三软煤层超长工作面采场矿压显现规律研究

龙口矿区梁家煤矿煤系地层是新生代下第三系沉积的软岩地层,主要由泥岩、含油泥岩、粘土岩、炭质泥岩、油页岩和煤组成,是我国典型的三软煤系地层。本文通过理论研究及数值模拟,分析了三软煤层超长工作面顶板变形、采场顶板运动特性及支承压力分布规律,提出了三软煤层布置超长工作面的采场顶板控制关键技术。通过现场实测表明三软煤层中布置超长工作面能够实现安全高效生产。

“三软”煤巷围岩移动规律研究

"三软"煤层在河南省具有分布范围广的特点,特别在新义地区,该地质环境下,巷道变形量大,且巷道围岩的变形破坏过程极为复杂,巷道的支护难度大,严重影响着煤矿的安全生产。根据该"三软"煤层巷道掘进期间的巷道变形量现场观测结果,分析了该地质条件下巷道掘进后不同时期、不同部位的变形规律,为选择合理的巷道支护方式及二次支护的时间提供了理论依据,同时也对类似条件下巷道围岩变形的观测和分析具有一定的指导意义。

三软煤层巷道锚网喷联合支护的数值模拟

通过数值模拟软件FLAC3D对梁家煤矿三软煤层4105工作面巷道锚网喷联合支护效果进行数值模拟,分析了联合支护后围岩位移应力分布和混凝土喷层及锚杆的力学特性。研究结果表明,三软煤层巷道锚网喷联合支护,有效地改善了围岩的应力状态,降低了顶板与两帮收敛速度与位移,但巷道底鼓较为明显,两帮锚杆承载明显大于顶板锚杆,底角锚杆最大,应确保底角锚杆的锚固效果,以限制底板和两帮的变形。锚网喷联合支护适应三软煤层变形特征,维持了巷道围岩稳定,满足梁家煤矿安全生产需要。

试论“再沉积层”及其对探放水工作的影响

结合多年矿井地质及防治水工作实践经验及研究成果,提出了"再沉积层"理论。分析了豫西三软不稳定特厚煤层开采后"再沉积层"形成的机理,并通过2次透水事故实例,分析了"再沉积层"对探放水工作的影响,为今后类似情况的探放水工作提供理论参考和经验借鉴。

“三软”煤层炮采放顶煤工作面顶板控制的实践

通过对"三软"煤层实行炮采放顶煤工艺时,顶板来压规律和顶板事故特征的分析,介绍了对顶板进行有效控制的方法。

“三软”煤层采动覆岩下沉模式及机理研究

以梁北煤矿“三软”煤层11071典型综采工作面为研究对象,通过采用相似材料模拟实验和理论分析方法,阐述了“三软”煤层综放开采条件下导水裂缝带发育充分,地表下沉量大,地表裂缝显现明显的特殊移动变形规律。基于关键层理论,分析了“三软”煤层综采覆岩破断机理,明晰了工作面开采后采动覆岩断裂下沉破坏特征,研究结果为梁北煤矿“三软”煤层开采工作面优化设计及地表采动损害控制提供技术支撑。

两种防灭火技术在“三软”煤层的应用

白坪煤业公司矿井在治理火区时,分别采用了采空区注浆和注罗克休防灭火的施工工艺取得了显著效果。文章分析了这两种灭火技术优缺点,具有一定的参考价值。

急倾斜“三软”薄煤层综采开切眼导硐施工技术

针对赵家坝煤矿开切眼变形大、成型困难、支护难度大的现状,结合导硐爆破技术和分次支护技术,提出了一种新型实用的急倾斜"三软"薄煤层综采开切眼导硐施工技术。有效地解决了煤、矸运输问题,安全、可靠地完成了开切眼施工,对相似工程条件下的巷道施工具有借鉴意义。

煤矿“三软”煤层开采地表移动规律及机理研究

掌握岩层与地表移动移动规律是进行“三下”采煤研究、煤矿采动损害评价及建筑物保护的重要依据。“三软”煤层储量在我国煤矿开采中占据了相当大的比例,其采动地表移动规律有其自身特点。以梁北矿典型综采工作面为研究对象,通过建立地表移动观测站,进行现场实测,分析了“三软”煤层综放开采地表移动与变形规律。基于关键层理论,阐明了“三软”煤层综放开采覆岩破断机理,理论解释了工作面开采后地表下沉机理,为梁北煤矿“三软”煤层综放开采及类似地质条件矿区的地表破坏预计及控制提供参考。

三软实体煤巷快速封闭技术在小屯矿的应用

在实体煤巷掘进后,立即快速喷浆封闭周边岩煤体,给围岩表面以抗力,使巷道围岩处于三向受力的有利状态,防止岩煤体强度恶化,同时起到封堵岩煤体内部裂隙水和防止岩煤体风化的作用,并为后续支护提供初始强度支撑。

大倾角“三软”煤层巷道关键部位强化支护技术研究

大倾角"三软"煤层回采巷道围岩变形严重、支护难度普遍较大,为提高此类巷道的围岩控制效果,通过建立巷道围岩力学模型,对巷道顶板、两帮、底板岩层受力情况进行了系统分析,确定了围岩变形的关键部位及主要影响因素,结合复合顶板巷道不同层位组合抗弯强度变化特征,分析了巷道关键部位强化支护机理,提出了"强帮固顶、强顶护帮"的联合支护技术思路与方案。工程实践表明,大倾角"三软"煤层回采巷道在层位选择合理的情况下,通过采用关键部位强化支护技术,能有效提高巷道整体承载能力,巷道围岩变形量减少80%以上,效果显著。

厚松散层下三软煤层开采覆岩导水裂隙发育规律

为掌握厚松散层下三软煤层开采覆岩运移及导水裂隙发育规律,以澄合矿区为背景,采用物理相似材料模拟实验,综合运用全站仪监测、高清钻孔电视监测、3DEC离散元数值模拟软件以及SPSS专业统计分析软件相结合的研究方法,同时引入开采损害理论,研究该条件下覆岩运移规律、裂隙发育演化及导水裂隙带分布特征。结果表明:覆岩运移呈现非对称性,最大下沉值处于采空区中央偏开切眼侧,松散层运移范围大于基岩顶部岩层,整体呈现出"类双曲线"状。理论公式推导得出基岩破断角较小,为56°~58°。垮落带高度13.75 m,垮采比3.06,导水裂隙带高度75m,裂采比16.67;裂隙发育数量自地表而下逐渐增多且在导水裂隙带区域突然增多,裂隙发育主要受到北偏东33°方向上采动应力场控制,导水裂隙带发育演化呈现出"缓慢发育→逐级渐进升高→大幅突然升高→周期小幅升高→稳定发育"五个阶段;通过3DEC数值模拟得出,导水裂隙带高度与松散层厚度成指数函数关系,与采高成线性关系,与埋深和工作面斜长成对数函数关系。运用SPSS专业统计分析软件,基于多元非线性回归理论拟合出导水裂隙带高度预测经验公式。通过对比计算结果,验证了回归经验方程在预测导水裂隙带高度时的合理性;由于K5砂岩含水层单位涌水量较大且距煤层较近,对工作面开采过程中覆岩裂隙导水影响较大,为避免煤层的开采受到覆岩K5砂岩含水层的影响,根据所得预测经验公式,煤层的最大采高应不超过3.8 m。该研究对相似地质条件下煤矿保水开采等具有重要的参考价值。

“三软”煤层上保护层开采底板围岩透气性演化相似试验研究

为了探讨高应力区"三软"煤层上保护层开采底板围岩透气性演化规律,以河南平顶山四矿己_(15)-23130工作面作上保护层煤层开采为研究对象,进行相似试验研究。结果表明,距保护层越近,底板位移量越大,应力曲线峰值越高,极小值越小,透气性系数提升越显著;底板透气性系数在上保护层开采过程中依次经历"缓慢下降-大幅提高-再次缓慢降低"3个阶段,同一层位不同水平位置底板透气性系数提高程度差别不大;上保护层开采过程中底板压力陡变卸压是导致工作面瓦斯异常涌出的重要原因。