和水文地质条件入手进行分析,结合相似材料模型模拟试验,获得了研究区薄基岩下开采覆岩破坏的基本规律及“三带”的发育特征.对薄基岩下采煤厚度3 m时的垮落带及导水裂隙带发育高度进行计算,计算结果分别为11.5m和42 m.根据地质采矿条件利用离散元数值模拟对薄基岩开采上覆岩层矿压运动规律进行了研究,结果表明,基岩较薄条件下,老顶来压断裂步距小,工作面前方支承压力分布范围为12 m,支承压力峰值点在工作面前方4～12m内,小于厚基岩工作面,但工作面矿压显现明显;对不同煤层采厚情况下垮落带的高度与导水裂缝带的发育程度进行确定;为煤层安全开采提供定量判据,为防治水工作提出相应的措施.     

导水裂缝带发育规律动态监测研究

煤层采出后,上覆岩层要发生破坏和位移,并具有明显的分带性,通常呈现垮落带、裂缝带以及弯曲下沉带。确定煤层顶板导水裂缝带高度可为顶板防治水、采掘工程布置、防水煤柱留设以及瓦斯抽采设计提供依据。由于开采技术的不断更新以及地质条件的差异,导致导水裂缝实际发育高度在不同矿区有较大变化,有些矿区的导水裂缝发育高度与规程中的预测公式的计算结果并不完全相符,因此需要对其进行现场实测确定实际发育高度。本文通过对荆各庄矿1196F回采工作面工作面布置导水裂缝带监测系统,浏览导水裂缝带发育过程、形态特征及导水裂缝带高度,现场监测显示其导水裂缝带最终发育高度为28~32m。     

许厂煤矿3336工作面煤层开采覆岩破坏并行电法监测研究

在许厂煤矿3336工作面推进综放开采期间,由于覆岩破坏过程是随着采掘工作的推进而动态发育的,为保证工作面的安全开采,利用直流电并行电法对断层活化导水情况进行动态监测,通过并行电法CT成像监测技术进行实时监测覆岩破坏规律,随着工作面的不断推进,监测区内的岩体变形破坏阶段性明显,分析得出不同时期该煤层开采破坏后导水裂缝带高度范围为40.7~43.8 m。     

伊家河河堤下采煤危害性分析

河堤下采煤在确保煤矿井下安全的同时,还要保护地表水资源和堤坝的安全。根据水体下采煤的技术理论,在现场钻探、物探、导水裂隙带高度探测、地表移动变形监测的基础上,结舍煤矿具体的地质采矿条件,进行了上覆岩层破坏高度的计算、地表移动和变形的预计,从而对伊家河下采煤可能造成的危害性进行分析和论证。结果表明：河下煤层开采以后,留设了足够的防水煤岩柱,导水裂缝带不会波及到伊家河;根据河堤的危害程度,提出了相应的河堤维修保护技术措施,确保河下安全开采。     

地表水体下厚煤层综放工作面安全开采技术

为了保证地表水体下综放工作面安全回采.以山西某矿为试验矿井,采用钻孔电视和分段注水试验对矿井导水裂缝带发育高度进行探测,对地表沉降进行了监测分析,并对水体下工作面开采进行了涌水量监测,实现了水体下工作面的安全回采.研究结果表明:厚煤层综放工作面导水裂缝带发育高度为119.7～127.2 m,裂采比为19.9～21.1;工作面回采前裂隙数量为1～2条,宽度以4 mm为主.当工作面回采后,在132～148 m范围内,裂隙数量最多增加到7条,裂隙宽度可达8 mm.在148～160 m范围内,裂隙数量和宽度与工作面回采前持平;工作面回采后,地表最终产生拉裂缝,最大深度为6.5 m,不会造成地表河水的突然下泻;地表水体下工作面回采过程中无留设保护煤柱,最大涌水量与非水体下工作面开采持平,工作面回采过程中地表水未进入到工作面,实现了安全回采,为类似矿井提供了借鉴.     

河流下限高协调开采方案

为解决杉木树煤矿河流下安全采煤问题.采用物理相似材料模拟和RFPA2D数值模拟方法,研究采后覆岩破坏规律及导水裂隙到高度并得出防水安全煤岩柱须为40倍采高.应用限高协调开采原理制定了局部限高协调开采方案.使用地表沉陷预计软件YLH-12预计采后地表变形情况,最大下沉值为1 500 mm并出现在采区中部,整条河道水平变形值为0~-11 mm/m.同时开采实践测得地表未出现大范围沉陷,河道下沉值小于水平变形值,工作面涌水量较小且变化不大.结果表明:限高协调开采理论正确可靠,并成功指导河流下安全开采.     

松散层下开采次生小断层影响工作面突砂机制——以山东省横河煤矿1931W工作面突砂事故为例

为研究松散层下开采次生小断层对工作面涌砂的影响,以山东省横河煤矿1931W工作面突砂事故为例,采用ANSYS有限元数值模拟方法,分析次生小断层对采动裂隙带高度发育的影响,根据模拟结果及流砂突出事故,对顶板流砂突出的机制和条件进行研究,得出在煤层开采过程中导水裂隙带受断层影响的一般规律,认为工作面推进过程中存在断层情况下,导水裂隙带最大发育高度和破坏程度会受到影响,导致其发育高度增大,引发涌水突砂事故。     

下组煤开采导水裂缝带高度的确定

简要介绍了矿井地质概况,对下组煤覆岩岩性进行了定性和定量的分析评价,在运用经验公式法计算导水裂缝带高度的基础上,采用钻探方法实测确定了导水裂缝带最大高度,得出了下组煤可以顶水安全开采的结论。     

覆岩顶板导水裂隙带发育高度模拟与实测

文中主要研究榆阳煤矿延安组3#煤层覆岩导水裂隙带发育高度等问题,为矿井防治水和保水采煤提供设计依据。以2304综采面为工程背景,应用UDEC数值软件模拟计算了覆岩冒落带及导水裂隙带高度,并在采空区钻探和试验。研究表明:依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(以下简称《规程》)计算所得导水裂隙带最大高度为32.4~43.6 m.数值模拟冒落带和裂隙带高度分别为16和86 m.现场钻探、试验实测冒落带高度介于14.2~17.2 m,导水裂隙带发育高度介于84.8~96.3 m.导水裂隙带高度明显大于按《规程》计算得到的数值,经验计算在解决榆阳煤矿导水裂隙带高度时存在一定的局限性和区域性,而数值模拟的冒落带高度和导水裂隙带发育高度得到了现场实测结果的验证,两者结果基本吻合。综合结果所得:2304综采面覆岩冒落带最大高度为17.2 m,导水裂隙带最大发育高度为96.3 m.     

新安煤矿16煤导水裂隙带高度研究

结合新安煤矿开采技术和水文地质条件,以岩石力学实验资料为基础,分别采用"三下开采规程"法、类比法、经验公式法和数值模拟法对新安煤矿16煤开采导水裂隙带高度进行综合对比研究。计算结果表明:数值模拟法可对裂隙带发育高度直观显示,并和最终确定的导水裂隙带高度一致;综合确定新安煤矿16煤的最大导水裂隙带高度为30m,防水煤柱高度35.5m,为确定16煤合理开采上限提供理论依据。     

顶板导水裂缝带多段封堵同步测漏系统与应用

针对工作面回采后覆岩导水裂缝带发育高度探测难题,为掌握地下开采引起的岩层移动规律和确定导水裂缝带高度参数,研制了顶板导水裂缝带多段封堵同步测漏系统,并详细介绍系统的主要结构、功能和操作步骤.该系统主要包括探测子系统、封堵子系统、供给子系统和推进子系统,实现了顶板钻孔多探测单元、任意角度、同步精准连续测量,且与普通注水系统相比,该系统中测试探头移动次数减少了2/3.以新宏煤矿21010工作面开采条件为工程背景,在理论预计和数值模拟的基础上,将该系统运用到实际工程中.顶板导水裂缝带高度理论预计结果为40.25m,数值模拟结果为36.87m,而现场实测结果为38.50m.结果表明系统测量结果准确,观测过程高效.顶板导水裂缝带多段封堵同步测漏系统的研制和应用,不仅成倍减少工作量,而且实现连续精准测量,丰富了导高现场观测手段,对预防矿井突水灾害具有重要的实用价值.     

软岩厚煤层开采覆岩破坏规律三维数值模拟分析

鉴于导水裂隙带高度经验公式在软岩厚煤层中的不合理性及其应用的局限性,以铁煤集团大平煤矿S2S9工作面综采开采工程为原型,采用有限元软件进行三维数值模拟,揭示大型水体下三软煤层采用放顶煤开采条件下的覆岩破坏规律,确定导水裂隙带的高度,并利用理论分析对其结果进行验证.结果表明:剪切应力值达到最大并超过了岩体的最大剪切强度时,导水裂隙带高度达到最大;导水裂隙带高度形态为梯形,切眼边可能导水裂隙带的发育高度比推进边的大;计算结果与理论分析结果相近.该研究可为实现大平煤矿库下安全高效开采奠定基础,同时也为其他地区软弱覆岩厚煤层综放开采技术研究起到一定借鉴作用.     

镇城底矿28107回采工作面两带发育高度研究

为研究镇城底矿8~#煤层顶板两带发育高度情况,以28107工作面为研究对象,根据《三下采煤规程》中的相关经验公式对回采工作面煤层顶板两带高度进行预计,利用FLAC~(3D)计算机软件模拟井下施工过程中顶板导水裂隙带的发育高度,应用井下仰孔压水试验法实际探测工作面的两带发育高度。通过三种方法的综合比对分析,确定镇城底矿28107工作面垮落带发育高度范围为15.90～20.95 m,导水裂隙带发育高度范围为53.82～58.85 m,对该矿防治水工作有重要指导意义。     

浅埋煤层覆岩中断层对保水采煤的影响及防治

覆岩中断层的存在提高了导水裂隙带的发育高度,因此采用间歇式采煤实现保水采煤时,覆岩中存在断层时工作面的推进距离要小于无断层时的情况.在以前研究的覆岩中无断层时不同覆岩厚度保水采煤工作面合理推进距离的基础上,应用相似模拟实验和数值模拟方法,研究浅埋煤层覆岩中存在断层时,应用间歇式保水采煤不同覆岩厚度的工作面合理推进距离,回归出了导水裂隙带高度随工作面推进距离而变化的经验公式,而且得出从断层上盘向下盘推进时工作面的合理推进距离小于反向推进时的结论,为陕北浅埋煤层保水采煤的实现提供技术支持.图8,表4,参9.     

丁集煤矿1521(3)工作面提高开采上限可行性研究

丁集煤矿原设计留设80 m的安全煤柱,通过借鉴相同地质条件下相邻矿井潘三矿缩小防水煤柱,提高开采上限成功经验,对1521(3)工作面提高开采上限可行性进行研究。经验公式计算结果表明,1521(3)工作面提高开采上限后导水裂隙带发育最大高度43.13 m,取保护层厚度16.2m,得到1521(3)工作面留设60 m安全煤柱可行的结论,与原设计80 m保护煤柱相比,释放了开采区域,预计可多开采煤量19.6万吨。     

大平煤矿采放高度对导水裂缝带高度的影响

为解决进行水下开采时,采空区上覆岩层导水裂缝带的发育高度直接影响煤矿安全生产问题。针对大平煤矿覆岩类型和开采条件,参照N1S1单一开采试采工作面煤层的赋存条件和导水裂缝带高度的观测结果,应用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,数值模拟得出了采放高度对导水裂缝带高度的影响程度,为大平煤矿单一综放开采预计导水裂缝带高度以及提高开采上限,提供重要的参考依据。     

屯兰矿28120回采工作面导水裂隙带发育高度研究

为研究8~#煤上覆岩层顶板裂隙发育情况,以屯兰矿28120工作面为研究对象,根据已有规程中计算导水裂隙带发育高度的经验公式,对回采工作面煤层顶板导水裂隙带发育高度进行预计,利用计算机FLAC~(3D)数值模拟软件进行模拟来获得导水裂隙带的发育高度,应用井下仰孔压水试验法实测回采工作面导水裂隙带的发育高度。通过三种方法的综合分析,确定屯兰矿28120工作面导水裂隙带最大发育高度为54.50m,对该矿防治水工作有重要指导意义。     

井下导高观测时的含水层导高判据

 为了准确实测出工作面开采后覆岩导水裂缝带发育高度,提出了含水层判断导高的新判据。新判据分析认为,利用井下导高观测仪观测导水裂缝带高度时,观测钻孔施工过程中若穿透覆岩上方含水层,使承压水从钻孔内泻出,则说明导水裂缝带未发育至含水层层位高度。因此,实际工程应用中,在对导高进行合理预计的基础上,根据含水层是否被破坏分析含水层与导水裂缝带的层位关系可以作为确定导高的新判据。结合多个矿井工作面导高观测实例,验证了新判据判断覆岩导高值更为准确合理,具有更高的安全性。