沙基型浅埋煤层保水开采工程实践研究

以神东矿区2-2煤层为研究对象,通过分析浅埋煤层保水开采机理和关键,以"综合分类指标分析法"、以导水裂隙带高度作为分类的综合指标、以采高、顶板厚度、岩体完整性及强度等作为综合分类指标的相关因素,对比基岩厚度与导水裂隙带高度,将沙基型浅埋煤层保水开采适用条件划分为七类,初步形成浅埋煤层保水开采的"分类体系";通过对各分类...     

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．     

厚土层浅埋煤层保水开采模拟

在分析以榆树湾煤矿为代表的厚土层浅埋煤层的地质资料的基础上,采用岩石破裂过程的分析软件RFPA进行数值模拟.得出了冒落带高度为31m,裂隙带带高度为90m,弯曲下沉带为35m左右,研究结果表明:该矿的上覆岩层的采动变化与常规矿相似,并没有出现浅埋煤层的上覆岩层"三带合一"的现象;通过经验公式计算的导水裂隙带高度为70～100m,裂隙带并未沟通含水层,研究结论厚土层浅埋煤层可以达到保水采煤的目的.     

薄基岩浅埋煤层保水开采技术研究

薄基岩浅埋煤层开采过程中顶板基岩易全厚切落,破断直接波及地表,存在顶板突水的安全隐患.在分析顶板导水通道特征基础上,针对浅埋煤层采用传统技术实现保水开采的难点,从开采方法本身采取措施,提出了一套较为系统的薄基岩浅埋煤层保水开采新技术.此项技术的关键有三:一是长壁工作面快速推进;二是支架合理支护阻力的计算确定;三是局部降低采高或局部充填.补连塔煤矿32201工作面的三维固-液耦合数值模拟计算和现场实践结果证明,该套技术的应用是成功而有效的,可在薄基岩浅埋煤层保水防溃开采中推广应用.图4,表1,参12.     

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.     

地表厚土层浅埋煤层开采模拟实验研究

南梁煤矿工作面设计连续推进距离为23m,回采率也仅为69%,使矿井高产高效难以实现。本研究课题旨在通过相似材料模拟实验,掌握厚粘土层下浅埋煤层开采的矿压显现规律,为改进设计提供理论依据。实验选用的5m平面模拟架,主要由角钢座、调高块、立柱、传感器和顶梁组成,其精度误差仅为0.5%,实现了支架-围岩作用与原型的相似;模型与原型相似比为1:50,实验模拟尺寸为5000mm×200mm×1500mm;根据相似原理与量纲分析,容重、时间和应力相似常数分别确定为1.56,7.1,7.8;岩层模拟材料为河沙、石膏、大白粉,分层材料为云母粉。实验表明:当工作面连续推进距离提高到50m时,工作面也未出现台阶下沉,从而为制定更加合理的开采方案提供了可靠依据。     

浅埋煤层覆岩中断层对保水采煤的影响及防治

覆岩中断层的存在提高了导水裂隙带的发育高度,因此采用间歇式采煤实现保水采煤时,覆岩中存在断层时工作面的推进距离要小于无断层时的情况.在以前研究的覆岩中无断层时不同覆岩厚度保水采煤工作面合理推进距离的基础上,应用相似模拟实验和数值模拟方法,研究浅埋煤层覆岩中存在断层时,应用间歇式保水采煤不同覆岩厚度的工作面合理推进距离,回归出了导水裂隙带高度随工作面推进距离而变化的经验公式,而且得出从断层上盘向下盘推进时工作面的合理推进距离小于反向推进时的结论,为陕北浅埋煤层保水采煤的实现提供技术支持.图8,表4,参9.     

浅埋煤层开采中的溃沙灾害研究

分析了浅埋煤层开采的水文条件和工程地质条件，得出了浅埋煤层发生渍沙灾害必须具备的4个条件；根据浅埋煤层中组合关键层的一些参数分析了老顶破断岩块的运动规律，判断了浅埋煤层开采中岩块是否发生回转失稳，探讨了岩块回转触矸后发生滑落失稳的可能性，计算了断裂岩块端角接触面高度，得出了满足裂隙滤沙的合理端角接触面高度；大柳塔1203工作面开采只发生了涌水而未溃沙，这和理论计算的结论基本一致．参8．     

浅埋煤层中的关键层运动与导水裂隙发展

对2种不同赋存条件下的浅埋煤层工作面进行了流固耦合相似模拟实验,实验研究表明,主关键层下岩层的运动破坏规律是下位逐层垮落而上位整体运动.影响浅埋煤层导水裂隙发展的主要因素是主关键层层位和采高,主关键层位与采高之比越大,越容易进入弯曲下沉带,当其层位距离煤层顶板的高度与采高满足kc≥11时,主关键层进入弯曲下沉带,也就是裂隙带与采高之比k≥12时,裂隙才可能停止发展.并且随着工作面的推进,围岩的渗流状况由原生裂隙逐渐向变形裂隙和导水裂隙过渡.     

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.     

煤层注水水气驱替的理论分析

将根据煤层注水过程实际上是水区逐渐扩大、瓦斯区域逐渐缩小的实际,对注水过程中,水在煤层中的流动状况进行研究,建立注水驱气(瓦斯)的基本理论,建立起渗流与煤层特性、注水工艺参数的定量关系,得到界面处欧拉观点的渗流速度和拉格朗日观点的质点实际速度的关系式,由此得到水前锋到达的位置和时间的关系式,从而建立了煤层注水驱替的基本理论和基本的处理方法,为从理论上研究煤层注水预防冲击地压提供方法和途经.     

“三软”煤层大采高液压支架的稳定性

针对淮北矿区"三软"煤层赋存特点,对ZY10000—26/56两柱掩护式大采高液压支架的稳定性进行分析,从提高"三软"煤层大采高液压支架的稳定性,控制大采高支架倾倒,由此引发大采高支架倾斜的影响因素入手,坚持以防为主、以调为辅的原则,采取各种有效措施,提高"三软"煤层下大采高液压支架的稳定性。通过在淮北矿区的使用证明,能够保证支护的稳定性,有效地解决了大采高支架在使用中的技术难题,满足了工作面安全生产的需要,实现了矿井的高效高产保证了支护的高可靠性,实现了煤矿的高效高产。     

新阳矿综放工作面煤层注水技术应用

煤层注水是采煤工作面有效的防尘措施之一,对降低采煤工作面的粉尘浓度起到重要作用。本文对新阳矿S1105综采面煤尘量大的情况,煤层注水方法及应用效果进行了阐述,确定采用长孔注水法对综放工作面煤层进行注水,并对此进行了深入的分析,结合现场进行了注水实测,对实验数据进行了深入的分析,取得了良好的效果。     

覆岩移动特性的数值模拟及其在煤矿安全中的应用

煤与瓦斯突出是煤矿生产中的主要事故之一，特别是在高瓦斯煤层群条件下，如何消除煤与瓦斯突出危险性对实现煤与瓦斯的安全高效共采是非常重要的。文中根据某矿具体地质条件，利用数值模拟方法，模拟了首采煤层的开采对远程卸压煤层的卸压作用，结合大量现场实测数据，论证了对远程卸压瓦斯进行抽放从而实现在高瓦斯煤层群开采条件下煤与瓦斯安全高效共采的可行性。     

大倾角煤层坚硬顶板预裂弱化的数值分析

考虑了新疆焦煤集团大倾角硬顶软底松软煤层的特殊性质和赋存环境复杂性,利用FlAC3D数值模拟软件对预裂弱化前后顶板应力变化特征和运移规律进行计算对比分析,结果表明,FlAc3D数值模拟软件能较好地应用于现场,数值模拟结果对采煤工作面安全开采具有一定的理论参考。     

下覆煤层组开采大巷围岩稳定性控制技术

巷道受重复采动影响,围岩状况发生恶化,巷道围岩变形是一个动态的拉压交替的过程。为解决下覆煤层组开采过程中巷道围岩稳定性问题,分析了下覆岩活动规律和大巷围岩稳定性特征。基于动态控制过程原则,确定合理的加固技术与加固原则,并对加固后的大巷围岩的稳定性进行合理预测。泉沟煤矿-115大巷的相似材料模拟实验和现场工程实践表明,该技术可行,可以在类似条件的巷道中推广应用。     

大倾角厚煤层条件下巷道布置改革的前景

现阶段,随着赋存条件＂优越＂煤层储量的减少,大倾角厚煤层开采逐渐得到重视。现有的大倾角厚煤层开采技术存在着一系列问题,从而导致煤矿回采率低,安全性差,成本高。针对这一情况,提出改革大倾角厚煤层巷道布置及回采工艺以解决目前实际生产中存在的一些技术难题。     

基于改进的反向传播神经元网络复杂煤岩层对比方法研究

为了提高复杂地区煤岩层对比的准确率,解决由于反向传播神经元网络(BP神经元网络)连接权值和阈值的初始值选择不合适而导致的无解问题,本文把求全局最优解近似值的遗传算法(GA)和求局部最优解精确值的传统BP神经元网络所使用的梯度法有机地结合起来,取长补短,用于复杂地区煤岩层对比。首先,用GA求得BP神经元网络权值和阈值的全局最优解的近似值;然后,把该近似值作为初始值,训练该神经元网络;最后,用训练好的BP神经元网络进行复杂地区煤岩层对比工作。本文利用测井曲线采用小波变换分析沉积旋回,并用于煤岩层对比。该新方法在钱营孜煤矿的复杂煤岩层对比中,取得了较好的效果,比常规的单一方法和简单的组合方法效果要好。