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.     

厚松散层薄基岩特厚煤层综放开采覆岩破坏特征研究

我国西部矿区的煤炭开采,具有煤层厚度大、基岩薄、开采强度大等特点,导致覆岩严重破坏,地表变形剧烈,出现地裂缝、台阶、塌陷等较大非连续变形,引发多种地质灾害并造成地表建筑物严重损坏。本文针对厚松散层薄基岩特厚煤层条件下,综放开采形成的覆岩破坏特征及下沉、地裂缝、台阶等的观测分析研究,得出了厚松散层薄基岩综放开采较常规条件开采,具有下沉系数大,下沉速度快,移动的初始期、活跃期更短,在开采边界内侧形成永久台阶的沉陷特点。揭示了工作面薄基岩伴随周期来压,在水平方向上形成动态压力拱,上覆岩层呈梯型断裂,发育至松散层内部,迅速传递至地表,形成台阶裂缝的覆岩破坏机理。该研究可为煤矿生产安全管理及地表垮塌灾害防控技术制定提供借鉴。     

厚松散层薄基岩条件下矿井顶板涌水致灾因素分析及预测研究

为研究厚松散层薄基岩条件下开采诱发矿井顶板涌水事故的各因素之间的相互关系,总结了厚松散层薄基岩条件下影响矿井顶板涌水量的11个因素。基于模糊数学隶属度及隶属函数对各因素进行了初步处理,构建了基于神经网络的顶板涌水量预测模型,对影响因素权重进行了敏感性排序,并结合现场数据对模型加以验证。研究结果表明,厚松散层薄基岩下开采诱发顶板涌水事故的主要因素是由开采方法的选取引起的一系列"连锁反应"与地层赋存特征共同作用的结果。其中,开采方法、开采高度、基岩厚度及水压是影响松散层下开采顶板涌水灾害的主要因素。经过现场实例验证,模型的准确性较高,预测结果与工程实际吻合较好。     

坚硬石灰岩顶板破断及来压规律模拟实验研究

澄合矿区10号煤层顶板为厚层状石灰岩层,其力学强度高、完整性好,采后不易垮落,严重威胁工作面安全.采用相似材料模拟实验,分析了10号煤层开采过程中坚硬石灰岩顶板的移动破坏和矿压显现特征.实验得出工作面项板初次来压步距65 m,周期来压步距平均22.8 m.结果表明,来压步距较大,矿压显现强烈,支架裁荷较高;厚层石灰岩项板垮落后冒落带较少,支架后方顶板多呈连续的弯曲下沉结构.     

浅埋深短长壁工作面矿压显现特征

掌握浅埋深短长壁工作面矿压显现特征,采用现场观测和数值模拟方法对荣达煤矿试采工作面进行矿压显现特征研究,分析了浅埋深短长壁工作面矿压显现规律及覆岩结构特征.研究结果表明:由于采高及工作面长度等开采参数较小,短长壁工作面开采后对顶板岩层的破坏程度有限,基岩层并未全部断裂至地表,上覆岩层中仍然可以形成稳定的承载结构.     

不同覆岩地层正断层下盘煤层开采地表下沉规律

断层破坏覆岩地层的整体性,影响岩土体的强度特性和变形性质,导致开采沉陷规律更为复杂。为研究不同覆岩地层与正断层共同影响下煤层开采地表沉陷规律,构建不同覆岩地层正断层下盘煤层开采覆岩运动与地表变形的理论模型,数值模拟分析不同覆岩地层正断层下盘煤层开采地表下沉规律与特征,结合实例进行了对比分析。结果表明：地表移动变形范围与松散层厚度密切相关,随松散层厚度的增加,相较于无断层一侧,地表下沉盆地在断层一侧的移动变形范围先减小后扩大再减小,最终与无断层一侧相同;厚基岩地质条件下,随松散层厚度增加,地表产生裂缝的位置由断层露头先向采空区偏移后向断层上盘偏移;厚松散层地质条件下,松散层吸收了断层诱发的非连续变形,随松散层厚度增加,地表由偏态下沉盆地逐渐变为对称的下沉盆地。     

含水溶洞对采煤工作面覆岩移动的影响规律

含水溶洞的存在使得煤层覆岩移动规律存在特殊性。为了研究含水溶洞对煤层覆岩移动的影响,本文以贵州某矿作为工程背景,利用FLAC3D进行数值模拟研究,对比分析溶洞有无含水作用下煤层覆岩移动规律。研究结果表明:(1) 含水溶洞煤层开采情况下,溶洞围岩变形下沉量相较于无水情况增加了37.24%,随着推进距离的增加,溶洞靠近采空区侧底角出现明显的下沉现象,溶洞右帮出现向内挤压现象,溶洞围岩和煤层顶板应力集中区和破坏区逐渐贯通;(2) 溶洞含水情况相比于无水情况,覆岩运移在含水条件下得到加强,其中最大曲率增大了0.88mm·m-2、最大水平变形增大了1.81mm·m-1;(3) 随着采煤工作面的推进,含水溶洞围岩裂隙和煤层顶板裂隙不断扩展,当工作面推进至与溶洞水平距离小于10m时,溶洞围岩裂隙和顶板裂隙贯通,形成导水裂隙。研究成果对溶洞影响下的煤层开采顶板管理和地表沉陷防治具有理论和工程参考意义。     

河下厚煤层综放开采试验研究

为充分开采煤炭资源，在不影响泗河河堤防洪标准和确保两岸村庄建筑物不受破坏的前提下。杨村煤矿在泗河下方布置开采了302综放工作面。取得了在泗河及厚含水松散层下采煤的经验和地表移动与变形参数，为类似条件下厚煤层开采积累了宝贵实践经验，取得了良好的社会、经济效益。     

偏薄中厚煤层综采面矿压显现规律

针对偏薄中厚煤层亟待开采的现状,采用理论分析和数值模拟的方法对偏薄中厚煤层综采工作面的覆岩运移规律及应力分布特征进行研究,结合现场实测分析了工作面顶板的来压特征和支架工阻,得出了工作面矿压显现的一般规律.研究结果表明:工作面自开切眼开始向前推移,塑性区破坏范围以"O"型圈的形式向四周延展,影响区域不断扩大;岩层运移和应力分布经历了初始、发展和稳定的动态过程,覆岩移动受时空因素影响显著,支承压力与顶板破断具有同步效应;从能量场的角度揭示了能量释放与应力集中是导致煤矿动压灾害的根源.研究结论为相同煤层条件下的采场矿压观测和顶板监控提供理论指导.     

芦沟煤矿水库坝体下采煤安全性研究

为了实现水库坝体下安全采煤.采用理论及计算分析,地表移动和变形预计等方法,从坝体下工作面开采技术方案确定、坝体移动和变形值计算,导水裂缝带发育高度计算,断层对坝体的影响等方面研究了水库坝体下采煤的安全性.通过合理确定工作面尺寸和开采顺序,确定了坝体下工作面开采技术方案;各工作面开采后,坝体受到的最大拉伸水平变形值为1.2 mm/m,小于坝体能承受的允许变形值;导水断裂带发育高度为40.8 m,导水裂缝带发育最大标高与水库底部之间有较厚的基岩,导水裂缝带不会波及到水库水体;同时,断层不会对坝体产生明显的影响.水库坝体下采煤是安全可行的.     

采场覆岩的流固耦合损伤分析

在分析浅埋煤层中潜水渗流场与工程开挖应力场相互影响的基础上,建立了厚松散层富含潜水浅埋煤层组合关键层的岩体水力学模型;提出了流固耦合损伤因子,分析了采动覆岩中组合关键层在流固耦合损伤作用下的破坏规律。对浅埋煤层采场来压步距的计算公式进行了修正。以修正公式计算的大柳塔1203工作面的初次来压步距与实测非常接近。这证明该公式对于地表厚松散层浅埋煤层中的组合关键层的破断距计算具有一定的适应性。     

煤层断层形成的岩体综合强度分析

主要讨论在构造应力场相似条件下，煤层项底板岩体力学性质与煤层断层之间的关系。文中利用了岩体综合强度表示方法，提出了煤层断层的形成受构造应力场和煤层顶底板岩体力学性质两个因素的控制，在岩体综合强度为某一区间时有利于煤层断层的发育，该方法可用于分析多媒层开采矿井或区域构造比较简单的矿井中煤层断层的形成。     

大倾角“大采高”煤层工作面端面冒落原因及其控制

根据徐州矿务局张集煤矿9602工作面发生的端面冒落事故和现场实测数据,分析了大倾角“大采高”煤层高档普采工作面端面冒落的原因,提出了控制端面冒落的措施。     

综放工作面端面冒顶机理及控制

通过对综放工作面顶煤破碎特点和过程的分析,初步揭示了综放工作面端面冒顶机理,指出顶煤破碎区提前至煤壁前方和某些诱发因素的影响是导致端面冒顶的主要原因.由此提出了控制端面冒顶的主要技术途径和措施,在现场应用后取得了满意的效果,有效地控制了综放工作面的端面冒顶,实现了稳产高产,从而形成了综放工作面端面冒顶治理的系统关键技术.图6,参10.     

易自燃煤层煤巷自燃防治技术试验研究

以晓南矿707综采面实际情况，分析了易自燃煤层煤巷(高顶、高冒处及巷间煤柱)自燃产生的原因和特点，介绍了对煤巷高顶处，采用调风、导风等技术措施防止自燃的发生和蔓延，对巷道间煤柱则采取包帮、充填、压注凝胶等技术措施延缓和阻止了煤柱的自然，为矿井的安全生产，提供了易自燃厚煤层防治煤巷自燃技术措施。     

离散元法在分析综放采场矿压中的应用

运用UDEC数值模拟程序,以不同顶煤条件下的综放开采端面顶板稳定性模拟为例,建立了数值模型、设计了计算方案、设定了力学参数;对影响综放开采端面项板稳定性的因素进行了分析;并给出了极限端面距的定义,分析了其影响因素,根据模拟条件计算出不同项煤条件下的值;最后提出了不同顶煤条件下端面顶板稳定性的控制原则和确定了不同项煤条件下的支架工作阻力,并通过实际得到验证.图5,表4,参6.     

荣泰煤矿坚硬顶板采场支护控制技术研究

采用理论分析、现场实测、数据分析的方法,研究了荣泰煤矿10104工作面坚硬顶板运动特征及矿压显现规律、采场动压影响下覆岩结构及其围岩运动特征、坚硬顶板支护控制技术措施,为相似条件下的采场围岩控制技术提供了参考。     

特厚煤层综放工作面矿震诱发机理及防控技术： 以龙王沟煤矿为例

针对陕蒙地区矿井普遍具有煤层埋深大、厚度大、顶板坚硬,开采过程中不易及时垮落,造成矿震现象频发等特点,以龙王沟煤矿特厚煤层综放工作面为工程背景,通过对典型厚硬顶板条件下矿压显现特征和主控因素的分析,采用理论分析、现场实测和工程实践相结合的方式对厚硬顶版破断型矿震诱发的因素和防控技术进行了探讨。认为工作面出现矿震现象主要是高位顶板坚硬岩层采后不易及时垮落等单一或多因素耦合作用影响,应力叠加传递造成的,关键应从两顺槽及回撤通道对工作面高位坚硬顶板进行处理,避免弹性能的集聚与传播、阻断应力传递路径,通过水力压裂等人工干预的方式改变来压步距,减少悬顶结构、提前释放能量,从源头上减弱矿震发生频次及危害程度,进而实现采场围岩稳定性控制,为坚硬顶板条件下矿震防治技术提供理论借鉴。     

剪胀锚固理论在上社煤矿回采巷道锚固设计中的应用

剪胀锚固理论是太原理工大学矿业工程学院贾喜荣教授提出的一种新的锚固理论,应用该理论计算分析方法.对上社煤矿9号煤层和15号煤层的回采巷道进行了锚固计算分析和锚固设计.工程应用结果表明设计方案能够满足工程要求.以上社煤矿15号煤层回采工作面进风巷锚固设计为例.给出了顶板岩层锚固强度的设计计算方法.