沟谷区浅埋煤层覆岩破坏特征及地面裂缝发育规律

沟谷区浅埋煤层开采覆岩损害特征不仅受覆岩结构影响,同时受地形地貌特征影响。为进一步研究浅埋煤层过沟开采时覆岩运动及损害机理,以陕北浅埋煤层区某矿14210工作面为研究对象,通过建立物理相似材料模型,利用人工测量、变形监测、数据分析等方法,研究沟谷区浅埋煤层开采覆岩破坏规律及地表裂缝形成机理。结果表明:煤层覆岩沉降值曲线在垂向上具有向下继承性,顶板周期性垮落后沉降曲线呈"U"型,沉降值变化速率大的"U"型两侧区域纵向裂隙发育,周期性垮落体边界与自然平衡拱结构基本吻合,并周期性向前发展;地表裂缝可根据坡向与煤层采动方向的关系分为顺向坡推挤裂缝、逆向坡拉张裂缝和沟底隆起3种类型,不同类型裂缝具有不同的动态发育规律。研究成果为沟谷区浅埋煤层开采覆岩及地表损害预测提供了理论基础,对浅埋煤层过沟开采可能因覆岩及地表损害引起的矿井水害防治具有重要意义。     

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。     

浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律

为了研究大采高浅埋煤层综采工作面矿压显现规律,对张家峁煤矿15201综采工作面(首采)矿压进行了现场观测,分析了初次来压和周期来压。通过来压时液压支架工作阻力及动载系数分析可知,支架工作阻力分布以正态分布为主,初撑力富余量较大;液压支架初撑力利用率偏低,说明初撑力的管理有待加强。研究结果为实现大采高浅埋煤层工作面支架选型及正常开采提供了可靠的理论依据。     

浅埋煤层开采覆岩移动规律数值分析

利用RFPA岩石破断过程分析系统软件，对神府东胜矿区活鸡兔煤矿厚松散层浅埋煤层首采工作面上覆岩层在采动后的活动规律进行了动态数值模拟。并根据模拟结果，分析了随着工作面采动和推进，上覆岩层的破断过程、特征与来压特点。模拟结果表明，卸荷变形是引起浅埋煤层直接顶初始离层的主要因素之一，浅埋煤层老顶岩层破坏的主要顺序仍为“离层－断裂－垮落”，厚松散层浅埋煤层开采时，当关键承载层完全垮落后，覆岩会发生直达地表的整体切落现象。     

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。     

浅埋煤层大采高综采面支架支护性能分析

通过对张家峁煤矿6.0m大采高综采面(15201首采面)顶板压力、支架立柱收缩量进行现场实测,揭示了浅埋煤层大采高综采面矿压规律及大型国产支架(ZY12000/28/63D)在实际支护过程中的运转特性,得出此类大型国产化液压支架适应浅埋煤层大采高综采面控制顶板要求,为类似张家峁煤矿15201首采面开采条件下的综采面支架选型提供了理论基础.     

西部浅埋大煤田安全绿色开采岩层控制进展与展望

正中国煤炭产量为世界之首,是世界第一煤炭开采大国。神府东胜煤田是世界七大煤田之一,煤层埋藏浅,煤层多,为近距离煤层。实践表明,浅埋煤层工作面矿压显现剧烈,开采对生态环境影响显著,成为煤炭开采面临的重大课题。     

山丘地形综采面矿压显现多因素敏感性分析

针对神东矿区浅埋工作面过山丘地形强矿压显现的问题,应用均匀设计和数值模拟的研究方法,建立山丘地形浅埋工作面应力增高系数与其主要影响因素之间的回归模型.研究结果表明:应力增高系数与山丘高度和采高成正比,与山丘坡角和工作面埋深成反比;各因素敏感性主次顺序为采高、山丘坡角、山丘高度、工作面埋深.以活鸡兔井12305面和上湾矿12206工作面在过山丘地形时的矿压监测值与回归结果进行对比,偏差最大值占监测值的4.5%,回归方程基本能够进行对山丘浅埋工作面矿压显现程度进行较为准确的预测.     

义络煤业二_1煤层瓦斯基础参数测试及赋存规律研究

为了研究矿井的瓦斯赋存规律,通过调查分析地质构造及分布特征,采取井下实测和实验室测定的方法,分别对煤层瓦斯的基础参数进行了测定,对影响煤层瓦斯赋存的主要因素进行总结分析,得出了义络煤矿瓦斯赋存由浅到深逐渐增大,煤层埋深、地质构造、水文地质为主要影响因素这一认识,为矿井的瓦斯防治工作提供了依据。     

浅埋煤层老顶岩块回转过程中的溃沙分析

分析了浅埋煤层老顶破断岩块回转过程中的溃沙机理，在岩块不发生回转失稳的条件下，确定了浅埋煤层中防沙开采的合理采高计算公式，计算得出岩块端角接触面的高度；通过不同岩块端角接触面高度滤沙实验得出了不发生溃沙的最小接触面高度是5．0m，根据这一结论设计的安全采高与传统的防沙安全采高设计相比大大提高了煤炭采出率，顶板基岩很薄的1203工作面开采出现突水而未溃沙证实了实验结论的可靠性。     

浅埋煤层采动覆岩导水通道分布特征试验研究

为解决浅埋煤层的保水开采难题,采用物理模拟方法,研究了浅埋煤层大采高长壁工作面的采动覆岩导水通道的分布特征.结果表明:对于典型浅埋煤层,大采高工作面在初次来压至第一次周期来压期间,覆岩导水通道迅速发育至松散含水层底部,工作面后方约2个周期来压距离后,采空区覆岩垮落带以上的覆岩导水通道被逐渐压实闭合,但开切眼处的导水通道不易闭合;对于次浅埋煤层,主关键层初次来压后,导水通道迅速发育至最大高度,但伴随着主关键层约1～2个周期来压后,基本顶至主关键层之间断裂带内的覆岩导水通道可很快被压实闭合.该成果可对浅埋煤层保水防溃采煤研究和应用提供基础理论指导.     

榆树湾浅埋煤层保水开采三带发展规律研究

在分析陕西榆树湾煤矿浅埋煤层分层开采的水文及工程地质条件的基础上，对保水开采中覆岩破坏“三带”的发展规律进行了相似材料模拟实验研究．实验表明在基岩厚度较大的浅埋煤层开采中覆岩垮落不是整体切落，而是有“三带”存在；同时，实验揭示了其“三带”的高度、覆岩的下沉与采高的关系，表明在基岩厚度较大、隔水土层较厚的浅埋煤层中采用分层开采可实现保水开采，这为榆树湾煤矿保水开采提供了重要的科学依据．图3，表1，参8．     

南梁厚土层浅埋单体长壁工作面矿压规律实测分析

在南梁煤矿首采工作面20105采前实验研究的基础上进行了现场观测,实测了活柱的下缩量、工作面顶板的移近量、顶板的来压强度以及巷道变形破坏参数,总结了厚土层覆盖层浅埋煤层单体长壁工作面的矿压显现规律.实验和观测表明,厚土层覆盖浅埋煤层工作面初次来压步距大,矿山压力显现剧烈,周期来压台阶下沉量大.针对目前顶板的支护状况和顶板灾变危险,提出了提高支柱初撑力等改善措施,为实现厚土层覆盖浅埋煤层单体长壁工作面安全开采提供了可靠依据.图7,参8.     

泥质粉砂岩山岭公路隧道围岩变形

为分析不同围岩级别对泥质粉砂岩隧道的影响,依托贵州沙家坪隧道不同围岩级别的拱顶沉降和周边收敛进行分析;同时考虑隧道浅埋段多为破碎岩体,是隧道开挖工程中最危险地段;结合沙家坪隧道进出口地表浅埋段埋深数据,分析浅埋段埋深深度对拱顶沉降的影响。研究结果表明:泥质粉砂岩隧道相对其他岩类(峨眉山玄武岩、灰岩)隧道在低围压下流变滞后现象较明显,不易发生瞬态破坏,洞口段与中间深埋段围岩变形相差不大;拱顶沉降主要集中在距离洞口100~200m地下水和煤层较发育地段,平均沉降为-7mm,累计沉降在-8mm上下波动,同时煤层对隧道围岩的变形存在重大安全隐患;距离洞口0~60m隧道的累积周边收敛值及波动较大;对于泥质粉砂岩隧道,浅埋段埋深厚度对隧道围岩变形影响较弱。     

基于大采高液压支架的优化设计

在现场调研实测基础上,分析了浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律,利用ANSYS软件,分析了大采高液压支架在实际工况中所出现的常见问题,提出了大采高液压支架常见问题在设计方面的改进措施。该研究为大采高液压支架的设计及使用维修提供了指导。     

三河口煤矿瓦斯地质规律研究

以瓦斯地质理论为基础,结合三河口煤矿地质特征以及瓦斯基础测试参数,对该矿井3煤层瓦斯地质规律进行了研究,并对瓦斯涌出量数据进行回归分析,预测了三河口煤矿3煤层未采区瓦斯涌出量,为3煤层未采区瓦斯抽采和安全开采提供了依据.其中,井田西区瓦斯涌出量与煤层埋深有较好的正相关关系,总体上随煤层埋深的增加,瓦斯涌出量增大;在靠近岩浆岩的地区,岩浆岩成为主控因素,瓦斯涌出量有所升高.而东区瓦斯涌出量则与距岩浆岩的距离成负相关关系.     

浅埋煤层近距采空区危险性评价

在浅埋煤层含煤地系中有大部分煤层相距较近,上覆煤层开采完成后,存在大量上覆煤层开采后遗留的采空区,当下部煤层开采时,面临浅埋-近距-上覆采空区多重扰动影响,在开采过程中工作面顶板来压剧烈,且存在明显的动载现象,采动裂隙可直接沟通地表,易引起煤层自燃、地下水流失与地表植物死亡等安全与环境灾害,并对地面建筑、地面工程结构物的稳定造成严重危害.为保障矿井安全开采,对冯家塔煤矿进行了工程地质调查、地质雷达探测与采空区危险性评价,得出了上覆采空区结构形态及其对下覆煤层开采的影响,揭示了浅埋近距采空区影响下矿压显现规律和围岩破坏规律,建立基于浅埋-近距采空区影响下工作面稳定性评价方法和危险源识别系统,实现安全高效开采.     

准东地区煤炭气化地质评价与有利区预测

首先从地质构造、煤层厚度、煤层埋深、煤岩煤质、煤层顶板岩性及水文地质条件出发,对准噶尔盆地东部含煤地层地质条件进行分析,探究了准噶尔盆地东部煤层地下气化地质条件的可行性,研究区发育多套厚煤层,煤阶较低,煤层层数多,灰分挥发分较高,倾角较大,埋深适中,顶底板岩性为泥岩、粉砂岩和砂岩,断层封堵较好,发育较好的隔水层,综合分析认为本区适宜进行煤炭地下气化工作;其次,从资源条件、储层条件与开发条件出发,优选出9个符合本区地质特征的有利区三级评价参数,建立多层次数学评价模型,将全区煤炭地下气化潜力划分为三类,优选出沙帐断褶带、梧桐窝子凹陷、阜康断裂带三个区块作为煤炭地下气化的最佳区域,对准东地区后续的地下气化实施提供地质依据。     

榆家梁煤矿多煤层开采矿压显现规律研究

通过神东矿区榆家梁煤矿4~(-2),4~(-3)和5~(-2)近距离煤层群分层同采的实测对比,分析了近浅埋煤层群开采下煤层过采空区和煤柱的矿压显现规律,以及不同面宽、不同采高工作面的矿压显现变化规律。研究表明,下煤层开采过上煤层采空区时,工作面来压步距变短,强度平均增大29.0%.下煤层工作面过上煤层煤柱时的矿压影响最大,煤柱影响区的支架载荷增幅达41.4%.相同面宽条件下,随着采高的增大,工作面支架载荷增大。在工作面宽度为240~360 m范围内,宽度变化对矿压影响不明显。     

近浅埋煤层老顶初次垮落规律及控顶措施

以榆阳煤矿2302工作面的开采实践为工程背景,利用"板"和"梁"2种力学模型对近浅埋煤层条件下的老顶初次来压步距进行了分析和计算.结合老顶实际垮落步距确定出适合近浅埋地质条件下的力学模型,并计算了"板"力学模型在不同边界条件下初次来压步距.为了解决老顶初次来压步距过大的问题,根据采场处于不同边界条件下初次来压步距的特点,提出了采用深孔预裂爆破和区段煤柱宽度缩小的方法,使采场处于"两边固支两边简支"的受力状态,以减小初次来压步距,保证初采初放期间工作面顶板安全.