基于数值模拟的郭家滩煤矿充填开采最佳充填率分析

为缓和水资源保护与高强度的煤炭开采之间的矛盾,以郭家滩煤矿20102工作面为研究背景,采用以数值模拟为主的研究手段,阐述了固体充填开采控制覆岩运移的基本机理,分析了不同充填率条件下覆岩导水裂隙带高度发育规律和覆岩移动变形特征,最终给定了含水层下固体充填开采合理充填率。结果表明,随着充填率的增加,上覆岩层移动强度减弱,导水裂隙带发育高度不断减小,覆岩变形大幅度降低,地表下沉量与基本顶下沉量的比值逐渐降低。当充填率为0%、20%、40%、60%、80%时,导水裂隙带高度分别为125.6 m、102.3 m、76.5 m、48.6 m、22.5 m;表土层最大水平变形分别为5.19 mm/m、4.06 mm/m、2.81 mm/m、1.72 mm/m、0.92 mm/m。导水裂隙带不贯通至直罗组含水层的合理充填率为60%以上,地表土层不发生破坏的合理充填率为60%以上,最终确定20102工作面的合理充填率为60%。

深部综采工作面厚顶板爆破控灾技术及应用

深部综采工作面厚顶板失稳极易诱发煤岩动力灾害。针对深部综采工作面爆破处理厚顶板问题,在考虑煤岩本构关系基础上,建立爆破弱化顶板力学分析模型,并采用LS-DYNA有限元程序、ALE(流固耦合)算法及3DEC离散单元法,计算深部岩体爆破裂纹扩展影响半径,确定顶板爆破位置和断顶卸压高度,为爆破减灾方案提供依据。研究结果表明:爆破卸压作用力学行为表现为消除应力集中区和支座B力矩MB;覆岩爆破主裂纹扩展最大影响半径2.60 m,有效应力波最大影响半径5.65 m,确定双炮孔距10 m,主裂纹扩展主方向为沿径向扩展,次裂纹扩展方向具有随机性;通过实施21102工作面顶板深孔爆破方案后,统计分析支架工作阻力并验证了爆破诱导顶板断裂效果显著。

基于煤矿排水体系构建及净化处理工艺应用分析

我国某个煤矿矿井2019年8月正常涌水量为2350m^(3)/h,最大涌水量为2360m^(3)/h,实际矿井平均涌水量2190.7m^(3)/h,最大涌水量2261m^(3)/h。8月,11-3103工作面顶板疏放水量15~25m^(3)/h,采空水量800~860m^(3)/h;8月3103工作面实际疏放水量20m^(3)/h,涌水量776~871m^(3)/h,与实际情况基本符合。8月,3104回风巷揭露断层1个,落差1.6m,不导水;3105回撤通道揭露一组合断层f55、f56,落差分别6.1m,1.8m,均不导水。巷道顶板裂隙发育较好区域,有锚索孔淋水、顶板裂隙渗水等情况,对生产影响较小,实际揭露与预测预报情况基本相符。8月,11-2201工作面顶板疏放水量8~10m^(3)/h,采空区涌水量90~135m^(3)/h。8月11-2201工作面实际疏放水量6m^(3)/h,涌水量76~85m^(3)/h,2201工作面本月仅回采21m,由于推进度较少,采空区涌水变化较小,符合预期。此外,由于顶板隔水层较薄、顶板裂隙较为发育,小断层较多,顶板淋水较为严重。11-3102工作面采空区涌水量随着推进长度增加,采空区涌水量未出现明显增长。矿井排水系统运行正常,实际排水过程中满足矿井排水要求;二号排水泵房进行排水试验,具备排水条件,矿井排水能力大幅增大。