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.     

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。     

柳巷煤矿厚煤层综放开采顶煤超前预裂注水技术

柳巷煤矿煤层厚度10.5m.煤层节理裂隙不发育,完整性好.采用综放工艺一次采全高,工作面回采时易形成大范围悬顶,初次来压时期易造成冲击荷载及飓风等问题,为实现安全高效综放开采,对顶煤弱化,提高顶煤破碎度,必须采取措施弱化项板.     

煤矿综放开采裂高采厚比范围的确定

为计算某井田位于含水层下3号煤层采用综放开采的采后顶板裂隙带高度,采用类比法、数值模拟和试采工作面实测的方法分别确定。通过计算得出:采用类比法确定裂采比为18,裂隙带高度为163.08 m,;采用数值模拟确定裂采比为14.57,裂隙带高度为132 m;工作面实测的裂采比为13.47,裂隙带高度为122 m。通过综合分析可得:综放开采的裂采比小于综采分层开采的裂采比;当顶板岩性为坚硬岩层,采用综放开采时其裂采比的范围在12.71至18之间,该井田的裂采比应取值为14.57。研究确定了3号煤层综放开采的裂采比,为防止工作面与含水层导通提供了理论依据。     

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.     

铁法矿区大兴矿复合煤层群覆岩裂隙发育规律实测

为研究复杂煤层群条件下覆岩裂隙的发育规律,对405工作面地面采空区钻井瓦斯抽放进行实测.根据瓦斯抽放体积分数确定裂隙活化区,结合模拟分析等手段,总结出覆岩采动裂隙演化规律.结果表明:回采巷道内侧垂直方向上30～40 m、水平方向上距回采巷道30～50 m、采空区距工作面30～80 m范围为裂隙较发育区域.     

矿井急倾斜煤层开采实践

我国急倾斜煤层分布广泛,其地质条件大多数比较复杂,经过长期的勘探和开采,对现有生产矿井中的急倾斜煤层的赋存特征已有相当的了解,急倾斜煤层的开采方法与煤层埋藏的地质条件有密切关系。开采急倾斜煤层的煤矿存在水害威胁、瓦斯、自然发火等重大安全生产隐患。为了保证急倾斜煤层综放工作面安全开采,加强回采工艺各环节管理,防止溃水溃泥、瓦斯增大等带来的不安全隐患。通过改革综采支架和开采技术管理,增强综放工作面安全开采。回采实践证明,急倾斜煤层开采管理方法保证了梅河煤矿四井多个综放工作面的顺利安全回采,创造了巨大效益。至今在梅河煤矿四井急倾斜煤层综放开采经历了25年,有较成熟的开采经验。为类似矿井开采提供了宝贵的管理经验。     

基于相似模拟实验的采动裂隙场演化规律研究

针对目前综放开采条件下对顶板岩移破坏时空演化规律研究不足的问题,采用相似模拟实验的方法对综放开采条件下覆岩移动和破坏机制以及采动裂隙分布规律和形态特征进行研究,结果表明:随工作面推进裂隙带逐渐地往上演化发展,而且当关键性岩层垮落断裂时,这种裂隙演化更为迅速;当工作面回采至240m时,离层裂隙趋于闭合,采动影响达到模型的顶部,裂隙带高度不再随着工作面推进距离的变化而改变。     

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。     

柴沟矿薄基岩顶巨厚煤层过沟开采防治水技术

在过沟区域开采浅埋薄基岩顶板巨厚煤层时,将面临严重的水害威胁。柴沟煤矿在雨季过沟开采1503工作面,其煤层厚度20 m,埋深200 m.根据开采经验,该条件下回采后形成的裂缝带将直接导通至地表,届时将给井下生产带来严峻的水害威胁。通过对矿井及工作面水文地质条件及充水因素进行全面分析,应用理论计算,对不同地段的涌水量进行预测,认为工作面开采的主要充水水源为地表水和大气降水,且水量较大;充水通道主要为开采形成的顶板裂缝带。故提出"拦截、封堵、疏导"的防治水方案,具体为采前筑坝铺管打泄水孔,采中裂缝封堵及采后回填压实等3个阶段完成,同时提出相应的防治水技术措施,以此确保工作面安全过沟开采。     

义马煤田煤矿水害规律与防治技术

为了掌握义马煤田水害规律以正确指导煤矿的防治水工作,分析研究了历次突水资料、地质构造、小煤矿分布、河流流经区域、主要含水层和隔水层、采煤厚度及采后导水裂隙发育情况等,指出:随着小煤矿的关闭、河道疏浚、浅部地裂缝充填和大矿采掘活动向深部转移,矿井主要水害由大气降水、地表河水和小窑水转化为顶板水;顶板水威胁主要在义马向斜的核部、采深大于700 m的区域,断层尖灭端和断层带富水性较强,顶板突水及其强度与采厚、周期来压关系密切。针对顶板水害,提出了采用"三图—双预测法"对顶板突水的水源、通道和强度做出预测和评价;采用井上下物探方法,圈出顶板疑似富水区,并进行采前预疏放;完善工作面排水系统,提高抗水灾能力等防治水技术。     

西部浅部开采矿井地表冲沟水害的预计评价

我国西部黄土高原地表冲沟众多,浅部煤田采动裂缝在冲沟处波及地表,当有较大的大气降水时,洪水汇入冲沟可通过采动裂缝溃入矿井形成水患。为防止这类水患,在内蒙罐子沟煤矿6102工作面上方煤家沟,经过实测大气降水后煤家沟的积水量,观测雨水的入渗深度,土坡的形态特征,采用专门试验验测不同砂土的渗溃性,结合大气降水量等资料,认识到罐子沟煤矿新生界砂土渗溃性差,降水后土坡结构稳定,煤家沟引发矿井溃水溃砂事故的可能性较小。预计大气降水会增加井下涌水量约57m^3／h,认为6102工作面可以安全开采。形成了评价和预测西部浅埋煤层地表冲沟溃水溃砂的新方法,在我国西部煤矿有广泛的推广应用前景。     

大采高综采工作面区段煤柱的合理尺寸

以晋城煤业集团赵庄矿五盘区首采面巷道间的煤柱留设为工程背景,通过理论计算、数值模拟及现场观测方法,分析大采高工作面煤柱尺寸对巷道围岩稳定性的影响.结果表明：赵庄矿五盘区首采面巷道间的煤柱宽度应为40 m.5302工作面采用宽度40 m的煤柱进行巷道锚杆支护,效果良好,围岩完整、稳定.理论计算、数值模拟结果与实际情况相吻合,说明所设计的煤柱尺寸满足安全生产需要.该研究为大采高综采工作面区段煤柱合理选择提供了依据.     

基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析

端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题。本文采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响。研究结果表明：（1）采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险。（2）煤层埋深从200 m增加至250 m、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61 mm、78 mm、96 mm。（3）煤层弹性模量从2 500 MPa增大至3 500 MPa、4 500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小。（4）现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制。     

采煤工作面短孔注水实用技术研究

采煤工作面在回采过程中会产生大量的煤尘,而煤层注水是采煤工作面最有效的防尘措施之一。本文对赵各庄矿3197工作面进行短孔注水的技术方法及应用效果进行了阐述,并对短孔注水的方法进行了分析。结合现场进行的注水实测,对现场实测数据进行了深入的分析,得出短孔注水对于3197工作面防尘有很好的效果。     

王庄煤矿放顶煤开采的地质力学分析

由于缺乏对本矿地质力学规律的研究,“三下”采煤及征迁赔偿等工作受到很大制约。因此掌握本矿区综采放顶煤开采条件下的地表移动和变形规律,具有重要研究价值。通过对王庄煤矿4326工作面地表移动观测站观测数据的地质力学分析,得出王庄煤矿放顶煤条件下的地表移动规律,取得了放顶煤开采的地表移动计算参数,为本区域“三下”采煤优化设计提供理论依据。     

建北矿综放工作面矿压规律研究

黄陵矿区开采实践证实,综放液压支架能平衡采场上覆岩层载荷,综合机械化开采对于预防顶板事故固然就像"安全箱"一样可靠,但这必须是建立在设备选择合理并保证良好的运行状况的基础上的。并且建北矿的煤层赋存条件、支护、采高以及井型等方面与邻近的煤矿都有很大差异,如果不加研究而盲目地套用其综放工作面的矿压规律,将会存在严重的安全隐患,甚至导致事故的发生,而造成巨大的经济损失。4-2101工作面作为建北煤矿首采综放工作面其顶板运动及矿压显现规律具有一定的代表性。通过对首采工作面进行系统的矿压观测,获得了老顶初次来步距、来压的强度、支架阻力的动载系数等矿压规律参数。总结出了首采工作面的矿压显现规律,提出了合理的支护改善措施,研究成果不仅能指导4-2101工作面安全生产,而且对于研究工作面顶煤,顶板运动规律、支架选型、支护质量及实现矿井安全、高产、高效等都具有重要的现实意义。     

深井回采工作面覆岩运动及煤体应力分布规律

为保证深部开采矿井安全高效生产,根据东海煤矿32#右十一回采工作面地质资料,采用RFPA、ANSYS软件对深部回采工作面覆岩关键层运动规律及煤体内的应力变化情况进行数值模拟。结果表明,开采深度越大工作面覆岩关键层的破断距离越小,顶板周期来压步距越短;该工作面的周期来压步距为30 m左右,数值模拟与现场实测结果吻合;随着回采工作面的推进,高应力区向远离工作面的煤体内部移动,且煤柱上的高应力分布带移动量大于煤体上的移动量。该研究为矿井深部开采超前支护及冲击矿压防治提供了参考。     

新疆西准噶尔沙吉海地区地表形变时空特征分析及其环境意义

煤矿地下开采形成的采空区对地表工程和周围环境造成严重的破坏,造成沙吉海矿区周围生态脆弱,草场面积缩减。长期废弃的矿井由于不清楚地下开采情况及范围,所以难以进行有效治理。通过长时间大范围的采空区形变特征监测,对于地质灾害预防和治理来说具有重要意义。基于2017年3月19日—2019年12月22日73幅覆盖沙吉海矿区的Sentinel-1A影像,采用差分干涉测量短基线集时序分析技术(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)获取时序地表残余变形,此外通过克里金插值法获取了整个研究区完整的形变信息,监测到研究区平均变形速率在-148.44～38.05 mm/a,最大累积形变量达-1 418.42 mm。分别得到废弃采空区和正在开采矿井工作面的形变特征,正在开采煤矿采空区呈漏斗形变形,废弃采空区沉降呈多点分散形,变化不均匀。经过对沙吉海矿区详细的野外调查,验证了SBAS-InSAR结果的可靠性。最后,结合野外验证结果分析了煤矿采空区围绕沉降中心呈漏斗形演化的过程。研究成果可为老旧采空区治...