综采放顶煤工作面顶板涌水机理分析

通过对大佛寺煤矿40108工作面顶板涌水特征与涌水期间工作面顶板压力显现情况的对比分析,找出了顶板压力与涌水之间的相关性。并利用覆岩关键层理论以及采场覆岩在周期性来压作用下的变形破坏规律,分析了造成工作面涌水的机理,为工作面防治水工作提供理论依据。

大佛寺煤矿顶板涌水规律及影响因素

洛河组是大佛寺煤矿煤层开采的主要充水含水层,但在不同区域内的涌水强度存在巨大差异。文中在统计分析不同区域工作面涌水资料的基础上,总结了顶板涌水的规律,并分析了涌水与采厚采宽等生产因素以及含(隔)水层、煤与含水层间距、地质构造等地质因素之间的关系,找出了影响不同区域顶板涌水的关键因素。区内洛河组含水层富水性弱-中等,其厚度决定了该层的整体富水性,是工作面涌水的基本条件,煤层采厚及煤与含水层间距直接影响导水裂隙带在洛河组含水层中的延伸范围,对工作面涌水强度影响很大。通过分析砂泥岩比、结构系数对砂泥岩互层型隔水层隔水性的影响以及区域构造在顶板涌水中的作用,认为隔水层岩性变化减小了有效隔水厚度,而结构的复杂程度对采后导水裂隙发育具有明显影响,地质构造更是从充水水源和导水通道这两方面促进了中厚煤层开采时顶板涌水的发生。研究认为洛河组富水性、开采强度及煤与含水层间距是影响区内4煤层开采过程中顶板涌水的主要因素,隔水层岩性及结构变化、区域构造则在4上煤开采涌水过程中发挥重要作用。

彬长矿区复合煤层联合开采区涌水特征

针对陕西彬长矿区复合煤层联合开采工作面的涌水异常,通过总结涌水特征,找出了涌水与地层、地质构造、地层压力等之间的联系,并从涌水水源、导水通道、涌水机理3个方面分析了涌水异常的原因。分析认为,受开采强度和安定组地层因素影响,洛河组已成为煤层开采的直接或间接充水含水层;褶曲构造产生的大倾角地层利于导水裂隙带发育,是形成密集出水区段条带特征的直接原因;区域地层具备产生离层水的条件,而特殊的煤层组合关系及开采顺序是造成工作面涌水峰值巨大的主要原因。

面向煤矿巷道环境的LiDAR与IMU融合定位与建图方法

针对煤矿井下喷浆表面、对称巷道等引起移动机器人自主导航定位与建图失效问题,提出了一种面向煤矿巷道环境的激光雷达(LiDAR)与惯性测量单元(IMU)融合的实时定位与建图方法。首先对原始点云进行分割,利用IMU预积分位姿去除原始点云非线性运动畸变,并对得到的点云进行线、面特征提取。然后将相邻帧的线、面特征进行匹配,在分层位姿估计过程中融合IMU预积分所得到的位姿初值,减少计算迭代次数,提高特征点匹配的精度,解算出当前帧的位姿。最后向因子图中插入局部地图因子、IMU因子、关键帧因子,对位姿进行优化约束,对关键帧与局部地图进行匹配,通过八叉树结构实现地图构建。为验证所提方法的定位性能与建图效果,搭建了Autolabor、VLP−16 LiDAR和Ellipse−N IMU的实验平台进行验证,并与LeGO−LOAM、LIO−SAM方法进行定性定量对比分析。结果表明:①在煤矿巷道环境中,面向煤矿巷道环境的LiDAR与IMU融合的实时定位与建图方法三轴方向的绝对定位误差的均值和中值均小于32 cm;对X轴的位姿估计精度最高,其累计误差为1.65 m,位置偏差为2.97 m,建图效果整体良好,建图轨迹未发生漂移;构建的点云地图在完整性和几何结构真实性方面均有着优秀的表现,可以直观反映巷道环境的实际情况,具有良好的鲁棒性。这是因为点云匹配之后进行了分层位姿估计,多因子优化可有效降低全局累计误差,对轨迹精度和地图的一致性提升具有重要作用。②在楼道走廊环境中,面向煤矿巷道环境的LiDAR与IMU融合的实时定位与建图方法三轴的误差均小于1.01 m,误差均值为5~15 cm,误差范围小,精度高;累计位置偏差仅为1.67 m;完整性与环境匹配均有良好的性能。这是由于通过增加关键帧因子,插入因子图对其新增节点相关变量进行优化,降低了位姿估计漂移,定位与建图精度相对较高。

彬长矿区回采工作面涌水差异性分析

针对彬长矿区顶板水害问题,以区内生产矿井已回采工作面顶板涌水观测数据为依据,从矿井间涌水形式差异、面间涌水差异和单面涌水差异等3个方面,分析了回采工作面涌水的影响因素及产生差异的原因。含水层厚度、煤与含水层之间距离及地层特征等条件是造成大佛寺煤矿与其他矿井涌水形式巨大差异的主要因素,而含水层厚度及其富水性在其中起到了关键作用。在特定的地下水补径排条件下,不同的布置方式、开采顺序对工作面涌水的影响较大,单一“稳定型”出水工作面的涌水量与推采距离或采空区面积之间具有一定规律性。分析成果对探索防治水工作由过程治理向源头预防、由局部治理向区域治理转变具有现实意义。

浅析大佛寺井田4#煤层分叉机理

大佛寺井田位于黄陇侏罗纪煤田彬长矿区南部，合煤地层为侏罗系下统延安组，主采煤层为4煤。4煤在井田东北部结构单一，厚度较大，向西南、南方向分叉成4、4上、4上-2、4上-1煤层。4煤及其分叉煤层在井田内均属于可采或局部可采煤层。其中4煤厚0-19．73m，平均厚度11．65m，全井田分布；4上煤厚0-7．02m，平均厚度2．88m，距下部4煤0．80-45．35m，平均17．05m；4上-1、4上-2煤为4上煤的分叉煤层。4上煤与4煤间距变化大，但规律性明显，井田东部区域内两者间距20—40m，中西部为2-10m，南部间距较大，向北逐渐变小，直至二者合并。矿井先期开采区位于井田东北部，煤层分叉对矿井生产布局影响不大，但随着向南、向西不断开拓，煤层分叉已对矿井的布置和开采造成了一定的影响。进一步研究煤层分叉机理可以更准确地掌握各可采煤层赋存特征，对指导矿井合理布置采掘工作面是十分必要的。

三维地震精细解释技术在复杂黄土塬矿区的应用

彬长矿区属黄土沟壑地貌,地表黄土覆盖层最厚达200余米,三维地震勘探初次解释成果与井下实际揭露情况出入较大。本应用通过标定巷道揭露断层在地震资料中的属性,结合多属性技术、相干体技术及基于RGBA颜色融合的地震属性优化技术,提高了复杂黄土塬条件下三维地震成果的解释精度。

文家坡煤矿区段煤柱合理留设宽度研究

根据文家坡矿埋深大、顺序接替的生产条件,对区段煤柱留设尺寸进行了优化研究。通过实测分析工作面回采期间侧向支撑应力分布规律,并结合FLAC3D软件进行数值模拟,认为现行44.5m区段煤柱可以减小至35m,在保证安全生产的前提下提高了煤炭采出率。