复杂难支护巷道底臌治理试验研究

一、试验巷道工程概况 34下采区下部车场位于祁南煤矿井田中部,位于32煤层顶底板上下3m范围,标高一675．0m。该巷道布置区段,地层整体为单一斜构造,倾角4～12°,平均9°,所穿岩性以泥岩、砂泥岩互层、中细粒砂岩为主。其中中粒砂岩为硅质胶结,坚硬,致密;粉细砂岩为薄-中厚层状,裂隙较为发育,胶结中等。     

皖北海孜矿10煤顶底板砂岩水化学特征及成因

二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层,是矿井直接充水含水层。以皖北矿区海孜矿10煤层顶底板砂岩含水层为研究对象,通过对其地质特征的研究和17个水样品(8个底板砂岩水、7个顶板砂岩水)的常规水化学组成进行分析,利用主成分分析并结合水-岩相互作用关系来探讨其特征差异及成因。结果表明:海孜矿10煤层底板岩性为浅灰色细砂岩与深灰色灰黑色泥岩、粉砂岩互层,顶板为浅灰色中细粒长石石英砂岩;顶底板砂岩水的离子含量差异明显,底板煤系砂岩水化学类型主要为Ca-Mg-SO4,其次有HCO3-Cl、HCO3-Cl-SO4;顶板煤系砂岩水化学类型主要为HCO3-Cl,其次有SO4-HCO3-Cl;与第四含水层、太原组灰岩水、老塘水相比,10煤层底板含水层中Ca2+、Mg2+、SO2-4与顶板含水层中Cl-、HCO-3所占比例区分明显。主成分分析结果表明10煤底板受到"脱硫酸"作用、硅酸盐矿物的溶解及于地下水径流作用有关,顶板则主要是钠盐矿物(如芒硝)、苦盐矿物(如苦盐)、硅酸矿物以及石膏的溶解所致。     

四川盆地周缘筇竹寺组泥页岩储层特征

通过地表地质和井下地质相结合,运用岩石学和岩石物理学方法,探讨了四川盆地周缘下寒武统筇竹寺组泥页岩储层特征.结果表明,四川盆地周缘下寒武统筇竹寺组厚40～400m,为一套黑色碳质泥页岩、灰色含粉砂泥岩、粉砂岩、细砂岩、灰岩及含泥灰岩建造.筇竹寺组下部岩性主要由富有机质(碳质)非纹层状泥页岩、泥岩、钙质泥岩、粉砂岩、纹层...     

同家梁井田11号煤层粗砂岩顶板赋存规律及开采对策

分析了大同煤田同家梁井田11号煤层顶板粗砂岩的分布规律以及粗砂岩顶板岩性对综采工作面回采的危害,根据粗砂岩顶板的特点及工作经验针对性地提出了开采对策。     

综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价

为评价综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性,以焦坪矿区某井田为例,通过水质分析和导水裂隙带发育高度分析相结合的方法,对矿井顶板涌(突)水水源进行了判定,同时在基于GI-变异系数法的含水层富水性分析,基于砂泥岩分布图的离层发育危险性分析和基于裂采比的冒裂安全性分析的基础上,通过叠加分析对顶板涌(突)水危险性进行了评价。结果表明:矿井顶板涌(突)水水源为白垩系下统洛河组下段砂岩裂隙潜水含水层水,以及发育在宜君组粗砾岩与直罗组顶部泥岩之间离层空间内的离层水。顶板涌(突)水危险的区域主要分布在井田中部和西部,其中中部的一、二盘区由于煤层采厚较大,导水裂隙带突破洛河组底界的范围较广,顶板涌(突)水危险性最大,且存在局部离层强突水区;井田西部三、四盘区主要为顶板涌(突)水中等危险区;井田东北部五盘区,大部分区域为相对安全区,局部存在含水层突水中等危险区。     

极软特厚煤岩层大断面综放开采工作面切眼支护方法

涡北矿8101工作面主采煤层8煤,煤层平均倾角13°,82煤平均厚2．8m,f=0．2～0．4;81煤厚3．90m,f=0．1～0．3,煤层极其松软：两层煤之间夹矸平均厚1．43m,岩性为泥岩：直接顶平均厚度1．86m,灰～深灰色砂岩;     

潘谢矿区煤层顶板富水性评价研究

煤层顶板的富水性与顶板的岩性、孔隙及断裂构造的发育强度有关,其中岩性和孔隙的分布具有空间连续性,而断裂构造在空间上发育不连续,决定着煤层顶板的富水性具有空间性和非线性。本文结合潘谢矿区地质构造的特点,并以谢桥矿为例,选取了断裂强度、断裂密度、砂岩厚度、砂质泥岩厚度和泥岩厚度做为评价指标,利用MapObjects的空间分析功能和非线性人工神经网络（ANN）技术,对该矿6煤层顶板的富水性进行了评价分析。     

大同煤田同忻矿可采煤层顶板力学性质及其对开采的影响

矿井生产过程中,顶板事故频发,对煤矿安全生产威胁巨大,有必要明确煤层顶板力学性质和稳定性。本次研究以大同煤田同忻矿为研究对象,收集钻孔地质资料,总结了各可采煤层厚度特征和空间展布特征,确定了各煤层顶板类型;采集各煤层顶、底板岩心样品,以岩石力学测试实验为手段,得出了顶、底板岩石的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等力学参数,明晰了煤层顶板岩石类型和稳定性,并针对此提供了相应建议。结果表明,研究区发育山2^#、山4^#、2^#、3-5^#、8^#和9^#煤层共6套可采煤层,其中太原组3-5^#和8^#煤层为主采煤层;山2^#煤层顶板多为中硬岩,稳定性相对较好,山4^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶区域小规模存在,多为中硬岩和硬岩,稳定性较好;2^#煤层可采区域顶板类型主要为直接顶和老顶,软岩—坚硬岩皆有分布;3-5^#煤层顶板类型区域内以直接顶为主,大面积连片分布,伪顶和老顶穿插分布,主要为软—中硬岩;8^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶罕见,软-中硬岩皆有存在;9^#煤层顶板类型伪顶、直接顶和老顶穿插分布,软岩—中硬岩皆有发育。研究结果对于研究区矿井安全开采有一定的参考价值。     

新疆阜康市水磨河东井田煤层对比特征分析

水磨河东井田位于准葛尔盆地南缘的天山支脉博格多山北簏。井田主要含煤地层为侏罗系下统八道湾组上段,含煤25层,其中可采煤层10层。本文主要通过煤层组合与特征、标志层、古生物、测井曲线特征、岩性及岩相等方面的对比分析,对井田八道湾组可采煤层对比的可靠性进行评价。     

＋206东二采区3211工作面过较大断层的技术实践

松树镇煤矿是通化矿业集团的主力矿井,可采煤层为两层,其中一层煤顶板分为直接顶（岩性为灰黑色细沙岩,0.3～3米厚）、老顶（岩性为灰白色粗粒沙岩,8—14米厚）,不易冒落;一层底板（岩性为灰黑色细沙岩,0.8～1.5米厚）,二层底板（岩性为灰褐色细沙岩,3～5米厚）。     

活鸡兔煤矿顶板稳定性分析与支护方案设计

为精细化研究活鸡兔煤矿2-2煤层顶板岩层稳定性并提出针对性的支护方案,采用理论分析、现场探测、数值模拟等方法对活鸡兔2-2煤层范围内岩层顶板稳定性进行了分析与计算。结果表明：活鸡兔2-2煤层巷道以Ⅰ类顶板为主,局部区域出现Ⅱ类和Ⅲ类顶板;巷道顶板整体完整性好,局部小裂隙发育;工作面回采扰动对Ⅰ类顶板巷道稳定性影响较小,对Ⅲ类顶板巷道存在有限影响。据此提出了活鸡兔2-2煤层Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类顶板条件下巷道支护方案并进行了现场试验,结果表明所提出方案能有效地维护巷道顶板稳定。     

综放采场围岩复合结构力学模型及其控制研究

根据综放采场顶煤冒放形式和顶板移动结构,提出5种煤岩复合结构,研究了其形成条件,并建立了相应的力学模型:拱—拱组合模型、拱—砌体梁组合模型、拱—传递岩梁组合模型、台阶悬臂—砌体梁组合力学模型、台阶悬臂—悬臂梁组合力学模型,并由此推导其控制方程,计算支架载荷;针对不同顶板、煤层条件,运用相应力学模型分析支架—围岩关系,计算综放工作面支架载荷,确定综放采场支架合理工作阻力,从而有效控制综放采场围岩;通过对10个不同条件综放工作面支架载荷的计算与实测比较,计算值的安全系数为1.06,表明根据综放采场围岩组合结构力学模型计算支架载荷比简化的岩重计算更为合理,从而为综放采场围岩控制提供了理论基础。通过一个工程实例详细阐述了根据综放采场煤岩结构为学模型计算支架载荷的方法。图5,表2,参10。     

构造应力对煤层顶板稳定性影响的数值分析

煤层顶板垮落是煤矿生产常见的灾害,煤层顶板稳定性预测是防治顶板事故的关键技术措施。构造应力是影响煤层顶板稳定性的重要因素之一。利用FLAC3D软件,分析在构造应力的影响下煤层顶板在采动过程中的变形破坏特征,以及不同侧压条件下煤层顶板的移动规律。结果表明,顶板破坏在岩梁中部是由下向上发展的,在一定的条件下,随着水平构造应力的增大,顶板破坏范围逐步减小,顶板岩层的位移逐步减小。     

沁水盆地南部地区砂体与煤层空间叠置特征及其在煤层气和致密气合采开发中的意义

以沁水盆地南部煤层气和致密气共探合采研究区为例,详细解剖煤系地层砂体发育特征及其与煤层空间叠置关系,并探讨其对煤层气与致密气合采开发的影响。研究结果表明,煤系地层砂体成因类型丰富,砂体规模和形态特征各异。砂体结构特征主要受沉积相演化控制,形成五种主要空间叠置类型：孤立分散型、水平搭接型、垂向叠置型、错位叠置型和水平-错位复合叠置型。在沉积作用控制下,不同成因类型砂体与煤层可以形成多种空间叠置组合模式。砂体含气饱和度和压力及煤层含气量、物性和压力均受到两者空间叠置关系的显著影响。加强该方面研究,将对两气合采可行性评估及合采产气量预测具有重要意义。     

直立锁缝屋面体系固定支座的有效静力风荷载

针对强风作用下直立锁缝屋面体系多发生固定支座脱扣破坏现象,综合考虑固定支座受力的实际影响范围和屋面脉动风力的空间相关性,提出了固定支座有效受风承载面积的计算方法.基于刚性模型同步测压风洞试验测得的双坡屋面表面风荷载时程数据,建立了考虑风荷载传递路径的直立锁缝屋面体系有限元模型.基于理论分析和动力时程分析,通过相对传统风荷载从属面积的放大系数合理取值,将有效受风承载面积的概念引入到固定支座的有效静力风荷载估计中.计算结果表明,采用建议的修正方法得到的固定支座所受风荷载值可以包络实际风致动力响应的极值,且表达形式简洁,方便工程设计使用.     

"两硬"条件大采高液压支架工作阻力计算

为解决“两硬”地质条件下大采高综采液压支架缺乏,厚煤层一次采全高技术不能在大同矿区推广等问题。笔者对液压支架与大采高综采采场围岩的力学关系进行了分析,根据相关矿压理论,从多种角度对“两硬”条件下大采高综采支架工作阻力的计算方法进行了探讨;同时列举了5 000 mm厚煤层一次采全高试验工作面液压支架的支护阻力实测数据;通过对支架工作阻力理论计算值与井下工作面支架支护阻力实测数据的对比分析,认为采用多种方法计算、再综合分析的方法来确定大采高液压支架工作阻力是可行的。     

大倾角煤层回采巷道断面适应性

基于大倾角煤层回采巷道围岩应力显现规律,采用数值分析方法对不同类型断面巷道的围岩塑性区及应力非对称分布特征进行研究,并建立异形断面巷道围岩破坏力学模型,确定其合理的支护方式.结果表明,大倾角煤层回采巷道围岩塑性区沿煤层倾斜方向演化,顶底板破坏深度大于两帮,且两帮破坏程度差异大;巷道断面形状不同,导致巷道围岩应力集中程度、塑性区及变形量等有很大差异;拱形巷道围岩变形适应性好,异形巷道两侧的顶角煤易发生剪切破坏,但考虑回采巷道掘进、设备运行及服务年限等需求,常用异形巷道;采用"锚网+钢带+锚索"的支护形式,加强异形巷道顶板帮及坡顶煤的支护,满足支护阻力大于F1和F2,可明显减少巷道围岩变形,保持巷道的稳定性.     

水力压裂切割煤层顶板力学机理及参数优化

煤层开采中,上顶板难以断裂,易形成大面积悬顶结构,进而诱发严重的冲击地压等灾害,不利于矿井的安全高效生产。针对利用水力压裂技术解决煤层上悬顶的工程问题,采用地质-工程一体化模拟技术,考虑岩层纵向分层属性,建立了大尺度水平井段内多簇压裂精细模型,开展了水力压裂切割煤层厚顶板力学机理和施工参数优化研究。研究结果表明：(1)水平井多级压裂能够充分切割上顶板,产生密切割缝网结构,附加诱导应力值增大10%,能够有效解决悬顶卸压问题;(2)高粘滑溜水+交联冻胶压裂液体系形成的裂缝体积高于低粘滑溜水体系约40%;(3)影响裂缝扩展的主控因素从强到弱依次为：压裂液类型、地层物性、液量、排量、段长。本文耦合地质建模-裂缝扩展-应力计算,深入研究了水力压裂裂缝扩展规模及其对厚层顶板弱化改造程度,研究成果将指导含厚层顶板煤层安全高效开发。     

基于多元回归分析的瓦斯灾害预测

为了解决瓦斯灾害给煤矿带来的安全生产问题。以多元线性回归方法为基础,通过对铁法大刑矿4_(-2)煤层含煤岩系的沉积环境,岩性组合特征,煤层顶、底板岩性及其隔气、透气性能、煤的变质程度、区域地质构造、水文地质条件、火成岩的侵入与覆盖作用、以及煤层埋藏深度影响因素进行分析,对未采区煤层瓦斯涌出量进行预测。研究结果表明,矿井开采煤层瓦斯突出危险区域主要为煤层瓦斯含量较大的地质构造与火成岩体破坏相组合的块段。该成果对大兴矿的安全生产具有重要的现实意义。