焦作矿区薄基岩厚松散层工作面微震响应特征

为探究不同基岩厚度对薄基岩厚松散层工作面微震响应特征的影响,以焦作某矿14030工作面为例,依据基采比划分8.8~9.5,12.7~17.8两个阶段,对不同阶段的微震事件数量和能量的时空分布规律进行研究。结合工作面地质条件资料,阐明了工作面基岩厚度与微震活动特性的对应关系:微震事件呈现低位岩层聚集、高位岩层离散分布的特征;基岩厚度较小时,微震事件在基岩段均有分布,微震事件影响范围并未突破基岩顶界面;微震事件数量与每日推进距离近似成正比;随着基采比的增大,周期来压步距增加,基采比为12.7~17.8阶段较8.8~9.5阶段的周期来压步距增加了2.29m,底板破坏深度减少了35.2%,且日均微震事件数量在日均推进距离增加的条件下亦显著减少。研究成果可为分析厚松散层薄基岩矿井微震活动、覆岩破坏和矿压显现特征的相互关系提供参考。

榆阳矿区覆岩导水裂缝带发育高度研究

为了准确地预计榆阳矿区覆岩导水裂缝带的发育高度,从而达到该区域保水开采的目的,以榆阳矿区煤层赋存条件较为典型的薛庙滩煤矿开采为背景,理论分析了主关键层位置、基载比、基采比等开采参数对覆岩导水裂缝带发育高度的影响,并采用相似材料模拟实验模拟了薛庙滩煤矿开采时上覆岩层的移动变形规律。研究结果表明:覆岩导水裂缝带发育高度与主关键层在"三带"中的位置有着密切的关系,主关键层位置可通过基载比和基采比进行判断,结合岩层断裂与其自身拉伸变形的关系,可以确定出覆岩导水裂缝带的发育高度;计算出薛庙滩煤矿煤层开采后导水裂缝带发育高度为167.21 m,即发育至地表。研究成果为进一步研究榆阳矿区"保水开采"奠定了理论基础。

西部生态脆弱区地表开采损害特征

为进一步揭示西部生态脆弱区地表开采损害特征形成的机理,在分析影响生态脆弱区地表开采损害特征主要因素(开采深度、开采高度、基岩厚度、载荷层厚度以及坡体自身稳定性)的基础上,研究生态脆弱区厚松散层薄基岩、黄土沟壑及山区丘陵下煤层开采的地表损害特征,并以基采比(基岩厚度与开采高度之比,JC)和基载比(基岩厚度与载荷层厚度之比,JZ)为关键参数,揭示生态脆弱区煤层开采损害特征形成的机理。研究结果表明:以基采比和基载比为基础,结合坡体稳定性引起的附加量,能够有效地分析西部生态脆弱区的开采损害特征,为进一步揭示该区域煤层开采地表损害特征的形成机理提供了依据。

厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征

采用相似条件采场类比、现场实测和数值分析综合研究方法,研究了厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征,研究表明:厚冲积层薄基岩采场矿压显现与基采比密切相关,随着基采比增大,采场矿压趋于缓和。按基采比大小可将采场划分为"有板有壳"、"有板无壳"和"无板无壳"3种类型。"有板有壳"类型采场,应力壳为采场第1掩体,其下位的断裂带板(梁)结构为第2掩体,采场矿压显现缓和;"有板无壳"类型采场,断裂带板(梁)结构为采场惟一掩体,其上位无"应力壳"承载,板(梁)结构失稳后采场矿压显现剧烈;"无板无壳"类型采场,无板(梁)结构和"应力壳"的掩护,冲积层荷载直接传递在液压支架上,该类采场易发生压架事故。"无板无壳"类型采场的覆岩结构沿竖向划分为两带,即"垮落带"和"弯曲下沉带"。并对形成3种类型采场的力学机理进行分析。

杨村煤矿薄基岩区提高综放面开采上限试验

通过采用钻孔注(放)水法探测了杨村煤矿综放面采后覆岩采动破坏高度;同时,探明了305工作面浅部顶板基岩柱厚度;采用无线电波坑道透视方法,查明了工作面内的隐伏小断层及其延展情况。在此基础上,设计了305综放面安全防砂煤柱为30 m,并制定了相应安全试采方案。通过试验取得了在该矿3煤层综放面提高开采上限试采的成功。

底层大采高综放全厚开采20m特厚中硬煤层的物理模拟研究

根据酸刺沟煤矿6–1#煤层的赋存条件,运用1∶30的大比例物理模拟试验,研究底层4.5m大采高综放全厚开采20m特厚煤层顶煤和顶板垮落特征、采空区垮落矸石的碎胀特性和堆积角、支架的工作阻力、煤炭回收率以及煤壁前方支承压力作用特征等。研究结果表明:(1)底层大采高综放全厚开采20m特厚中硬煤层,在技术上是可行的。(2)根据顶煤、顶板垮落特征,工作面的开采过程可分为初采阶段、过渡阶段和正常放煤阶段。在初采与过渡阶段,煤炭回收率n随工作面推进距离L的增加呈对数规律提高。(3)进入正常放煤后,顶煤放出率可以达到70%,工作面采出率可以达到75%。顶煤放出率随顶板岩梁的垮落呈周期性变化。(4)在支架后方会出现大厚度顶煤悬伸,顶板周期性垮落时会发生大高度切顶现象,要求支架有足够的抵抗顶煤、顶板断裂产生的向后旋转作用力。(5)为确保安全和顶煤及时垮落,应实施预爆破或预注水弱化顶煤措施。

厚松散层下采动系数确定方法

在用传统方法求取采动系数时,往往直接笼统地利用开采深度,而对岩性差异没有做区分对待。在分析传统方法确定采动系数存在问题的基础上,探讨了开采深度中的岩性差异对采动系数的影响程度。从充分开采的临界开采宽度出发,通过理论推导,给出了考虑上覆岩层岩性时走向和倾向采动系数的计算公式,分析了松基比、上覆岩层岩性等地质采矿条件对临界开采宽度和采动系数的影响。并结合具体地表移动观测站资料,分别采用传统方法、考虑松散层岩性时和未考虑松散层岩性三种情况,求取和分析了各开采工作面达到充分采动时走向和倾向临界开采宽度以及采动系数。结果表明：本文中提出的充分采动系数计算方法与采用传统方法得到的采动系数差别较大,相对误差在3.7%-51.7%。当其他影响因素不变时,松基比越大,上覆岩层岩性越软,充分采动系数越大。在厚松散层开采条件下,评定充分采动程度时,应该考虑上覆岩层中松散层的厚度。

厚松散层浅埋煤层开采地表下沉影响因素分析

为研究影响厚松散层浅埋煤层开采地表下沉的主要因素,应用正交实验法,借助数值模拟研究结果,对基岩厚度、松散层厚度及开采厚度3个因素进行影响程度排序。结果表明:基岩厚度是地表下沉的主要控制因素,在此基础上分析得出基载比和基采比是判定地表下沉及覆岩破坏程度的关键因素。通过回归分析拟合给出地表最大下沉值及地表下沉系数与影响因素的综合函数表达式,应用工程实例予以验证,结果表明函数表达式具有较高可信度。

特厚硬煤超大采高综放小采放比开采技术与支架优化设计

为实现金鸡滩煤矿9~13 m特厚硬煤层的安全、高效和高回收率开采,采用理论分析和数值模拟等方法对不同割煤高度顶煤回收率和煤壁稳定性进行了分析,基于顶煤回收率、煤壁稳定性与割煤高度的对应关系提出了“以采为主,以放为辅”的超大采高小采放比技术。研制了ZFY21000/35.5/70D两柱掩护式强力超大采高放顶煤液压支架,基于抗冲击立柱、高效放煤机构等优化设计解决了超大采高综放易冲击、煤壁易片帮和硬煤易成拱的难题。超大采高小采放比综放开采是特厚硬煤提高回收率、实现高产高效的有效方式。

黄土沟壑区煤层开采损害特征研究

为进一步分析和揭示黄土沟壑区煤层开采损害特征形成的机理,在分析影响黄土沟壑区的采矿、地质条件及开采损害特征的基础上,分析了影响黄土沟壑区开采损害特征的3个关键因素:黄土沟壑区坡体稳定性、基采比和基载比,并以其为关键参数,分析了不同基采比和基载比条件下的覆岩破坏形态,揭示了黄土沟壑区煤层开采损害特征形成的机理。通过工程实例,验证了以基采比、基载比和坡体自身稳定性为关键参数进行分析的黄土沟壑区煤层开采地表损害特征的可靠性,可为进一步研究黄土沟壑区条件下煤层开采地表损害特征的形成机理提供依据。

崔木煤矿综放开采顶板涌突水机理研究

在崔木煤矿多次涌水统计资料基础上,研究剖析了顶板涌水的机理,运用传统公式和多因素拟合公式,分别计算导水裂隙带高度,并进行了对比,综合确定了本矿开采覆岩破坏裂采比。

厚土层厚基岩大采高综采面矿压规律

以小保当煤矿2-2煤层300 m埋深5 m大采高综采面地质条件为背景,采用理论分析和相似模拟相结合的方法,对厚土层厚基岩工作面上覆岩层结构、来压步距和支架工作阻力等进行研究.结果表明:2-2煤上覆岩层存在"双关键层"结构,亚关键层和主关键层共同作用导致工作面的大小周期来压现象,大、小周期来压步距分别为23,12 m.动载系数1.31,工作面来压较为剧烈.来压过程中支架工作阻力平均为12 643 k N,最大工作阻力为13 633 k N.工作面煤壁支承压力峰值为14.73 MPa,峰值位于采场煤壁前方5.5~20 m,支承压力增幅剧烈的区域为煤壁前方50 m范围内.小保当矿2-2煤厚土层厚基岩大采高综采面矿压规律与榆神府矿区近浅埋煤层矿压特点相似,为小保当煤矿2-2煤安全开采提供依据.

厚冲积层矿区导水裂缝带高度发育规律

为获得淮南矿区厚冲积层下煤层覆岩导水裂缝带发育规律,以张集煤矿工作面钻孔相关数据为基础,根据开采技术条件及岩石力学参数,应用FLAC^(3D)模拟软件建立数值模型,对煤层覆岩应力及塑性区分布规律进行了研究。结果表明,初次采动时,在煤层开采前期导水裂缝带高度增加较快,后期逐渐趋于稳定;重复采动时,开采初期对导水裂缝带整体的影响较小,重复采动后期对导水裂缝带发育影响较为明显;二次重复采动对导水裂缝带发育的影响明显小于一次重复采动;重复采动使得综合导水裂缝带裂采比减小,对导水裂缝带高度发育起到了一定的抑制作用。

深部厚冲积层下综放开采导水裂隙带高度实测

为确定厚冲积层下深部厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度,以新巨龙煤矿1302N工作面为工程背景,采用井下仰孔双端封堵分段注水测漏观测方法,对深部厚冲积层下厚煤层综放工作面导水裂隙带高度进行了现场实测。观测结果表明:采前孔受采动影响小裂隙发育较弱,钻孔漏损量变化不明显;采后孔受采动影响裂隙发育显著,钻孔漏损量变化呈现稳定—突然增大—稳定—突然减小—稳定的过程;钻孔漏损量结果表明,导水裂隙带发育呈现"马鞍形"状态,最大发育高度94.65m,裂采比为10∶1。

陕北矿区煤层开采地表下沉系数研究

为解决陕北矿区浅埋煤层开采地表下沉系数比较难确定这一问题,基于陕北矿区不同地形地貌条件下煤层开采的地表岩移参数的分析,得出了影响该矿区地表下沉系数的3个主要影响因素,即基采比JC、基载比JZ及坡体稳定性系数G。以JC、JZ为自变量,结合地形地貌以分段函数的形式,分别给出了地表下沉系数表达式。研究结果表明:黄土沟壑区地表下沉系数计算以基载比为主,且应考虑坡体高度与黄土覆盖层整体厚度的比例;沙土平原地区地表下沉系数计算以基采比为主,地表下沉量为水平地表下沉量。通过工程实例,验证了以基采比、基载比为自变量的地表下沉系数分段函数表达式的可靠性。

基于微震监测的厚松散层大采高工作面围岩破坏规律研究

针对厚松散层薄基岩条件下的围岩运移规律研究大多采用建立力学模型、数值计算等理论研究手段,缺乏基于现场动态实测的研究。微震监测技术近年来在矿井动力灾害监测预警方面得到广泛应用,但基于微震监测技术的厚松散层薄基岩条件下的围岩破坏规律研究较少。针对上述问题,以焦煤集团有限责任公司赵固一矿16001工作面为工程背景,选用孔−巷联合台网布置方式,构建高精度微震监测系统,基于微震监测结果对厚松散层薄基岩条件下大采高工作面围岩动态破坏规律进行研究。根据围岩累计释放能量,采用核密度分析法分析微震事件的能量密度,以达到研究围岩裂隙发育状况的目的。分析结果表明:顶板最大破坏高度达87.8 m,底板最大采动破坏深度达21.7 m,最大值均出现在工作面回采见方阶段,该阶段顶板突水危险性最高;见方阶段顶板承载岩梁破坏,出现异常来压,顶底板及超前破坏程度加剧,验证了应力击穿效应的存在;距工作面顶板48.3 m处的砂质泥岩为顶板隔水关键层,距顶板67.7 m的粉砂岩为击穿控制层,距底板26.6 m的砂质泥岩为底板隔水关键层。通过底板钻孔窥视对微震监测分析结果进行验证,结果显示,见方区域底板破坏深度大于18 m,其他区域底板破坏深度为12~18 m,与微震监测结果吻合。

特厚承压含水砂砾岩下综放开采安全采高确定

以伊犁伊宁矿区富水特厚砂砾岩下煤层综放开采为工程背景,利用现场实测得出煤层回采后覆岩裂采比为7.5,并以此预测了2601工作面在不同采高条件下导水断裂高度,认为安全采高为5.0 m。采用固液耦合相似模拟验证结果表明:在采高8.5 m条件下工作面推进90 m工作面发生突水,突水前含水层水压呈现缓慢下降、上升、震荡、急剧下降的变化趋势;在采高5.0 m条件下,工作面没有出现涌水,覆岩裂隙高度仅为37 m,与裂采比7.5的预测结果相近,2601工作面综放高度5.0 m是可行的。

厚表土层薄基岩条件下大采高综采工作面漏顶机理分析

在开采厚表土层薄基岩浅埋煤层的过程中,尤其对于大采高综采工作面,开采过程中容易造成顶板破碎、工作面漏顶现象。通过对某煤矿西翼2101大采高综采工作面的矿压观测和对该工作面顶板岩性的实验分析,采用"砌体梁"假说对大采高综采工作面漏顶机理进行分析,研究顶板破碎机理。研究结果表明:在工作面推进距开切眼90m处时,上位基本顶顶梁达到极限垮落步距,上位基本顶破断并滑落失稳,造成煤层上方顶板破碎,工作面漏顶。

厚煤层综放开采技术、采场矿压与支承压力分布规律研究

综放开采技术是煤矿企业实现高产高效的煤炭生产工艺。只有掌握和解决好综放开采过程中面临的一些关键技术和主要环节,包括:综放采场矿山压力,煤层顶板条件和结构,顶煤介质属性的变化、工作面煤体内支承压力分布规律、顶煤运移和破坏规律,顶板管理,架型选择,煤层的采高比等控制技术,才能确保煤炭生产企业的安全生产,从而有效提高综放开采的煤炭回采率。

麻家梁矿煤层顶板“两带”高度发育特征研究

为准确评价麻家梁矿4号煤层顶板砂岩裂隙水及松散层含水层对矿井安全开采的影响,采用钻探法、地面水位观测法、地面钻孔钻液漏失量观测法对导水裂缝带发育高度进行测定,为矿井防治水提供科学数据。