东部矿区煤炭资源深井开采可行性分析——以孔庄煤矿为例

针对东部矿区煤炭资源供需矛盾问题,对江苏、安徽和山东省的深井开采现状、地质条件及主要灾害类型进行了深入调研,分析了东部矿区深井开采潜在瓦斯灾害、动力地质灾害、深部高压水害、深部矿井热害4类灾害对于深井开采的威胁。同时,以上海大屯能源股份有限公司孔庄煤矿(以下简称“孔庄煤矿”)为研究对象,列出了影响该矿深井开采的潜在风险清单,建立了基一套全面、完善、有参考价值的深井灾害防治体系;通过估算深部资源量、审视开采技术水平、使用SWOT分析等方法,对深部煤炭资源的开采技术、经济性进行了全面评估。研究结果表明,孔庄煤矿深部煤炭资源的开采技术与经济均具可行性,研究成果对于提高东部矿区煤炭自给能力,延长矿井使用期,保障地区经济稳定具有重要价值。

煤矿深部开采煤层气含量计算的解析法

针对矿井深部煤层中地温和地应力梯度对煤的孔隙率和煤层渗透率的影响以及煤的吸附特性参数受温度影响变化的特点 ,在矿井深部煤层气压力解析算法的基础上 ,提出了考虑地温和地应力梯度影响的煤层气含量计算的新方法 .现场实测煤层气压力和理论计算的煤层气压力及煤层气含量的对比分析表明 ,该计算方法能较准确地反映现场实测结果 ,从理论上进一步完善了矿井深部煤层煤层气含量的计算方法 ,并对其分布规律的预测具有重要理论价值 .

煤矿底板突水评价突水系数–单位涌水量法

在突水系数Ts基础上,引入反映充水含水层富水性的指标——单位涌水量q,并在大量突水实例统计分析基础上,对突水危险性与突水系数、充水含水层富水性之间的关系进行深入研究,得到一些规律性的认识;提出评价底板突水危险性的新方法:突水系数–单位涌水量法,作为突水系数法的补充,可为含水层富水性较弱而突水系数较大的深部开采底板突水安全评价提供参考依据。

高应力巷道底板卸压槽防治底鼓的机理研究及实践

随着煤矿开采深度的增加,高地应力巷道的底鼓问题越来越突出,针对这种现状,根据"强弱强结构"原理深入分析了底板中部卸压槽支护技术机理,在巷道围岩高强度支护的基础上,采用了底板中部卸压槽支护技术解决高地应力巷道底鼓问题。由于底板中部卸压槽施工工序复杂,施工困难,在巷道卸压支护中很少应用,为了解决施工问题,底板中部卸压槽采用了"二次爆破"技术,并优化技术施工方案,平行作业,保障了施工进度,成功解决了底板中部卸压槽的施工难题。现场工业试验表明,高应力巷道周围岩体的变形得到了有效地控制,采用卸压槽支护技术有效地解决了高应力巷道底臌问题,维护了巷道的稳定性,保证了矿井的安全生产。

康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及结构参数优化研究

采用大型有限元分析软件——ANSYS对康家湾矿深部难采矿体典型采场顶板的稳定性及其对采场围岩力学状态的影响进行数值模拟、非线性分析,对9种典型采场结构模型的模拟结果进行了比较分析,根据分析结果结合采掘效率和开采成本等因素确定了采场最优结构参数,并对当前采矿方案提出修正和调整建议,以便更清楚地掌握深部地压变化规律,有效地进行地压管理,实现深部破碎带矿体及顶板不稳固矿体的安全高效开采.

基于灰色模糊变权理论的矿井热害综合评价模型

为了科学评价矿井热害,采用灰色关联分析法和模糊变权评判理论对影响矿井热害的各空气气象参数进行研究,利用模糊统计方法构造各参数的隶属度函数,运用灰色关联分析法确定评判中初始权值的分配,根据各气象参数重要性影响程度的动态变化特点,提出了矿井不同采掘工作面热害的多因素模糊变权综合评价模型,并以兖矿集团东滩煤矿的实测数据进行计算,结果表明:当不同采掘工作面空气气象参数较相近时,该研究所提出的评价模型比普通模糊评判法的精度高。

上解放层开采解放作用机理数值模拟研究

为实现大埋深冲击矿压煤层的安全高效回采,依据济三煤矿十二采区工作面地质条件及开采参数,对上解放层工作面开采过程中围岩的应力、变形规律进行数值分析及地应力的现场实测分析。研究结果表明:开采解放层会改变被解放层原岩应力分布状态;开采解放层破坏顶底板岩层结构,提前释放高位岩体弹性能,改善被解放层开采中能量积聚与释放的空间分布状况;随解放层工作面的推进,下方被解放层应力会经历采前应力升高、采后应力降低和应力逐渐稳定3个阶段;数值分析结果和现场测定卸压效果基本吻合。研究成果为工作面开采布置提供借鉴,具有一定的理论意义与实用价值。

蒋庄煤矿太原组煤层开采底板突水危险性分区分级研究

华北地区越来越多的煤矿将要开采太原组下部煤层,基底奥灰突水危险性随之增加。为合理评价滕州矿区蒋庄煤矿162、163采区太原组16煤底板奥陶突水危险性,在分析采区地质及水文地质特征的基础上,利用基于GIS的AHP型"脆弱性指数法",选取奥灰(富水性与水压力)、断裂构造(密度、断层交点和端点的分布、断层规模指数)和有效隔水层厚度因素作为评价指标,建立预测模型。应用本模型对研究区奥灰突水危险性进行了分区分级,分为安全、较安全、较危险和危险四个等级,对每个等级的分布进行了分区。经验证,预测效果符合实际,并与"突水系数法"预测结果相比,更详细、具体。分区分级结果有助于指导矿井16煤开采防治水工作。

深部开采灾害及防治研究进展

随着浅部矿物资源日益减少,越来越多的矿井开采向深部推进。开采深度不断增加所引起的软岩大变形、岩爆、高矿压、热害、瓦斯突出和强扰动等工程灾害为深部采矿工程带来了极大的挑战,严重威胁着矿井的生产安全。中外学者针对深部资源开采面临的工程问题进行了大量的理论与试验研究并取得了一定的成果。阐述了引起深部工程灾害的主控因素,总结了深部复杂地质环境灾害现象物理力学机制的研究进展,介绍了深部开采工程实践中防治各类灾害事故的技术装备和理论构想的发展现状,最后提出了未来深部岩体力学理论研究与灾害控制措施研究面临的挑战。

深井开采面临的关键问题及技术对策

深部开采问题是当今采矿领域面对的重要研究型课题。淮南矿区为全国深部井田的一个缩影,结合其深井开采的现状,系统分析了深井开采过程中面临的高地应力、高地压、高地温、高瓦斯及高水害等关键问题,相应地提出了解决此类问题的技术方案与相关对策,为深井工作面的安全高效可持续开采提供重要保证。

赵各庄矿深部带压开采评价

通过对赵各庄矿底板隔水层厚度及其阻隔水能力的研究,采用突水系数法及弹塑性力学理论分析法,论证了赵各庄矿深部资源在煤层底板完整、突水系数小于0.15 MPa/m的区段可进行带压开采,创造了我国煤炭资源开采深度-1 200 m的记录.

金川龙首矿深部开采的采场结构参数优化研究

为了提高龙首矿深部采区综合生产能力及应用大规模采矿设备,选用不同的模拟方案,利用三维数值模拟的方法,结合龙首矿的实际情况,建立了八种三维实体模型,进行了龙首矿下向六角形大断面进路结构参数优化研究,分析计算了各种模拟方案的应力、位移及安全率的变化规律,最终确定了最优方案,为矿山进一步优化生产提供了理论依据。

改进的模糊灰色关联分析法在热舒适度影响因素评定中的应用

针对灰色关联分析中由于比较序列曲线间空间位置不同而引起关联误差,分辨系数取定值不合理,取平均值求关联度影响评价准确性等缺陷,本文采用了线性变换及合理判定分辨系数的方法,确定了改进的关联系数,并结合模糊系统中的贴近度原理,提出了一种改进的灰色关联度求法。采用该方法对影响井下人体热舒适度的因素模糊灰色化后进行了评定分析。实践证明,该方法具有简单、可靠、准确等优点。

灾害性群空区深部开采采场结构参数优化研究

铜坑矿区内,多个矿体在垂直方向上呈重叠状产出,彼此之间相隔较近,甚至连在一起。多层矿体重复采动,多中段同时作业,形成了相互影响的复杂开采格局。经过30多年的大规模开采,已积累了数百万m3的采空区,开采技术难度大,地压控制极其复杂。在矿山岩体工程地质条件研究的基础上,采用核区强度理论、Bieniawski强度公式进行了采场矿柱、间柱的稳定性计算。基于弹性力学小变形薄板理论方法分析了顶柱安全厚度,提出了92#矿体采场合理的结构参数,为控制92#矿体安全开采提供了技术依据。

徐州矿区深部开采热害治理现场试验研究

随着开采深度的增加,越来越多的矿井面临工作面高温热害。高温热害不仅严重影响工人身心健康,而且由高温引起的采场围岩体热力学效应与顶板塌方和瓦斯爆炸紧密关联。基于此,首先总结深部开采热害治理技术的主要原理,提出热害治理设计步序。然后,在典型深井开采热害矿区(徐州矿区)开展热害治理现场试验,通过现场试验,得到以矿井涌水、矿井回风和地表水体为主要冷源的热害治理工艺流程及热力学平衡试验最优参数,为类似矿井开采热害治理提供理论依据。

大采深厚松散层开采地表沉陷特征

基于地表沉陷的观测数据,分析了极不充分开采移动和动态下沉特征,计算了极不充分工作面开采程度和下沉盆地的范围,详细描述了极不充分开采地表变形以及拐点位置。表明大采深厚松散层开采条件下,在上山方向下沉盆地的边缘即使下沉值很小,也会产生较大的水平移动;极不充分开采时地表下沉盆地十分平缓,且位置偏向上山方向;下沉盆地的拐点位于煤柱的上方而非采空区上方。对于指导相似地质条件下开采,解放建筑物下压煤具有较大的实用价值和指导意义。

深部巷道区域化交替破碎现象的机理分析

深部巷道因为其埋深大、地质环境复杂等因素,其变形规律一直是工程技术人员关注的问题。区域化交替破碎现象的发现使人们对深部巷道变形规律有了进一步的认识,对其机理的研究也逐渐展开。本文从蠕变角度分析其演化过程,依据“岩石失稳是与应变密切相关的”,认为破碎圈的出现是岩石的蠕变使应变发展到极限值,裂纹交汇贯通而形成的,并用改进的西原正夫模型预测破碎圈出现的时间,为合理利用这一现象指导矿山安全生产提供理论依据。

开滦矿区厚松散层地表岩移参数规律研究

为了揭示厚松散层、岩层与地表移动的内在机理和规律,丰富和发展开采沉陷理论,应用数理统计原理整理和分析了大量的实测资料,采用概率积分法和最小二乘原理进行拟合求参,分析总结了相应的角量参数、概率积分法预计参数规律以及中采深厚松散层的特点.利用多元回归分析,得出了同一矿区虽然采厚变化不大,但松散层厚度对边界角、移动角的影响较为显著,且边界角和移动角相差很大,甚至可达20,°最后总结了目前控制和减轻地表沉陷的主要技术途径.这对研究开滦矿区厚松散层条件下地表岩移规律和开采沉陷问题具有重要指导意义和应用价值.

深井矿山微震事件波形研究

介绍了冬瓜山铜矿引进的南非ISSI公司微震监测系统的软硬件组成;对记录地震事件波形的处理方法开展了深入研究,并对比了手动处理与系统自动处理的区别,提高了事件定位的精度,为震源参数的精确计算奠定了基础;基于波形与生产活动的对应关系,对波形所做的分类研究可确保能够快速识别各类事件;通过对测试爆破和矿山发生的地压活动事件的分析,验证了波形分析方法的可行性;为圈定岩体稳定性危险区并判断其发展趋势,及保证生产安全提供了依据。

深部卸压厚煤层综采矿压显现规律研究

为了掌握深部卸压厚煤层开采矿压显现特征,结合丁集煤矿13-1煤1282(3)和1141(3)工作面地质和开采技术条件,通过现场实测综采面卸压开采矿压显现特征,对比分析表明,卸压开采使得被保护层回采期间矿压显现强度有所降低,支架适应性良好,煤壁片帮情况改善,有利于采场围岩控制,为类似地质条件下工作面开采提供一定的参考依据。