内蒙古鄂托克前旗新上海一号煤矿111084工作面突水原因与机理

针对111084工作面发生的携沙突水事故,根据矿区砂泥质沉积建造特点以及煤层与含水层之间角度不整合关系,提出富水性指数和突水危险性指数概念,利用两个指数分别绘制富水性等值线图和突水危险性等值线图,结果表明:位于富水区同时又位于突水危险区是顶板突水的充要条件;在"离层蓄水"和"泥沙自封堵"双重作用下突水呈间歇式进行。研究成果为后续资源开采制定相应措施,避免类似事故的发生提供了依据。

弱富水软岩水-沙混合型突水机制与防治技术——以上海庙矿区为例

近年来我国西北侏罗纪煤田弱富水软岩水-沙混合型间歇式突水事故多发,短时水(沙)量大,缺少有效的防范技术措施,严重威胁矿井安全生产。为揭示其形成机制以便于制定相应的防范措施,以内蒙古上海庙矿业新上海一号煤矿为研究对象,室内测试了岩石力学强度、软化系数等参数,井下实测了围岩松动圈,综合判定为典型的软岩地层;正交偏光镜下显示砂岩成熟度低,黏土质矿物胶结;水理性试验表明砂岩颗粒间泥质胶结物易产生溶蚀现象,能够形成固-液双相混合物,在水动力下具有流沙属性;泥岩极易吸水膨胀、泥化。根据含水层水位和地表岩移长期观测结果,推定低位覆岩内和高位覆岩内均可以产生离层裂隙,且离层裂隙具有汇集水源功能。将111084工作面突水溃沙过程中含水层水位历时曲线与水量历时曲线叠合考察,突水量与突水含水层水位升降变化之间有明显的相关性。初时突水量大、水位下降幅度也大;水量在趋于衰减过程中出现几次跃升,含水层水位在趋于回升过程中出现几次相应的跃降;跃升(跃降)的幅度梯次减小;两次跳跃时间间隔梯次延长。综合以上信息,提出离层裂隙的汇水作用可以强化弱含水层短时突水强度观点,弱胶结砂岩提供了混合突水的沙源;离层水体释放过程中水动力发生强弱变化,随着离层水体释放水动力减弱,大量泥沙封堵突水通道,表现出泥沙自封堵效应。覆岩持续压缩,离层裂隙储水能力逐渐弱化,表现为突水量梯次减小;离层水补给路径逐渐扩展,表现为突水休止期梯次延长。汇水—突水—封堵—再汇水—再突水—再封堵的过程交替进行,揭示了间歇性水-沙混合型突水模式的突水机制。离层水害发生需要具备水源(富水性)、时间、空间、通道、压力等5个必要条件,强调导水裂隙突水通道的重要性。工程应用表明,顶板水预疏干可以改变含水层的富水性条件,预置导流管改变离层空间封闭性和汇水时间条件,突水通道和压力条件,可以有效避免此类事故发生,保障矿井安全生产;同时可实现无顶板淋水、采空区无涌水状态下开采,优化采场作业环境、弱化软岩劣化效应,促进矿井高效生产。

上海庙矿区8煤层回采巷道失稳控制研究与应用

内蒙古上海庙矿区首采煤层为8煤,巷道揭露岩石条件差,顶板不同程度出现淋水,岩石遇水泥化,巷道采取普通支护方式,不能有效维护巷道稳定。为此,开展了8煤层回采巷道断面及支护方案优化研究。在对现场破坏现象实际调研的基础上,分析出原回采巷道断面及支护设计缺陷;然后采用FLAC^(3D)软件,对多种设计方案进行数值模拟计算,优化回采巷道断面及支护设计,从而得出最为合理的巷道断面形状及支护参数。为了判断优化方案支护效果,对巷道表面收敛量和顶板离层量进行了跟踪监测。监测结果表明,优化后的巷道断面及支护方案可行,参数选取合理。优化方案大大改善了巷道围岩稳定状况,保证了工作面安全掘进和顺利回采。

上海庙矿区软岩巷道设计与施工应注意的若干问题

我国矿山工程伴随着采矿深度的增加,软岩巷道的数量不断增多,使用传统的支护方法与形式无法满足巷道的正常使用,特别在上海庙矿区的软岩治理的问题上,围岩不但自稳时间短、变形大、流变特征明显,同时各煤层顶底板富水,致使在巷道的设计与施工中走过不少弯路,本文根据上海庙矿区多年的工程实践,探讨了软岩巷道设计施工中应注意的若干问题,期望对同类型矿区软岩巷道设计与施工有所裨益。

新上海一号煤矿软岩回采巷道预裂卸压技术研究

基于新上海一号煤矿软岩巷道支护薄弱的特点,提出了一种新的预裂卸压技术,旨在解决软岩巷道围岩大变形控制难题。该技术主要采用超前预裂卸压为主、NPR锚索协同支护为辅的方式,通过预裂卸压切断采空区顶板与巷道顶板之间的联系,加速顶板垮断,减小悬臂长度及传递至临空巷道顶板的覆岩荷载。同时,采用NPR锚索提前对巷道进行补强加固,确保了沿空巷道在超前应力影响下的稳定性。实地应用表明,采用预裂卸压技术回采巷道围岩变形量得到有效控制,验证了预裂卸压技术的有效性。为软岩巷道稳定性控制提供了一种新的解决方案。

上海庙矿区地面煤仓有害气体综合防治实践

上海庙矿区主要煤种为褐煤、不粘煤,煤层自燃发火期短且具有爆炸性,受煤质影响,原煤进入地面煤仓后易在煤仓椎体部结拱、蓬住,造成放仓困难,继而导致残余积煤因时间过久,出现CO气体超标,原煤自燃等现象,我们通过对煤仓技术改造和采取必要安全技术措施有效避免了这一问题。

顶板突(涌)水危险性“双图”评价技术与应用——以鄂尔多斯盆地西缘新上海一号煤矿为例

为解决煤层顶板突水预测预报评价难题,在提出了富水性指数和突水危险性指数的基础上,以鄂尔多斯盆地西缘新上海一号煤矿为研究对象,应用富水性指数和突水危险性指数的双图,对三个采煤工作面顶板突水危险性进行评价,结果表明,采煤活动位于富水区又位于突水危险区是顶板突(涌)水的充要条件。

侏罗系宝塔山砂岩水文地质特征与解危开采研究--以新上海一号煤矿为例

西部矿区是我国重要的能源战略基地,侏罗纪煤田可采煤层多、资源储量丰富,中下组煤受"宝塔山砂岩"含水层严重威胁,但目前国内对该含水层研究较少、资料匮乏。以新上海一号煤矿"11·25"突水事故为例,采用延深排水钻孔、水文地质补充勘探、井下放水试验等手段,查明该含水层具有沉积结构复杂、富水性不均、静储量丰富、水头高、水压大、容易疏放等特点;通过安全隔水层厚度计算,说明"11·25"事故突水原因。SEM镜下显示砂岩为泥质胶结,块状结构,内生孔隙发育。以砂岩总厚度、砂地比、单位涌水量、渗透系数为主控因素,分析含水层富水性规律;预计正常情况下开采涌水量1 200.7 m3/h,最大涌水量1 860.84 m3/h,超出矿井排水能力。在水文地质单元边界条件分析的基础上,利用Visual MODFLOW建立非稳定渗流场三维数值模型,模拟4个放水阶段的解危效果,结果表明,历时215 d,放水量约487.6万m3,一分区18煤突水危险可以解除。

火山盆地强含水层下保水采煤可行性探讨——以锡林郭勒盟农乃庙井田为例

针对农乃庙井田过半数煤炭资源受顶板弱胶结强含水层突水溃砂灾害威胁、煤炭开发会破坏矿区水资源环境进而影响草原生态环境等问题,从开采技术条件入手,分析了井田构造特征、含水层与煤层赋存特征、水化学特征、岩石物理力学特征、生态环境特征等,提出了“帷幕截流—主动抽排水—水资源转储—煤炭开采”煤炭开发模式。聚煤盆地基底为阻水边界、盆地边缘基底埋藏浅、第四系底部存在稳定的隔水层等客观条件,使得构筑圏闭型落底式帷幕具有技术可行、经济合理性;闭环的阻水帷幕将平面无限延展的新近系含水层分划为帷幕内和帷幕外2部分,帷幕内含水层失去补给水源成为独立的水文地质单元,为疏干开采创造了条件,同时可避免弱胶结砂砾岩含水层水—砂混合突涌地质灾害;相较于井下疏排水,地面水源井主动抽排水对水质污染小,第四系含水层水和下部基岩水均为Ⅱ类水源,水化学性质相似度高,为转移新近系水源储存空间提供了水化学基础;第四系砂砾层具有厚度较大、渗透性好、储水能力强、开放性渗流边界等条件,为转移新近系水提供了储水空间条件;基岩水补给浅埋的第四系松散层水源,可以更好地涵养草场生态环境,一定程度上缓解当地干旱少雨的矛盾,创造出煤炭资源充分开发、水资源充分保护、矿井安全得到充分保障的环境友好型开发模式。

新上海一号煤矿115胶带下山巷道支护设计实践

对新上海一号煤矿115胶带下山巷道掘进的过程中,必须做好巷道支护工作。对115胶带下山特征及地质条件进行分析,并通过参数计算,提出了断面采用直墙圆弧拱加拱底断面锚网(索)喷支护设计,优化支护设计能够有效提升115胶带下山巷道的安全性及稳定性。

《“三下”开采规范》中安全煤(岩)柱留设问题探讨

针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中安全煤(岩)柱设计以及水压对顶板突水控制作用等问题进行探讨。首先分析了规范的附表4-3表头文字,指出保护层厚度的有关规定仅适用于松散含水层(含地表水体),至于基岩含水层下采煤应如何确定保护层厚度则未明确;进而以泥岩与黏性土层均具有阻水功能为桥梁,推导出基岩含水层下采煤可参照“松散层下黏性土层累计厚度大于采厚”条件执行,遵照“就高不就低原则”,基岩含水层下保护层厚度统一取采厚的4倍为宜;既然规范适用条件为单层采厚不大于3.0 m,则附表4-3中“松散层厚度小于采厚”的规定难以理解,建议删除。其次,基于“保护”一词的科学内涵对“保护层”重新定义,即导水裂缝带顶界面到含水层底界面之间的隔水岩层均具有“保护”功能,应统称为保护层H_(b);进而提出了保护系数B_(s)概念,即保护层厚度与单层采厚的比值;松散含水层下保护系数分区阈值(B_(i)=2、3、4、5、6、7),基岩含层下保护系数分区阈值B_(i)=4,据此对顶板水害风险进行等级划分:突水区(B_(s)≤0)、危险区(0<B_(s)<B_(i))、安全区(B_(s)≥B_(i))。此外,借鉴底板突水系数概念,将单位厚度保护层承受的水头压力称为保护层承压系数(T=P/H_(b)),通过对3种煤水结构条件下承压系数的分析,得出第4系松散含水层、非煤系基岩含水层下采煤可以不考虑水压,煤系基岩含水层下采煤随着开采深度增加、水压随之增大而带来突(涌)水风险。最后,分析了底板含水层顶部存在被泥质物充填隔水带时,《“三下”开采规范》给出的底板防水安全煤(岩)柱表达式(h_(a)≥h_(1)+h_(2)+h_(4))与附图相矛盾,正确的表达式应为h_(a)≥h_(1)+h_(2)-h_(4)。

侏罗系宝塔山砂岩突水风险预测及限制边界疏降技术

内蒙古上海庙矿区新上海一号煤矿发生国内首次也是目前唯一的侏罗系煤层开采底板宝塔山砂岩突水淹井事故;开展了侏罗系煤层开采底板强富水宝塔山砂岩突水危险性评价方法和防控技术的研究工作。首先,明确了“11·25”事故的突水水源为侏罗系延安组下部的宝塔山砂岩含水层,且煤层与底板宝塔山砂岩之间隔水层具有强度低、软化系数小、胶结性差的特点,属地质软岩。其次,以“含水层厚度、含水层富水性、含水层渗透性、含水层水压力及18煤底板隔水层有效厚度”为主要指标建立突水评价体系,将宝塔山砂岩含水层突水危险性分区被划分为安全区(32.21%)、威胁区(37.53%)及危险区(30.26%)三种类型,并通过实例验证了评价模型的准确性。最后,结合底板隔水层工程地质特性,分析采用“断层注浆形成局部限制边界+群孔疏降”的方法防控宝塔山砂岩突水。设定“疏放水开始至1号钻场退出疏放水工作、2号、3号和4号钻场持续进行疏放水工作至3号钻场退出、2号和4号钻场持续进行疏放水工作至模型补排平衡”的疏降方案。依据规范得出注浆后最大帷幕渗透系数为2×10^(-2) m/d,当断层注浆后帷幕渗透系数为2×10^(-2)~2×10^(-8) m/d时,疏放水量为402万~347.8万m^(3),安全区占矿区的比例为43.34%~67.37%。结合注浆成本、疏放水量和安全性,帷幕渗透系数为2×10^(-4) m/d时即可有效保证矿井安全生产和技术经济效益。断层注浆局部限制边界+疏放水联合技可有效防控宝塔山砂岩水害,研究工作对我国西部侏罗纪煤田开发底板水防治具有重要意义和工程实践价值。

煤层顶板水害风险保护系数法评价技术研究

关于近水体下采煤防水安全煤(岩)柱保护层厚度取采高倍数问题,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(以下简称《“三下”开采规范》)附表4-3“防水安全煤(岩)柱保护层厚度”仅适用于“松散含水层”下采煤,至于基岩含水层下采煤以及老空水体下采煤如何确定保护层厚度并未涉及;常用的顶板水害风险评价技术方法评价的主要内容包括富水性评价、导通性评价、充水强度评价,在含水层富水性已知的情况下,评价方法可以进一步简化,仅评价“导通性”即可。基于以上2点,从《“三下”开采规范》出发,试图构建类似于底板突水系数那样简单的判据用于评价顶板水害风险。首先,基于“保护”一词的科学内涵,提出导水裂隙带顶界面至上覆含水层之间的隔水岩层均具有保护功能,应统称为保护层(Hb);基于《“三下”开采规范》中保护层厚度选取采高(A)一定倍数的做法,提出了保护系数(Bs)概念,即保护层厚度与采高的比值(Bs=Hb/A)。其次,基于《“三下”开采规范》附表4-3关于防隔水煤(岩)柱保护层厚度取值的规定,提出松散含水层下采煤的保护系数分区阈值Bi=(0,2、3、4、5、6、7);煤系地层一般为砂、泥岩互层型沉积建造,其中泥岩具有阻水功能(相当于松散层下的黏性土层),且泥岩总厚度一般大于累计采厚,故基岩含水层下保护层厚度可参照《“三下”开采规范》附表4-3“松散层底部黏性土层厚度大于累计采厚”的条件并按最大值选取,即4A,遂提出评价基岩含层的保护系数分区阈值Bi=(0,4)。根据保护系数和分区阈值,可将评价区划分为突水区(Bs≤0)、危险区(0<Bs<Bi)、安全区(Bs≥Bi)。当煤层上方有多层含水层时,应分别进行评价。最后,举例说明应用保护系数评价顶板水害风险的过程和方法,指出当含水层富水性为中等及以上时,“突水区”“危险区”的内涵侧重于安全性,通常作为防水安全煤柱留设;当含水层富水性弱或疏放经济时,“突水区”“危险区”主要用于指导疏干工程设计。

强采动巷道断顶卸压稳定性控制机理及应用

为解决强采动条件下巷道大变形难题,以新上海一号矿1806N工作面辅运顺槽为工程背景,采用实地勘探、理论分析、数值模拟的方法分析强采动巷道变形破坏原因及围岩大变形机理,提出相应的控制对策进行现场工业性试验。研究发现:1806N工作面辅运顺槽大变形主要影响因素为岩石强度低、节理裂隙发育、完整性差、顶板富水严重、围岩遇水泥化,强采动高集中应力。基于围岩大变形断顶控制机理,形成辅运顺槽深部爆破定向预裂断顶结合补强加固的设计方案。借助数值模拟对断顶及未断顶巷道应力变化规律进行对比分析,断顶巷道端头最大垂直应力14.6 MPa,断顶后巷道端头最大垂直应力12.5 MPa,断顶后端头处垂直应力减小14%,断顶具有一定切断应力传递及减小巷道收缩的效果。开展现场工业性试验,断顶后端头顶底板位移减小37%,两帮变形减小19%,底臌发育长度减小92%,结果表明断顶可有效减少端头巷道变形以及超前底臌发育长度和高度,可为相似工程地质条件巷道建设提供参考。

鄂尔多斯盆地西缘宝塔山含水层水文地质特征

为了避免鄂尔多斯盆地西缘煤矿发生底板砂岩水害,需要掌握区域含煤地层底部宝塔山含水层水文地质特征。通过对详查、勘探、水文地质补充勘探、放水试验等不同阶段对宝塔山含水层开展水文地质探查工作,并对各阶段探查结果进行分析,认为通过水文地质补充勘探和放水试验获取的含水层地质和水文地质条件符合实际情况。研究区宝塔山含水层的平均厚度为65m,单位涌水量和渗透系数平均值分别为0.277 1L/(s·m)和0.572 3m/d,并且富水性和渗透性表现出不均一性,宝塔山含水层水位呈现出逐渐下降的趋势,宝塔山含水层地下水属于高矿化度水。通过公式计算和放水试验分析,宝塔山含水层具有良好的可疏性。研究结果表明:研究区宝塔山含水层厚度大、水位高、富水性和渗透性较强,是威胁下组煤采掘活动的主要水害类型,可以采取疏水降压的措施来避免底板宝塔山含水层水害。

煤炭企业文化建设的重要性及策略思考

在社会发展的新阶段,产业结构的调整为煤炭企业带来了前所未有的挑战。面对这样的环境,煤炭企业必须积极转变经营观念,更加重视企业文化的建设,以增强企业的竞争力,确保能顺利适应新的社会发展态势,实现顺利转型。本文将深入探讨企业文化建设对煤炭企业经济发展的核心影响,分析企业文化建设中存在的问题,并针对这些问题提出有效的优化策略。目标是进一步提升煤炭企业文化建设的水平,从而增强企业的内部凝聚力与外部市场竞争力。

“以人为本”理念在煤炭企业文化建设中的融入策略研究

近年来,“以人为本”的理念已成为各行业发展的指南,让以人为本的发展规划得以发挥其独特的价值。这一理念对企业文化建设起到了积极的引导作用。文章将结合煤炭企业的文化建设实际,深入探讨“以人为本”理念的融入策略,并针对实践提出切实可行的建议,以供参考。

煤矿采矿工程中巷道掘进和支护技术应用研究

煤矿巷道掘进和支护技术是保障矿井安全高效运营的重要组成部分,近年来,随着煤矿事故频繁发生,安全采矿成为关注的重点。支护技术与巷道掘进作为施工核心,需要充分完善与修正。本文以榆树井煤矿1512辅运巷掘进作业为例,探讨巷道掘进和支护施工的完整技术方案。

基于光纤光栅传感器的采煤机制动盘温度智能监测

随着采煤机制动盘的智能化发展,现有监测方法无法准确捕捉制动盘运行状态中的潜在故障。为此,设计一种可以对智能制动盘进行多参数测试的光纤光栅传感器。选择不锈钢封装光纤光栅温度传感器,对该传感器进行测试性能表征,再以最小二乘法对测试结果进行拟合分析。结果表明,处于同样温度下时,温度传感器形成了相近中心波长,实现了良好重复性。灵敏度曲线形成了近线性的曲线,温度传感器可以获得理想线性度,能够满足制动盘油温测试要求。该光纤光栅温度传感器进行油温检测时可以使采煤机制动盘达到安全可靠度要求,在制动盘监测方面具有显著优势。

软岩巷道大变形切缝卸压控制机理试验研究

为解决沿空留巷开采技术对工作面围岩控制难度大的问题,本研究以15煤层所属工作面为研究对象,在对其顶底板条件及沿空留巷原支护方案深入分析的基础上,提出采用顶板切顶卸压开采技术及其工艺参数。物理模型试验验证表明,切顶卸压方案取得理想的结果。