大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究

为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。

华北型煤田深部开采底板“分时段分带突破”突水机理

通过对华北型煤田大采深高承压水和下组煤开采条件下10起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理。从空间上即上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层为界分4个隔水地质单元,以因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等按阻水能力为界划分11个阻水"分带",并建构了6种突水模式;从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段";在此时空概念基础上运用地质结构力学、水动力学、线性断裂岩石力学和非线性系统动力学等进行了相关实验及综合分析,给出了相应时段的煤层底板突水判据。

煤巷锚杆-锚索支护互补原理及其设计方法

针对锚索延伸率小、不能适应巷道大变形、与锚杆支护力学性能不匹配的缺点,采用理论分析、数值计算和工程实践的方法,研究了锚杆-锚索支护作用互补原理及深井软弱破碎围岩煤巷预应力锚索工程特性;提出了两个重要指标:锚索的承载能力和延伸量.分析了锚杆-锚索支护失败的原因,给出了结合计算机数值模拟和巷道稳定性监测的锚杆-锚索支护设计方法.提出了增加锚索延伸量的技术方法,包括:合理确定锚索位置,滞后安装锚索和安装木垫板.研究成果在邢东煤矿应用中取得了良好的技术经济效果.

裂隙含水层水平孔注浆“三时段”浆液扩散机理研究及应用

邯邢矿区是典型的华北型煤田大水矿区,其深部的大采深高承压水矿井采用地面区域超前治理奥灰水害系列技术,其中多分支近水平定向钻探及注浆是实现区域超前治理水害的关键技术。此前对注浆浆液扩散机理研究很多,但都是以垂向注浆孔及水平裂隙建立水动力学与岩石力学研究模型。地面区域治理奥灰水害是水平注浆孔高压注浆,为此开展了奥灰裂隙岩体高承压水的水平注浆孔浆液扩散机理研究,提出了注浆"三时段"的划分,并给出水动力学表达式;分析了垂向裂隙面上浆液圆环扩散形态;建立了垂向裂隙中浆水分区水动力学模型,推导出浆液扩散半径与注浆压力间关系;在有可注性差的上边界条件下,对浆液扩散形变问题给出数值模拟方法;为水平孔注浆初设及注浆参数优化提供了理论和技术指导,在邯邢矿区应用效果明显。

东庞矿突水陷落柱综合探查技术

东庞煤矿在2903工作面下巷掘进时突水被淹,水害治理一期工程中以封堵突水巷道、排水复矿为主,同时采用了地面钻探、三维地震、瞬变电法等综合手段,为确定突水通道为导水良好的隐伏陷落柱,不同探测手段确定的陷落柱截面积相差10倍以上;在二期陷落柱封堵工程中,在一期探查资料的基础上,以钻探资料为约束,以三维地震精细解释为重点,对陷落柱的边界重新进行了解释定位,确定了陷落柱空间形态,经过大量钻探工程验证,地质探查效果良好。

邯邢矿区深部煤层底板突水机理研究

为探讨大采深高承压水条件下煤层底板的突水机理,通过分析邯邢矿区底板突水的特征,从岩石结构及地下水动力及线弹性断裂力学等方面研究入手,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理。从空间上,将上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层为界划分4个隔水地质单元,按阻水能力将煤层底板岩体划分为11个阻水带,构建了6种底板突水模式,解释了高承压水从底往上逐带突破的物质基础条件;从时间上,将煤层底板渗水及突水通道形成进程划分为4个时段,确定了每个时段的界定条件。结合岩体力学分析,给出了底板突水综合判别式,为防控底板"分时段分带突破"突水进程提供决策。

组合支架切顶巷旁自行充填矸石墙体留巷试验

为研究一种安全、经济、可靠的中厚煤层沿空留巷方法,通过弹塑性力学和岩石力学理论方面的深入分析,依据矿山压力及其岩层控制基础理论,结合现场实测和数值模拟计算,提出了受重复采动影响沿空巷道围岩分类方法,即以极限平衡区深入围岩内的深度为分类指标;相应给出了支护设计准则;依此提出了特殊"组合支护"设计思想,研制出具有强力切顶、高阻让压、可缩协调等功能并符合留巷围岩不同时空矿压规律的组合支架。试验表明,"组合支护"能够及时切顶,自然形成矸石充填墙体。

软岩巷道锚注加固系统的“网络”效应

利用特种中空锚杆兼做注浆管的锚注加固技术 ,不但充分利用锚杆加固与注浆加固的各自优点 ,而且还形成其自身所特有的系统“网络”效应 ,是控制软岩巷道矿压显现的有效手段之一。通过对锚注岩石的扫描电镜分析及实验室和现场的锚杆拉拔试验 ,系统地研究了锚杆、浆液凝结体等共同形成的网络体系。

煤巷小孔径预应力锚索的工程特性分析

提出了煤巷小孔径预应力锚索工程特性的两个重要指标,指明了以往在小锚索设计中把钢绞线力学性能指标当作是小锚索力学性能指标的错误认识,推导出了锚索的承载能力(破断力)及锚索延伸量的经验公式,为煤巷小孔径预应力锚索设计提供了依据。

极近距离煤层整体合层综采放顶煤(岩)技术

以冀中能源东庞矿北井极近距离煤层整体合层综放为研究对象,依据放矿椭球体理论和散体介质流理论,深入分析了极近距离煤层赋存条件下影响冒放性的各种主要因素,优化了放顶煤(岩)生产工艺参数,取得了极近距离煤层整体合层综放试验成功,获得了很好的技术经济效果。

小煤矿突水淹井后对大矿威胁的水患治理

小煤矿发生突水淹井后 ,威胁东庞矿的安全。东庞矿采取地面综合物探查明矿井保安煤柱现状以及过水通道后 ,实施了井下砌筑挡水墙、地面钻孔注浆加固等一系列措施 ,保证了矿井安全 。

奥灰岩溶水害区域超前治理技术研究及应用

鉴于邯邢矿区大采深矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采水害治理的"区域超前治理"理念及"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则;相应给出了区域分区原则、治理模式及适用条件、治查结合新方法、超前治理管理程序、底板阻水能力评价方法和治理关键技术等支撑体系。该成套技术首先在邯邢矿区进行了应用研究,特别是地面多分支水平钻进关键技术应用研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法,安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护了煤系基底奥灰水环境。

注浆治理冲积层放顶煤综采工作面冒顶溃砂

文章系统分析了在巨厚冲积层下开采防砂、防塌煤柱时 ,顶板发生抽冒流砂事故的原因 ,采取打破以往常规的处理办法 ,采用高压劈裂注浆方法治理顶板冒顶溃砂事故 。

井下小帷幕动水注浆截流技术实践

介绍了一种动水条件下在井下直接注浆构筑小型隔水帷幕的方法

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采为指导原则,该技术在邯邢矿区奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆加固煤层底板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

高承压水上煤层安全开采指导原则及技术对策

基于河北南部下组煤较大规模开采和大采深矿井防治水技术现状,提出了"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"的安全开采技术指导原则;结合当前我国定向钻进技术日益成熟以及现场定向钻进试验已取得的进展,初步探讨了以往下组煤带压开采矿井防治水指导原则的不足,提出下组煤及大采深矿井带压开采指导原则和技术对策。

奥灰岩溶水上带压开采区域超前治理防治水技术

针对邯邢矿区煤层开采受奥灰承压水威胁现状及保水开采的现状,提出了区域超前治理防治水技术,以超前主动、区域治理、全面改造、带压开采的指导原则,该技术在邯邢奥灰含水层顶部区域超前注浆改造中进行应用,以孔口终压1.0 MPa、稳定30 min以上和单孔吸浆量小于50 L/min作为注浆结束标准。试验过程中采用地面多分支水平钻进关键技术,最终达到注浆和加固煤层地板含水层及奥灰顶部改造含水层目的,大幅降低煤层底板突水可能性,安全开采出受承压水威胁的煤炭资源。

煤矿岩溶水水环境保护安全开采技术

总结了邢台矿区岩溶地下水水环境保护开采方面的技术经验,通过不断深入研究,在水文地质预测、超前探查、井田分区评价、煤层底板改造、快速建造阻水墙、建造陷落柱堵水塞和充填开采技术等方面,取得了较大的技术进步和成效。实现了矿井超前预探及采前安全性评判,采用下组煤带压开采底板注浆改造加固技术,综合注浆法快速建造阻水墙技术、陷落柱堵水塞建造技术、综合机械化充填采煤技术,有效防止了工作面突水事故的发生。

华北型煤田深部开采底板突水机理与区域治理关键技术

通过对华北型煤田邯邢矿区大采深高承压水和下组煤开采条件下9起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理,即从空间上在上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层和因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等,按阻水能力大小划分11个阻水"分带";从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段"。鉴于邯邢矿区矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采的"区域超前治理"水害理念、"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则和底板阻水能力评价方法;相应成功地研发了区域超前治理关键等技术体系,特别是地面多分支水平钻进关键技术研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法与技术,为安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护煤系基底奥灰水环境提供一条新途径。

带压开采防治水技术保障体系建设

实现安全带压开采是下组煤开采的关键技术问题。总结了河北省南部矿区在长期的带压开采实践中形成的防治水综合配套技术保障体系,并指出了今后在下组煤带压开采中急需解决的关键技术。