重复采动下煤层顶板裂隙岩体的变形规律研究

为掌握西铭矿48703工作面重复采动对上覆岩层顶板裂隙的影响,采用FLAC3D数值模拟软件对48703工作面重复采动过程进行了模拟分析。随着煤层开采的进行,切眼处和煤壁前方的应力呈升高趋势,而采空区上部岩体则相反。煤层顶板岩体因为地应力的重新分布而在垂直方向出现向下位移的情况,且钻孔位置上部岩体最大位移量达到11.6 mm。开挖50 m后,应力模拟图像呈中间低、两端高的马鞍形态,综合而言,重复采动下巷道顶板的变形破坏取决于顶底板裂隙带的空间分布。

双河煤矿采动巷道顶板裂隙的分形研究

巷道顶板的变形量是评价巷道顶板稳定性的一个重要指标,巷道顶板裂隙的间距分形维是综合反映顶板裂隙发育、分布特征的一个重要参数,尝试建立二者之间的数学关系。利用多基点位移计对双河煤矿采动巷道顶板的变形量进行了监测,利用钻孔电视成像仪对顶板内裂隙的发育和分布状况进行了监测,并且计算出顶板内裂隙间距的分形维。结果表明,顶板0~2 m内裂隙最为发育,在此范围内,裂隙线密度与裂隙间距分形维具有相同的变化趋势,二者具有线性关系;顶板的变形量与相应的裂隙间距分形维具有相同的变化趋势,顶板裂隙的间距分形维增大,相应的围岩变形量增大,二者之间存在线性关系。研究结果表明,顶板裂隙的间距分形维是综合反映巷道顶板稳定性的一个指标,可以作为巷道顶板稳定性的指标,对巷道顶板稳定性进行评价,为支护设计提供可靠依据。

跃进煤矿顶板裂隙水赋水规律研究

依据义马跃进矿区地质及水文地质资料,分别根据勘探钻孔冲洗液消耗量、顶板砂砾岩含水层厚度、矿区构造展布状况,分析了煤矿顶板砂砾岩裂隙水的赋水规律,圈定了两个富水区域,为顶板水害的防治提供了科学依据。

煤层顶板裂隙带空间网状结构滤纯甲烷研究

煤层顶板裂隙带对提高抽采瓦斯浓度起到的滤纯作用被普遍认可,裂隙带高位钻孔瓦斯抽采技术也已被广泛应用于回采工作面瓦斯防治。为研究滤纯甲烷作用机理,采用理论分析与CT扫描实验相结合的方法研究了煤层顶板裂隙带内裂隙的空间网状结构,指出:在回采工作面采空区上方的垮落带、裂隙带至弯曲下沉带存在着大量的采动造成的宏观裂隙和微观裂隙,裂隙几何尺寸逐渐变小,形成巨大空间网状结构;垮落带与裂隙带下部的宏观裂隙因CH_(4)强扩散性造成靠近上部瓦斯浓度较高,裂隙带中上部微观裂隙网类似巨厚滤膜,通过黏性流和Knudsen扩散滤纯作用,起到进一步提高CH_(4)浓度的效果。研究结论在富县党家河煤矿进行了工程试验,结果表明:在煤层顶板以上垂直高度16~18 m的裂隙带上部为最佳滤纯CH_(4)区间,瓦斯抽采体积分数普遍在50%以上,最高达73%,验证了煤层顶板裂隙带空间网状结构滤纯CH_(4)的正确性。研究成果对高位抽采钻孔布置、矿井瓦斯高效抽采与利用具有一定的指导意义。

近距离高瓦斯煤层群首采工作面顶板裂隙发育规律研究

确定顶板瓦斯运移规律及其富集区是综合治理高瓦斯工作面卸压瓦斯的关键。本文对我国西部地区典型的近距离高瓦斯煤层群4.2m大采高工作面回采过程中顶板裂隙演化特征进行FLAC3D模拟,研究得出在工作面顶板覆岩10倍采高处,纵向裂隙和横向裂隙发育最剧烈且相互导通,形成高瓦斯富集区。此对大采高工作面卸压瓦斯的安全高效治理具有理论和实际指导意义。

掘进巷道顶板裂隙水探放水施工设计

为了保证1031巷掘进安全,提高巷道掘进效率,山西焦煤集团霍州煤电集团晋北煤业有限公司地测科对5上#煤层顶板之上石炭系太原组顶板裂隙水合理有效的探放水施工设计,通过实际应用,放水量达5477m3,解决了巷道上覆岩层裂隙水害,取得显著应用成效。

双主动超前爆破预制顶板裂隙断顶卸压护巷技术

针对软岩巷道受采动应力长时间高压影响易发生围岩大变形的问题,以风水沟煤矿典型软岩矿井胶带巷为工程背景,采用现场调研、围岩应力及变形监测、数值模拟等手段,分析了软岩动压巷道围岩变形机制。从巷道顶板深部阻断应力传递路径、浅部高强支护角度出发,提出了软岩高应力巷道双主动超前断顶卸压+U型钢支架配合锚索高强支护协同控制技术。在5煤胶带巷未受工作面动压影响前,通过实施煤柱顶板深部长短孔爆破、浅部锚索高强支护方案,优化了巷道围岩应力环境,提高了围岩稳定性。基于围岩应力、电磁波CT、钻孔窥视、围岩位移等监测手段,开发了以保护巷道顶板浅部围岩、破坏深部围岩的综合成套监测技术体系,保证了双主动超前卸压护巷效果。

基于顶板裂隙条件下采空区漏风及瓦斯运移路径的研究

为制定可行的瓦斯抽采方案,在确定顶板裂隙基本情况下,应用SF6示踪技术研究了平顶山煤矿十矿己-24130岩石工作面采空区三维空间漏风路径及瓦斯运移路径。结果表明:在采样高度49 m的裂隙带上部,距离工作面距离越远,示踪气体浓度越低,上邻近层瓦斯释放量越大。该研究结果为确定瓦斯抽采钻孔位置提供参考。

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间,上覆岩层受到矿压的影响,形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域,造成瓦斯聚集并向外涌出,形成了安全隐患,因此必须将该区域瓦斯抽出来;以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施,但是这2种方法施工成本较高,且施工周期长,对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术,在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔,减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动,真正实现了“以孔代巷”,既节省了成本,又缩短了工期,还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性,减少了采空区瓦斯向外涌出,提升了瓦斯抽采效果,促进了煤矿安全高效发展。

矿井顶板裂隙水赋存规律与防治建议

岩石力学强度较低的煤层上覆岩层受后期构造作用形成的裂隙是顶板裂隙水的主要赋存场所,多以静储量为主。裂隙的发育具有一定方向性、较好的等距性和较好的垂直性,但其非均质性较强,煤矿开采导水裂隙带沟通裂隙含水层,顶板涌水量会具有一定规律性变化。掌握该规律并做好防护应急措施,不仅可以提高地球物理探测解释成果的精确度,同时还有利于合理布置防治水措施。以新安煤矿3上201工作面为例,分析了矿井裂隙水涌水规律并提出了防治建议。

煤层采动卸压瓦斯抽采顶板裂隙带定向长钻孔施工技术

贵州某矿存在煤层采动卸压瓦斯抽采与上隅角瓦斯超限的难题,施工常规顶板裂隙钻孔进行瓦斯抽采时,由于顶板岩层裂隙发育多,地质条件复杂,导致钻孔深度浅、成孔率低、钻孔有效段无法准确控制在稳定岩层和裂隙带层位,严重制约影响钻孔施工质量及瓦斯抽采效果。为有效保证钻孔成孔率,提高钻孔有效段长度,准确控制钻孔轨迹,采用近水平定向钻孔施工技术,施工顶板裂隙带定向长钻孔,实现“以孔代巷”,总结出一套适合某矿高位定向钻孔成孔工艺方法和布孔参数。应用结果表明,利用定向钻进技术,钻孔单孔瓦斯抽采浓度达60%,瓦期抽采纯量为1.1 m^3/min以上,效果显著,具有很好的推广应用价值。

顶板裂隙水及小煤窑采空区影响区掘进巷道探放水技术研究

巷道涌水或者顶板大量淋水会给巷道掘进以及围岩控制等带来较大制约。超前疏排是确保巷道掘进安全的主要技术措施。3506运输巷掘进期间面临顶板裂隙水以及采空区积水,且采空区积水范围以及积水量等参数不明。为确保巷道掘进安全,提出综合使用定向长钻孔、物探以及短距离钻孔对顶板裂隙水及采空区积水进行疏排。定向长钻孔施工可与巷道掘进平行开展,不仅不会影响巷道掘进效率,而且可通过超前疏排减少顶板含水层以及采空区内积水量,降低后续短小距离钻孔疏排量并提高巷道掘进安全系数;短距离钻孔可实现巷道掘进范围内探测,确保不出现探测空白区并进一步疏排顶板积水。现场应用后,3506运输巷掘进期间顶板几乎不出现淋水情况,同时巷道掘进进尺仍可保持240 m/月,表明现场采用的探放水技术取得较好成果。

综放工作面高位顶板裂隙钻孔抽放瓦斯技术

阐述了高位顶板裂隙钻孔抽放方法在综放工作面的应用,对高位顶板裂隙钻孔的设计、布置和抽放机理进行了研究,分析了该瓦斯抽放方法对降低工作面上隅角和回风巷风流中瓦斯浓度的效果。

采空区顶板裂隙带发育高度判定方法

基于煤层上覆岩层参数,利用关键层理论判别上覆岩层的关键层:即第一亚关键层、第二亚关键层和主关键层,结合裂隙带判别方法,确定了某矿2027工作面覆岩破坏裂隙带的上边界为煤层上方46.24 m处。冒落带高度为6.59 m,裂隙带下边界为煤层上方6.59 m处,最终确定采动裂隙带范围为煤层上方6.59~46.24 m。

顶板裂隙带与上隅角瓦斯抽采实践研究

随着综采工作面延深,矿井进入深部开采环节,煤层瓦斯含量与抽采难度逐渐增加,仅通过单一的风排治理瓦斯的手段难以实现对积聚瓦斯的有效排放,针对阜生矿1216综采工作面风巷裂隙带及回风上隅角瓦斯积聚的现象,提出顶板裂隙带钻孔采中抽放和回风上隅角埋管抽采瓦斯综合治理措施,并成功实施,取得了良好的效果。

煤7开采顶板裂隙带探测研究

查庄煤矿为延长矿井服务年限,提高资源回收率,采用了反程序开采。该文就如何利用了钻探等手段探查下部煤层开采后的裂隙带发育的高度,正确指导安全施工进行了探讨。

综采面顶板裂隙带钻孔瓦斯抽采治理方案研究

潞安集团高河能源煤矿为高瓦斯矿井且井下综采面顶板处含有大量的裂隙带,在综采作业过程中极易出现瓦斯突出。结合高河能源煤矿井下的实际地质情况,提出了综采面顶板裂隙带钻孔瓦斯抽采治理方案,以高位钻孔抽采及主动顶板裂隙钻孔抽采为核心。应用表明,该方案能够使井下瓦斯涌出量由最初的32 m3/min降低到3.96 m3/min。

顶板裂隙带注水孔防灭火在西二708采场的应用

文章介绍了我矿西二708采场回采期间,在高瓦斯煤层防治自燃发火防治所采取的各项措施,并对效果进行了比较,其中以在工作面顶板裂隙带进行消火钻孔注水、白泥、三项泡沫效果最佳,同时结合采空区埋管注氮、注砂、上邻近层瓦斯道注浆、工作面合理配风等技术措施防治采空区自燃发火,通过采取以上综合防治自然发火措施,有效的控制了西二708采空区自然发火隐患,保证了西二708采场正常回采、安全回撤,同时对研究大采高复合煤层顶板综采工作面防治发火提供了宝贵经验。

高位钻场抽采煤层顶板裂隙瓦斯应用效果评价

论述了1311高位钻场层位布置及钻场设计,优化了1311高位钻场瓦斯抽采系统,通过对顶板裂隙瓦斯抽采参数及回采工作面风排瓦斯参数实测采集,分别对比分析了高位钻场与井下各抽采地区瓦斯体积分数及地面泵站瓦斯抽采体积分数变化,以及工作面风流、上隅角风流及回风流瓦斯体积分数及风排瓦斯量的变化,得出高位钻场可以高效地抽采煤层顶板裂隙瓦斯,提高瓦斯抽采效果的结论。

矸石充填开采顶板裂隙分布及演化特征分析

为了分析矸石充填条件下采空区顶板的破裂特征和运动过程,针对唐山矿矸石充填工作面条件,采用倾斜钻孔探测方法,对采空区顶板进行长期多次定点探测,通过裂隙密度定量描述顶板采动裂隙的分布规律,并采用相似模型试验的方法进行辅助分析,揭示矸石充填开采顶板裂隙发育过程。研究表明:矸石充填开采条件下,顶板中的离层和错动等结构裂隙通常出现在岩层分界处,裂隙形式与所处层位相关;随工作面开采,煤层顶板活动具有裂隙孕育、裂隙超前发育、裂隙密集发育、裂隙稳态扩展、顶板稳定5个阶段特征;离层是顶板下沉的主要组成部分,占总下沉量的一半以上。研究结果可为充填开采支护设计、工作面支架选型等提供理论依据。