火烧区富水下倾斜煤层开采导水裂隙带发育特征研究

为研究火烧区富水情况下煤层开采安全问题,需要准确分析开采覆岩导水裂隙带发育情况。运用有限元ANSYS模拟计算,基于第一强度理论,根据上覆岩层抗拉强度值,选择第一主应力值在1.5 MPa时的曲线范围作为导水裂隙带发育高度范围,并运用井下双端堵漏法进行观测验证,较为准确。研究得出导水裂隙发育强度准则可采用第一强度理论,第一主应力值在1.5 MPa时,导水裂隙带发育曲线范围在50.17~62.13 m,上边界未与火烧区沟通,下边界存在与上覆火烧区沟通现象,即火烧区积水是开采煤层的重大水患;同时在煤层倾斜情况下,导水裂隙带发育高度上边界要大于下边界,因此计算倾斜煤层导水裂隙带发育高度时,要考虑煤层倾角的影响。

大理岩规则齿形结构面剪切特性试验研究

为了便于研究不同粗糙度结构面岩体在压剪荷载作用下的剪切强度、剪切变形等力学特性的变化规律,制作了3种具有不同起伏高度的大理岩规则齿形结构面,锯齿高度分别为0、1、3 mm,开展了不同法向应力下的结构面直剪试验。试验结果发现,结构面剪应力-剪切位移曲线可分为两类:滑动破坏型和峰值剪断型;结构面沿锯齿先爬坡后剪断的破坏过程可划分为4个阶段:压密闭合阶段、爬坡剪胀阶段、锯齿剪断阶段、挤压碾碎阶段;锯齿结构面剪切强度-法向应力曲线近似呈三段线的特征,建立了三线段剪切强度准则;锯齿结构面剪切刚度-法向应力曲线呈上凸型特征,提出了结构面剪切刚度模型公式;锯齿结构面法向位移-剪切位移曲线呈先剪缩后剪胀的变化特征,提出了评价剪胀特性的经验公式。

铁路隧道受煤层采空区影响评价研究

结合渝湘高铁正阳隧道工程情况,利用物探、钻探等综合勘探手段查清采空区空间分布范围、塌落情况、采空充填程度及工程地质特征,在此基础上评价采空区对线路影响和其稳定性,确定采空区治理范围及治理措施。结果表明,+465 m水平以下除留设的大巷煤柱外已全部采空,+485^+635 m水平压覆禁采区内有2处采空区,龙桥煤矿K1煤层采空区隧道处无法满足高速铁路路基沉降的要求,并确定治理范围和治理面积110 841.5 m^2。为解决类似铁路隧道穿越采空区问题提供了技术借鉴。

孔家沟煤矿水文地球化学特征及水源识别研究

为了研究倾斜煤层矿井水水化学基本特征及水源,判断识别矿区补给水源及井下的排泄点,构建水源识别模型。结合孔家沟煤矿开拓开采及涌水实际,共布设了14个水样采集点,通过水样采集、检测及分析,并使用Piper三线图和Durov图,研究矿井开采区域的地下水水化学特征及与TDS、pH值之间的关系。通过对水样进行来源、分组判断,得出该区域地下水呈弱酸性,TDS、pH值相对较小,水化学特性以Ca-Mg-SO4-HCO3、Na-HCO3-SO4型为主。研究成果可为矿区的水源动态特征识别提供理论指导。

地空瞬变电磁三维正演模拟及应用研究

煤矿井下工作面形成后,需要经过电磁法探测工作面顶底板及四邻的富含水情况,以保证回采工作安全进行,地空瞬变电磁三维正演研究可以提高探测的精度和效率。研究了地空瞬变电磁三维正演模拟的方法原理及相关理论,分析了关断时段和关断后的电磁响应特征,建立了半空间不含异常体、含有高阻异常体和含有低阻异常体的三维模型,对模型进行积分方程法和FDTD模拟,验证了积分方程法效率高、针对简单模型效果好,而FDTD更适用于复杂地质情况的高精度探测。模拟结果显示,关断时段的电磁响应对高阻异常体反应更明显,关断后的电磁响应对低阻异常体反应更明显。实际应用表明,全波形时域地空瞬变电磁响应三维有限差分数值模拟适用性强,对低阻异常体反应灵敏,探测精度和分辨率高,可为煤矿安全生产提供准确的地质资料,推广应用价值高。

山西某矿15112工作面导水裂隙带高度实测

探究15号煤层覆岩导水裂隙带发育情况,是山西某煤矿开采过程中防治水工作的重点。以15112工作面为研究对象,通过在相邻工作面回风顺槽布设钻窝,设计导水裂隙带高度观测孔和对比孔,通过井下仰斜钻孔导高观测仪进行实测,确定了15112工作面15号煤层覆岩导水裂隙带高度。根据实测数据与理论预测高度数据对比,找出开采厚度与导水裂隙带高度的关系,确定了山西某煤矿导水裂隙带的发育高度为42.28 m。该实测方法可有效测定含水层下采煤裂隙带高度,研究成果可以为矿井防治水工程实践提供指导。

基于烟圈效应的老空水瞬变电磁探测技术研究

介绍了基于烟圈效应瞬变电磁技术的基本原理,针对山西常蒋煤矿3101工作面老空积水危害问题,提出了减少、削弱瞬变电磁探测干扰因素的具体措施,并设计了高精度探测方案。探测数据稳定、质量高,视电阻率低阻异常区明显。经后期钻探,出水点与探测情况一致,该方法准确、可靠,是煤矿老空区防治水工作中一种有效技术手段。

倾斜煤层上覆采空区积水治理技术的应用实践

针对倾斜煤层上覆采空区积水危害较大的问题,提出了针对性治理的技术路线,以先期认知为基础,通过开展瞬变电磁探测查明采空区含水性,并依据探测成果初步设计钻孔;再结合井下现场工况条件优化钻孔,通过钻孔查明采空区底部边界;同时开展排放水作业,查明净水位并排空采空区积水,从而消除了采空区积水的威胁,对于保障煤矿安全生产意义重大。

高瓦斯低透气性坚硬煤层机械造穴泄压增透技术研究

基于新田煤矿煤层硬度大、瓦斯含量高、透气性差、抽采效率低等特点,提出采用机械造穴泄压增透技术,研究新田煤矿泄压增透后煤层透气性及抽采效果。结果表明:机械造穴泄压增透技术在低透气性坚硬突出煤层能起到明显的增透、提抽作用,影响区域内煤层透气性大大提高,有效地释放了煤体内部压力,对瓦斯动力有减阻作用,提高坚硬低透气性煤层瓦斯抽采效果,提高了瓦斯抽采效率,为同类型煤矿瓦斯抽采提供了更多的解决办法。

综合物探技术在隐伏地质灾害探测中的应用研究

文章针对煤层回采工作面内部隐伏地质灾害,利用无线电波透视与瞬变电磁物探技术,以无线电波透视探测工作面内地质构造发育条件,以瞬变电磁探测其内部富水情况。综合两种方法的成果,结合巷道掘进资料,可查明回采工作面内部隐伏地质构造及其富水性,为煤层安全回采提供了技术支撑及地质指导。

西陈庄矿3401工作面X11陷落柱导水性评价

西陈庄矿3401工作面在回采过程中揭露了陷落柱X11,为查明陷落柱的富水以及导水情况,对3401工作面进行的井下瞬变电磁探测的基础上,利用瞬变电磁法对3401工作面煤层及顶、底板进行物探探测,同时设计钻场,对陷落柱上部积水区、陷落柱内部、陷落柱底部奥灰水进行钻探验证,从而重新划定了陷落柱的边界,并对其富水性以及导水性进行了进一步的验证,为后期切眼的合理布置、工作面临时水仓排水能力的设定提供科学指导生产,确保工作面安全回采。