急倾斜煤层采空区结构特征GPR探测

急倾斜煤岩体结构和地质缺陷具有隐蔽性。历史性无序开采形成的采空区分布的不规则性严重影响安全开采。以神新小红沟煤矿急倾斜煤层开采区域空区分布规律预测与参数确定为目标。通过理论分析、GPR地面与地下立体联合探测,分析了+522水平B3和B6开采扰动范围内采空区结构特征。+522水平距五一煤矿巷道垂直距离约为35.0～35.5 m.B3巷1 214～1 232m范围内空区覆岩破坏严重,多处出现破碎区。空区下部近似椭圆,上部似半椭球体结构,且空区已联通。1 232～1 250 m范围空区及覆岩破坏严重,局部区域积水量大,为现场开采设计与灾害防治提供科学依据。     

急倾斜特厚煤层综放开采工作面水患防治

急倾斜煤层开采形成的采空区水患问题是主要灾害之一。地下水系统中的渗流具有非线性特征。随采深增加,渗水半径与渗流量加大,给安全生产带来威胁。以铁厂沟煤矿+645水平45#煤层掘进工作面探放水为例,通过现场开采情况调查,采用矿用坑道钻机进行探查预计,确保矿井安全掘进及生产,为开采扰动范围灾变预报和控制提供了借鉴。     

急倾斜特厚煤层采空区现场地面与地下协同探测分析

工程探测与分析采空区分布对安全开采具有现实必要性。以乌东煤矿43#煤层东翼采空区分布预测为目标,通过现场工程地质与开采条件调查、电磁波能量传播机制分析、现场地面地下协同地质雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)快速与多次扫描与复测等,对比分析了走向剖面既定扫描区域(1 050 m×80 m)沿不同走向长度、水平标高和垂向深度网点地质雷达扫描波形与时间剖面特征,定量预测了+640～+720水平80.0 m范围煤岩破碎特征和走向50～800 m垂深70.0 m采空区分布位置,指导了现场采空区预处置设计、灾害防治与安全生产。     

急斜特厚煤层综放面瓦斯运移规律与综合治理

水平分段综放开采是急倾斜煤层充分回收煤炭资源的重要手段.瓦斯动力学迁移致灾与煤岩运移规律密切关联.针对急倾斜特厚煤层高阶段综放开采下易导致瓦斯突然急剧释放、瓦斯超限及综合治理难题,以乌东煤矿西采区安全开采为研究背景,采用理论分析、实验测试和现场试验等方法,提出了基于矿压调控的瓦斯立体抽放工艺技术,开展现场应用验证.结果表明:工作面预抽率为5.8％,回风瓦斯浓度基本保持在0.02％左右,实现了工作面安全高效生产.     

急倾斜煤层采空区输气管道变形模拟

为了探究急倾斜煤层开采形成的采空区对其上覆输气管道安全运行的影响,基于快速拉格朗日法对某煤层采空区进行数值模拟,探究了实际煤矿采空区的地质沉降和管道位移特征,研究了不同倾角、不同开采深度的急倾斜煤层对上覆输气管道变形的影响。结果表明:某煤矿区五个急倾斜煤层在开采100 m后,在煤层坡面上方形成最大深度1.54 m的塌陷,塌陷区内的土壤和岩石主要向煤层方向水平移动和垂直向下移动;靠近煤层采空区的管道,垂直方向位移大于水平方向位移,而远离煤层采空区管道,则水平位移较大;随着急倾斜煤层倾角减小和开采深度增大,管道向下的沉降量增大,并且发生最大沉降的位置逐渐向煤层方向靠近。     

急斜煤层EDZ围岩动态演化规律2D—BLOCK数值追踪模拟

急斜特厚煤层高阶段综放开采中,开采扰动区(Excavation-Disturbed-Zone,EDZ)内顶煤及采空区围岩结构动态演化规律预计是安全开采的关键保障F技术之一。对苇湖梁煤矿 579E2EB1 2急倾斜煤层(64°)高阶段(52m)综放面开采中采空区顶板坍塌现象综合认识,采用2D-BLOCK精细数值模拟程序,建立了相应的离散元数值分析模型,进行动态数值追踪模拟计算,揭示了复杂环境下急斜厚煤层开采形成的采空区坍塌规律,为现场安全开采提供了科学依据。     

急倾斜特厚煤层水平分段开采瓦斯预抽技术

基于对乌东煤矿的急倾斜特厚煤层水平分段开采方式的瓦斯流动特征的研究,围绕急倾斜特厚煤层水平分段开采方式瓦斯来源多、涌出量过大等问题,对煤层取芯测瓦斯含量数据统计,并将数据导入MATLAB进行多元回归分析,采用现场试验法和极限抽采时间法相结合的方式研究出瓦斯抽采半径,得到了合理的抽采间距在6m左右,提出了急倾斜煤层掘进工作面瓦斯抽采技术。主要得到以下结论：① 急倾斜特厚煤层地质构造复杂,瓦斯赋存量大,需要预抽煤层瓦斯;② 对现场实测与拟合结果的误差分析,平均误差为3.59%,误差值较小,准去性高;③ 预抽瓦斯有效降低了掘进迎头和回风巷道的瓦斯浓度,能保障工作面安全、高效生产。     

急倾斜水平分段综放面强矿压致灾机理及其防治

急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的强矿压致灾日益突出,严重制约矿井的安全生产。以乌东煤矿北采区45#特厚煤层为研究背景,构建物理相似模型,揭示了采场覆岩垮冒结构特征,理论分析综放面覆岩应力传递特征;通过FLAC3D软件建立三维数值计算模型,分析了急倾斜特厚煤层水平分段综放开采后覆岩的应力场及塑性区的变化特征。结果表明:急斜煤层赋存环境复杂,顶板不易垮落,易在采空区形成悬空顶板;+600水平分段煤层开采后,覆岩应力重新分布,在+575水平工作面沿煤层倾向距顶板巷6～45 m的采场煤岩体内,形成轮廓为"三角形"的应力集中区;随开采水平不断向深部延伸,应力集中程度不断增加,矿压显现也随之增剧。针对覆岩垮冒结构及应力特征,进行超前预裂爆破弱化技术,综放工作面支架压力和电磁辐射监测表明:支架压力下降了5～10 MPa,煤岩体平均电磁辐射强度由35.5 mV下降为14.4 mV,明显减缓了工作面强矿压显现,实现了安全生产。这对类似矿井安全开采提供了值得借鉴依据。     

开采扰动区断层水患防治

富水断层采动活化诱发涌水溃沙是地下煤矿开采中面临的典型隐蔽性动力灾害源之一,预测断层水患对安全开采具有现实必要性。文中通过对宁东矿区羊场湾煤矿的现场水文地质与开采技术条件调研与分析,总结得出该矿开采扰动区断层分布广泛,隐蔽性强,最大落差约32.0m,最大涌水100.0 m~3/h,最大含沙量12.0%,围岩易风化。采用综合防治技术,成功安全快速穿越了宁东矿区羊场湾煤矿12采区断层开采区域,保障了采掘接续和安全生产,为后期深部断层区开采诱发水患及灾害链防控提供了可靠适用方法,根据开采扰动区断层水渗流演化规律,为后期深部断层区开采诱发水患及灾害链防控提供了可靠应对方法。     

急倾斜特厚煤层层间岩柱动力学失稳诱灾倾向预测

乌鲁木齐矿区乌东煤矿开采条件复杂,急倾斜煤层群间赋存均厚60m倾斜岩柱,近年来已发生十余次动力灾害。针对急倾斜岩柱动力学失稳诱灾倾向预报,采用开采条件调查、理论分析和现场监测等方法,综合预测了深层岩柱动力学失稳诱灾倾向区域。首先,基于现场调查成果,构建了急倾斜岩柱失稳应力撬转效应(stress leverage rotation effect,SLRE)力学模型,揭示了岩柱动力学失稳诱发动力学灾害的力学机制。再次,通过现场微震监测,分析了岩柱破断失稳微震—能量—空间演化规律:急倾斜岩柱动态失稳经历扰动破裂、应力挤压、断裂失稳和应力重构阶段。最后,综合分析并圈定了深层岩柱动力失稳诱灾倾向区域,其分别位于B1-2煤层+500~+510 m区域开采煤体、B3-6煤层+475~+485 m区域岩柱侧煤体,这为现场灾害防控设计和安全开采提供了科学依据。     

黄白茨煤矿9^#、10^#近距离煤层综合瓦斯治理技术

针对黄白茨煤矿9^#和10^#近距离煤层开采时的瓦斯超限问题,在分析9^#煤层开采底板破裂规律、对其开采顶板三带进行数值模拟以及确定工作面瓦斯来源的基础上,提出9^#煤层采前定向长钻孔预抽、开采期间顶板走向高位水平长钻孔抽采,10^#煤层卸压拦截抽采、采面采掘期间上下顺槽上向钻孔抽采及两煤层采空区埋管抽采的综合瓦斯治理技术方案。效果分析结果表明,正常通风情况下,9^#煤层回风巷、上隅角瓦斯体积分数分别保持在0．36％和0．50％左右。该方案有效解决了9^#和10^#近距离煤层开采时的瓦斯涌出问题,为类似矿井的瓦斯治理提供了参考。     

瞬变电磁法对多种采空区的探测精度

由于煤矿不断向深部开采,很多煤矿出现了不同深度、不同层次的采空区,而且大部分采空区还存在积水,给煤矿的安全生产带来隐患.为了提高瞬变电磁法对各类采空区的探测精度,建立了高、低阻电性不同的双层采空区组合以及同一开采水平面相邻采空区组合的电性模型进行数值模拟,研究它们在不同层间距或不同水平距离下的电磁场响应规律.结果表明:双层采空区的存在会使瞬变电磁响应变得复杂,增大解析难度;瞬变电磁法易于穿透高阻层,下层采空区的响应容易受到上层低阻屏蔽的影响;瞬变电磁法能够分辨一定层间距的高阻-低阻双层采空区,其他双层采空区难以分辨;瞬变电磁法容易分辨相邻采空区,不同电性的相邻采空区分辨能力也有所不同.     

贵州发耳煤矿尖山营滑坡特征及成因机制

高陡边坡地形条件进行煤层开采,极易引发地质灾害问题,给地质环境造成很大的破坏。以贵州发耳煤矿三采区的尖山营边坡为研究对象,查明了采空区分布情况及斜坡裂缝体系发育规律,结合该矿区地形地貌特征,分析该滑坡特征及影响因素,总结开采沉陷诱发山体滑坡的成因机制。结果表明:煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面,该滑坡变形机制为塌落沉陷-拉裂-蠕滑。     

深露天煤矿窄坑平移横采-汽车内排开采程序

为了提高煤炭产业经济效益,提出了一种适合于多台阶多煤层深露天煤矿的全新的开采程序--窄坑平移横采-汽车内排开采程序,把几种常见的工艺有机地组合在一起,解决了多台阶多煤层深露天煤矿减少外排的问题,介绍了该开采程序的工艺及其与以往开采程序的不同之处,分析了该开采程序的优越性.     

浅埋近距离煤层群工作面运输顺槽支护方案FLAC模拟

陕北某煤矿主采煤层2,4层煤为浅埋近距离煤层。为满足生产要求,1402运输顺槽需进行返修支护,由于受上部2层煤采空区影响,巷道部分顶板已经冒落失稳,支护困难。文中应用FLAC模拟软件建立相应的计算模型,分析了近距离煤层群开采引起的应力变化,结合现场监测结果进行分析,得到运用锚索与托梁联合支护下浅埋近距离煤层运输顺槽围岩变形规律。现场试验表明:返修支护方案是可行的,保证了运输顺槽巷道围岩的稳定,满足了该煤矿安全生产的需要,提出的锚索与工字钢联合支护技术对类似工程有一定的参考价值。     

活井旺采采空区飓风灾害的理论预测与防灾工程设计

依据活井21^上 303旺采工作面的布置与开采情况，参照1-2上煤层的顶板赋存结构条件，分析预测在1—2^上 煤层顶板在采空区整体切落时现有采空区飓风灾害的程度，并评价现场实施的防灾工程的安全程度，对今后的防灾工程决策具有重要意义。理论预测成果和评价设计方法在现场实际应用，效果良好，证明其科学可靠性。     

红庙矿易燃煤层采空区注砂防灭火技术

红庙煤矿开采煤层变质程度低，自然发火期仅为1.5～3个月，在工作面后方采空区内浮煤经常发生自燃。经过多年的防灭火经验，当工作面内布置有灌浆管路时，从工作面下端向上端方向依次注砂，在采空区内形成一道砂墙，有效地控制了浮煤自燃。经计算机模拟计算和注砂措施的效果考察，给出了试验工作面的最佳注砂砂墙长度。     

近年来煤矿采动覆岩导水裂隙带的发育高度的研究进展

20世纪以来,中国对覆岩导水裂隙带已经有了一个较为全面的认识。导水裂隙带发育高度在矿井安全生产、煤矿防治水、矿井保水采煤、采空区与回风巷上隅角瓦斯治理、煤与瓦斯共采、水体下采煤等方面有着重要的研究意义,对前人的研究进行了回顾分类,重点论述了导水裂隙带高度的各种预测、模拟以及实测方法,介绍了当前对导水裂隙带高度实测的新方法,表明现在的探测手段已向多种手段相结合、钻探与物探相结合、地面与井下相结合等方向相发展,并且提出了导水裂隙带研究的发展趋势。