水仓防隔水煤柱安全评价及注浆加固治理研究

某煤矿水仓的砌碹巷道在开采的扰动、防隔水煤柱宽度留设不足、砌碹壁后充填不密实等情况下,使得周边采空区水渗漏至水仓,极大影响了水仓的安全稳定。为进一步加强水仓煤柱的稳定性,运用地面钻孔及井下钻孔相结合的方法进行注浆加固。采用地面钻孔注浆充填井下硐室,硐室充填沙子245~328 m^(3)、水泥487~650 t,充填材料体积远远大于硐室体积220 m^(3),有效增加了煤柱厚度;利用井下钻孔在砌碹处进行水泥注浆与水化学注浆,使得砌碹裂缝处涌水量由15 m^(3)/h降至为零,砌碹壁后空隙充填效果良好。通过对煤柱及砌碹壁后空隙的注浆充填,有效提高了水仓防隔水煤柱的稳定性。

防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用

针对煤矿井下紧邻断层的防隔水煤柱稳定性保护问题,以鹤壁中泰矿业3309工作面防隔水煤柱为工程背景,对防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用进行研究。通过对切顶卸压前后防隔水煤柱支撑压力分布进行对比分析,揭示了切顶卸压定向爆破作用机理,采空区顶板垮断时大悬臂结构被切断进而迅速垮落,防隔水煤柱上方侧向支撑压力缓慢上升然后延伸至深处缓慢下降到原岩应力。利用FLAC3D和ANSYS/LS-DYNA软件建立不同不耦合系数定向聚能爆破模型,数值模拟结果显示,切顶卸压后应力峰值降低了约27.8%,且峰值位置与3309工作面煤柱帮的距离明显增大,改善了3309工作面回风巷道附近区域应力环境;综合考虑切缝效果和炸药利用率,确定了不耦合系数1.7为正常段最优装药结构;根据数值分析结果和断层分布情况对3309工作面回风巷道进行系统性差异化爆破参数设计,现场应用表明切顶卸压定向爆破效果良好,对防隔水煤柱的保护起到了有效的作用。

浸水煤样强度劣化机理与防隔水煤柱留设公式优化方法探讨

防隔水煤柱的留设是防治老空水害问题的有效措施之一,为考虑煤柱长期浸水失稳对防隔水煤柱安全留设尺寸的影响,进一步提高防隔水煤柱的安全性,以华北型煤田为研究背景,基于模拟浸泡试验实测数据,分析了煤柱浸水时的强度破坏规律,探究了强度破坏的内在原因及影响因素。结果表明:不同浸泡环境下的煤柱抗压强度均随浸泡时间的延长而降低,并最终趋于稳定;抗拉强度与浸泡时间的关系在不同浸泡条件下呈现不同的变化规律,去离子水溶液浸泡条件下仍呈降低且趋于稳定的变化趋势,在高矿化度矿井水环境下则存在临界值,并在突破临界值后再次呈现降低趋势;影响煤柱稳定性的因素包括煤岩体性质、浸泡时间、浸泡溶液水化学特征等,其中浸泡时间为主要影响因素之一。结合实测数据及上述分析,从更加安全的角度引入了煤柱软化系数以限制经验公式中的抗拉强度,将防隔水煤柱留设公式修正为:L=0.5KM√3P/R_(t)K_(p)。

采空区积水腐蚀下对防隔水煤柱留设的影响

为揭示采空区积水对防隔水煤稳定性的影响,在唐安煤矿3号煤层对煤样和积水进行了实地取样,并对煤样受浸泡影响程度做了40d的观测研究。试验结果发现,当采空区积水pH值越低时,对煤柱稳定性的影响也就越大,因此引入抗拉应力软化系数的概念,对煤柱的留设进行了重新计算,为煤炭资源的安全、高效开采提供了技术保障。

受矿坑充水影响工作面防隔水煤柱留设分析

利用数学模型对山西沁和能源集团九鑫煤业有限公司矿坑充水情况进行模拟分析,预测矿坑充水量,确定防隔水煤柱留设宽度。根据矿坑面积及断层实际情况,在矿坑内沿已控制的地质断层上盘边界线上设置防隔水煤柱点位,通过点位连接确定防隔水煤柱边界线,以此完成防隔水煤柱设计。为验证设计的有效性,进行对比实验,证明了设计方案矿坑工作面导水量小于传统设计方案矿坑工作面导水量。

九鑫煤业水文条件复杂区域防隔水煤柱留设研究

防隔水煤柱是煤矿预防发生透水事故的一种重要设施。通过对九鑫煤业水文地质条件进行梳理,依据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》,对该矿2号开采煤层水文条件复杂区域防隔水煤柱留设进行研究和设计,详细计算了断层、裂隙带,陷落柱,老空积水区防隔水煤柱留设尺寸,并对两个积水量较大的采空区进行瞬变电磁探测,减少和杜绝恶性突水事故的发生,确保煤矿的安全回采。

考虑导水裂隙带影响的导水断层防隔水煤柱优化计算

大部分煤层底板突水都与断层有关,留设断层防隔水煤(岩)柱是防止断层突水的重要措施。通过综合分析《煤矿防治水细则》有关防隔水煤(岩)柱计算原则,认为导水防隔水煤(岩)柱留设除考虑煤层底部隔水层能否承受下部含水层水(断层水)的压力和断层水在顺煤层方向上的压力外,还应当考虑顶板导水裂隙带到断层之间岩柱能否承受断层水的压力,同时考虑煤层产状及与断层面的空间关系,从而推导出了顶板导水裂隙影响的导水断层防隔水煤(岩)柱计算公式。通过实际计算对比发现,优化后公式计算结果准确,能够为矿井在断层附近安全开采提供更科学的依据。

断层活化特征及防隔水煤柱合理化留设研究

目前浅部煤炭可采储量开挖殆尽,以井工开采的煤矿正逐渐向深部含煤地层区域延伸,因面临深部“高温、高压、高瓦斯”及复杂地质构造的威胁,井下作业环境变得十分恶劣。虽然通过钻探、物探手段及巷道开挖对煤矿安全生产构成较大影响的深部隐伏断层构造进行探查,但矿井对断层性质及采动影响下断层活化等基础资料掌握程度不足。在设计断层防隔水煤(岩)柱留设尺寸阶段,往往存在断层煤(岩)柱留设过大或过小的问题,造成生产期间煤炭资源可开采量的降低,或诱发断层水害事故。以宿州煤电集团界沟煤矿F6断层为研究对象,从断层的含(导)水性、采动影响下断层活化特征、煤层顶板岩性特征及导水裂隙带发育高度等方面综合分析研究煤层防隔水煤柱宽度留设问题。利用基于有限元理论的COMSOL Multiphysics(CM)数值模拟、理论计算及矿井生产验证等多方法,确定最合理的防隔水煤柱尺寸。研究表明:F6断层在未扰动状态下表现为富水性弱,导水性差,但当工作面继续向再前推进至距断煤交线20 m时断层带附近岩层因受集中应力作用而发生塑性破坏,断层导水性质发生变化。基于以上综合分析最终确定F6断层防隔水煤柱合理留设宽度为36.13 m。研究成果对界沟煤矿安全效益和经济效益的最大化提供一定的技术保障。

三河尖煤矿张庄断层防隔水煤柱留设探讨

根据三河尖煤矿水文地质及张庄断层的实际揭露情况,采用分析计算法分别对张庄断层的上下盘防隔水煤柱进行了计算,上盘煤柱按50 m留设,下盘按43. 8～75. 7 m留设,共计解放煤炭资源量96. 6万t,稳定了矿井生产接续,对类似条件的矿井具有一定的借鉴意义。

基于断层封闭性的导水性评价及防隔水煤柱设计

山东王楼煤矿自建井以来一直受矿井涌水的影响。刘官屯断层贯穿王楼井田中部,该断层附近多个工作面的涌水量居高不下,判断该断层是否导水,进而留设合理宽度的断层防隔水煤岩柱,对防止王楼煤矿断层突水,减小矿井涌水量至关重要。本文以王楼煤矿27309工作面刘官屯断层防隔水煤岩柱留设为例,通过岩性并置图法、SGR断层泥比率法和断面正压力判定法等从侧向和垂向两方面评价断层的封闭性,进而确定断层的导水性。根据评价结果选择合适的公式,计算刘官屯断层防隔水煤岩柱的宽度,并结合以往工作面出水情况综合分析,进而确定刘官屯断层防隔水煤岩柱尺寸。结果表明,27309工作面附近刘官屯断层是导水断层,断层防隔水煤岩柱宽度应为140 m。既保证工作面不导水,又能最大限度地回采煤炭资源,对矿井的安全生产具有极其重要的意义。

松软煤层抗张强度及防隔水煤柱宽度的研究

在矿井生产过程中,为防止发生突水事故,常在井下设置防隔水煤柱。通过留设矿井防隔水煤柱,对矿井延长服务年限和煤矿水害防治具有十分重要的意义,而研究合理的防隔水煤柱宽度,能够更加安全、合理、高效地开采煤炭资源。通过点荷载试验测定了祁南煤矿34下6工作面采取的松软结构煤体的点荷载强度指数。考虑到尺寸效应,对不规则试件的结果进行修正后,利用点荷载强度间接获取松软煤层抗张强度。在矿井特定位置留设防水煤柱时,煤层的厚度和水头压力是固定的,煤柱的留设宽度仅为煤层的抗张强度的函数。因此,根据经验公式可计算出防隔水煤柱的合理留设宽度。

煤矿断层防隔水煤柱留设宽度研究

煤矿井下防隔水煤柱作为防止透水事故发生的设施,对确保煤矿井下的综采作业安全,保证综采作业的顺利进行具有十分重要的作用。现有的防隔水煤柱留设宽度在设计时过多地考虑了井下作业过程中防隔水煤柱受到的矿山矿压波动、综采扰动等因素影响,导致防隔水煤柱预设宽度偏小,极大地影响了井下综采作业效率和综采经济性。在综合考虑井下多种因素的基础上,提出了一种新的防隔水煤柱宽度设计方案。实际应用表明,优化后防隔水煤柱预留宽度比优化前增大了2.31倍,提升了井下综采作业效率和综采安全性,带给煤炭生产企业较好的经济效益。

瞬变电磁物探法在断层防隔水煤柱留设中的应用

瞬变电磁物探法是井下常用的物探技术,在对老窑沟煤矿2号、5号煤井田北部带压区内导水地质构造进行多维度探测后,采用留设防隔水煤柱方式进行了加固,并对井田北部2号、5号煤层带压区域的14条断层进行了煤柱留设尺寸的计算,最终制定了主要防治水技术措施。

矿井东翼防隔水煤柱留设方法的研究

徐州矿务(集团)新疆天山矿业有限责任公司俄霍布拉克煤矿5104综放工作面北部和东部均为火烧区,且东部有条河流,担心火烧区内的静态水和河道潜流水对该工作面开采时造成的威胁,在留设防隔水煤柱的基础上,将5104综放工作面走向长度设计为2 245 m,后经分析和研究发现,原留设的防隔水煤柱宽度较大。经过重新分析研究水文地质条件,合理确定了防隔水煤柱宽度,不仅实现了该工作面安全回采,而且还将5104综放工作面走向长度向东再延伸700 m,提高资源回收率。

经坊煤业3#、15#煤层防隔水煤柱设计研究

本文以经坊煤业矿井为研究背景,对3#、15#煤层的断层带、陷落柱的防隔水煤柱宽度进行设计,保障了3#、15#煤层的安全开采。

小常矿井二岗山南正断层3号煤层奥陶系岩溶水防隔水煤柱设计

水害是煤矿五大自然灾害之一。在煤层承压开采时遇到的大型断裂构造会大大增加突水的可能性,因此必须留设合理的防隔水煤柱,以确保资源回收的合理性及开采的安全性。文章分析了小常井田的水文地质条件后,通过煤的力学强度实测,合理选择计算参数,计算了防隔水煤柱,且在考虑到回采支撑压力对煤壁的破坏作用后,增加煤柱厚度,并采取导水构造的钻探探测方法,确保了矿井安全。

基于多元回归分析法的孟村煤矿防隔水煤柱宽度预测

防隔水煤柱留设宽度的确定在实际生产中具有重要意义。本文基于多元回归分析法,在总结各典型煤矿断层防隔水煤柱相关资料的基础上,以煤层厚度、安全系数、水头压力、煤体抗拉强度4因素为主要影响因子,利用matlab软件绘制散点图,并用地学信息科学计算应用程序对其进行多元线性回归分析,得到煤柱留设宽度的非线性预测公式。

阳泉二矿8206综放工作面防隔水煤柱设计

本文以二矿8206综放面为例，采用合理的技术参数，对受老窑采空积水区影响的工作面留设了防隔水煤柱，为工作面合理布置和安全开采提供了依据。

大型正断层上盘厚煤层大采高综采工作面开采断层突水危险性与煤柱优化研究与应用

付村煤业东十采区103下09工作面位于欢城伴生断层上盘,回采期间主要受3煤层顶板砂岩水及欢城伴生断层下盘灰岩水影响,为确保103下09工作面回采期间安全,采用矿井全空间瞬变电磁法探测技术,通过理论计算、数值模拟、典型剖面的综合手段评价了付村井田东十采区欢城断层附近边界煤柱安全性,综合研究结果表明:付村煤矿东十采区3上煤和3下煤在现行断层隔水煤岩柱(30m)下已安全回采多个工作面,未发生欢城断层导致奥灰含水层突水的事故。

水文地质工作在煤矿防治水中的重要性研究

文章深入探讨了水文地质工作在煤矿防治水中的重要性,并详细阐述了煤矿防治水的五大任务,包括收集相关资料、建立防排水体系、加强地下水观测、留设防隔水煤柱以及建立探放水管理系统。文章通过实例分析,论证了这些任务对于确保煤矿安全生产和提高资源利用效率的关键作用。特别是在留设防隔水煤柱和建立探放水管理系统方面的深入讨论,为煤矿行业的安全生产提供了新的视角和方法。