“L型”疏放水系统构建及其在松散层防治水中的应用

矿井突水在矿井生产中始终是一个安全隐患,特别是对于顶板松散含水层,处理不当可能会发生溃水溃砂事故。为确保研究区薄基岩厚松散含水层下煤层的安全开采,采用疏降或疏干含水层水是一种有效方法,但井下疏放受松散含水层塌孔影响无法顺利实施。以赵家寨矿为例,通过“L型”顶板水疏放系统构建,将上覆新近系松散含水层水由顶板水转化为底板水,从井下巷道排出,解决了薄基岩厚松散含水层下煤层综放开采问题,实现了工作面的安全回采。该技术的成功应用,对类似水文地质条件下的煤层开采具有推广价值。

注浆固结法在残矿回收中的应用

针对某黄金老矿山资源衰减问题,为合理利用浅部高品位残矿资源,提出采用预留顶柱和不预留顶柱2种回采方案。预留顶柱分为预留1 m顶柱和0.5 m顶柱;不预留顶柱分为注浆胶结厚度5 m和10 m。根据数值模拟分析结果,确定采用预留部分顶柱与注浆固结干式充填料的综合护顶措施,即预留顶柱厚度1 m,注浆胶结厚度5 m。详细介绍了残矿回收工艺流程。通过对试验采场上部采空区已有松散充填料进行注浆固结,成功回收矿石量4 500 t,金金属量24 kg,获得经济效益661.98万元。该试验的成功经验将指导矿山后续残矿的回收工作。

厚松散层薄基岩煤层顶板富水性并行电法

厚松散层薄基岩煤层顶板水害亟需有效手段查明,以保障煤矿安全开采。基于并行电法的O型观测系统,可一次同步采集全工作面全空间电场电位值,减少不同时间测量数据的干扰,有效增加地电场数据辐射范围和密度,增强三维顶板探查精准度;在试验工作面回采前,布置O型观测系统并对其进行数据反演,得到煤层顶板存在两处低阻异常区和煤层顶板薄基岩面分布形态,为工作面开采前提供有效的疏放水靶区,并指导后续电法监测钻孔位置设计。

松散尾砂充填体下小进路式充填回采顶柱工艺研究

当回采松散尾砂充填体下的顶柱时,由于井下开采技术条件复杂,顶柱回采过程中常常面临着很多安全问题,在保障采场安全的前提下尽可能地节约生产成本,是急需解决的技术难题之一。针对此问题,提出了一种小进路式充填回采顶柱的采矿方法,其核心是通过将矿块进一步划分为沿走向方向上的若干条小进路,从而减小采场进路的暴露面积,降低护顶层留设厚度。首先,对采场进路布置方式进行了详细的介绍,并阐述其技术优势;其次,以国内某铅锌矿为例,将该方法与上向分层进路式充填采矿法进行了经济、技术比较。研究表明,当采用该采矿方法回采该矿山采场顶柱时,每个采场可多获得收益70.14万元,为松散尾砂充填体下的顶柱回采提供切实可行的方法。

褶曲构造影响下采区巷道围岩变形特征及控制技术研究

基于褶曲构造影响下巷道易变形、冒顶等问题,以大通煤矿采区巷道为背景,结合围岩松动圈测试结果,研究了褶曲带巷道围岩变形规律,提出控制对策并进行试验。研究表明:巷道走向与褶曲轴线平行时围岩破坏厉害、冒顶概率增加;采用加长锚杆(索)能控制变形、邻近面切顶后减弱回采动压影响。

松散煤层回采巷道顶板围岩控制技术与应用

为解决松散煤层回采巷道顶板围岩控制技术应用过程存在的问题,以实际项目为例,分析了松散煤层回采巷道顶板围岩的变形破坏特征与控制机理,并采用先进仪器设备与数值模拟方法确定了围岩支护设计技术参数。结果表明,需在充分掌握围岩变形变形破碎影响的情况下,才能使围岩控制技术的运用起到事半功倍的效果。

冲击地压煤层构造带围岩超前加固技术实践

彬长矿区煤田主采的4号煤层及其顶底板岩层具有弱或强冲击倾向性,冲击地压灾害已成为制约矿井掘进工作面实现安全快速高效施工的主要因素。为提高顶板稳定性,创造安全的掘进条件,在掘进过松散破碎围岩构造带时,通过在松散破碎围岩构造带中超前预注浆加固围岩,使顶板在原来破碎的情况下通过注浆技术与硬岩重新组合为一整体围岩层,提高了围岩自身的承载力。该技术应用后,掘进过程中有效避免了冲击煤层顶板漏顶事故,巷道围岩整体稳定性变好,消除了破碎带因冲击地压而可能造成的冒顶安全隐患,对类似条件下的巷道掘进有一定借鉴意义。

松软顶板采场煤壁片帮与顶板冒落作用机理研究

以色连一号矿8101工作面为工程背景,通过现场实测松软顶板冒落形态和煤壁片帮形式,进行采场松软顶板冒落及煤壁片帮作用机理分析,采用数值模拟分析煤壁片帮前后松软顶板塑性区、应力及顶板下沉情况,提出了松软顶板冒落及煤壁片帮防治原则及措施。研究表明:1煤壁片帮导致工作面空顶距增大,加快松软顶板冒落;2理论分析结合现场实测得到工作面发生顶板冒落时0.5m≤[a]≤1.14m,工作面正常推进中(及时移架情况下)煤壁片帮后松软顶板极易冒落;3煤壁片帮后较片帮前来说,空顶区顶板出现拉伸破坏,支架上方顶板区域和煤体深部极限平衡区范围减小,片帮后顶板垂直应力增加明显,煤壁到支架间区域下沉量在0.5m,煤壁片帮导致空顶区顶板垂直应力、剪切应力和顶板下沉量都增大,顶板更容易发生冒落。

破碎围岩巷道“短锚+轻架”支护技术研究

针对松散煤层、破碎顶板回采巷道易冒落、难支护等特点,提出了一种主动支护与被动支护相结合的联合支护方式,即"短锚+轻架"组合支护结构。该结构最显著的特点是充分挖掘各种支护材料之间、支护材料与破碎煤岩之间的"相互增强"作用。该支护技术在淮北矿业股份有限公司杨庄煤矿4513工作面回采巷道得到了很好应用,取得了显著效果。

采场大面积压架冒顶事故防治技术研究

针对我国煤矿长壁工作面大面积压架冒顶事故时有发生,严重影响矿井安全高效生产的问题,通过案例调研、现场实测、模拟试验与理论分析,对我国采场大面积压架冒顶事故发生条件、发生机理及其防治对策进行深入系统的研究。结果表明:除坚硬顶板引起的大面积压架冒顶事故外,浅埋煤层开采、松散承压含水层下开采、特大采高开采等三类条件是我国煤矿近年来采场大面积压架冒顶事故的多(易)发条件;覆岩关键层破断结构因其上覆载荷过大而滑落失稳是造成上述三类条件下采场大面积压架冒顶的根源;根据具体开采条件下的覆岩关键层结构特征进行危险区域的预测是大面积压架冒顶灾害防治的前提,设计合理的支架工作阻力是防治压架冒顶的有效技术措施,但部分条件下单纯依靠提高支架工作阻力来防治大面积压架冒顶灾害仍难以实现,还需实施其他措施进行防范。

顶板预裂爆破技术在防止压架事故中的应用

由于高水压松散含水层的载荷传递作用,使覆岩关键层复合整体破断,导致了祁东煤矿7121工作面开采过程中压架事故的发生。防止压架事故需要从防止顶板整体破断入手,顶板超前预裂爆破是一种合适的方法。根据7121工作面地质开采条件和覆岩结构特征,确定了顶板预裂爆破的方案及相关技术参数。实践结果表明,在保障工作面良好支护质量的基础上,采取顶板预爆破措施,使工作面中下部支架平均阻力减小了246 kN,周期来压步距由34.1 m减小为23.0 m,来压持续长度由20.2 m减小为5.0 m,从而降低了覆岩关键层复合整体破断的可能性,对防范压架事故起到了积极作用。

浅埋厚基岩松软顶板综放采场矿压特征工作面长度效应

基于现场实测结果,结合数值模拟技术,对浅埋厚基岩松软顶板综放采场矿压特征的工作面长度效应进行系统的研究。研究结果表明:加长工作面长度对矿压特征有显著影响;超长综放工作面来压步距减小、采场支架受力均匀、矿压分布呈以工作面中部为对称轴的拱形分布、支架末阻力-初撑力为线性关系;工作面长度方向存在随工作面长度演化的"复合压力拱";随工作面长度增加,煤壁前方支承压力峰值增大,工作面长度方向压力拱逐渐升高且扁平率趋于增大,表现为总体的矿压显现增加规律,利于顶煤的破碎;控顶区内顶煤下沉量S随工作面长度L的增大呈对数规律增大,随支架初撑力P的增大呈负对数规律减小;给定S后,P随L呈线性规律增加。研究成果可为工作面长度和支架的选择提供有益的借鉴和参考。

高瓦斯松散煤体复合顶煤巷支护参数优化分析

为解决枣园煤矿23081机巷的支护难题,利用FLAC3D软件建立23081机巷模拟模型,模拟分析了巷道支护方案及参数。结果表明23081机巷顶板宜采用长2400mm锚杆,两帮宜采用长2000mm锚杆,锚杆排距600mm;采用长8300mm的锚索对顶板进行加固,锚索间距1200mm。实践表明支护系统稳定可靠,达到了预期的支护效果。

地表厚松散层浅埋煤层组合关键层的稳定性分析

把关键层理论应用于地表厚松散层浅埋煤层 ,并利用推导出的组合关键层岩柱回转接触面尺寸 ,分析其滑落失稳和回转失稳的关系即“R -S”稳定性 ,给出了组合关键层岩柱不同断裂度的最大回转角 .得出地表厚松散层浅埋煤层顶板管理的主要问题是组合关键层岩柱的滑落失稳 ,即覆岩全厚度沿煤壁的台阶切落 ;讨论了地表松散层厚度对组合关键层岩柱稳定性的作用 .

基于模糊综合评价法的浅埋煤层顶板事故评价

榆神矿区煤层埋藏浅、基岩薄、松散覆盖层厚,是典型的薄基岩、厚积砂松散覆盖层条件下的浅埋煤层,在特殊地层开采条件下,易造成工作面顶板剧烈的矿压显现。文章通过大量现场调查及观测,分析了包含顶板管理状况、煤壁状况、顶板状况、支护条件等4个单元、18项指标的顶板事故影响因素,建立了煤矿顶板事故模糊综合评价模型。通过对榆林矿区4个矿井的分析表明,所建立的模型能较全面地包含该矿区顶板失稳事故的主要内容,能够辨识其致因的安全隐患,为该矿区的保水开采和生态环境保护提供了重要的参考依据。

综放开采散体顶煤初始煤岩分界面特征及控制方法

综放开采中,初始煤岩分界面作为后续移架放煤过程的约束边界,其发育过程和形态特征对后续放煤效果影响很大。以散体介质流思想为基础,结合室内散体顶煤放出三维模拟试验和PFC3D数值模拟结果,建立散体顶煤初始煤岩分界面的力学模型并进行深入分析。结果表明,初始煤岩分界面斜率上小下大的根本原因是煤岩分界面上不同位置所受侧向压力不同,放煤步距和破碎成散体的直接顶厚度是控制初始煤岩分界面形态的重要因素。提出了破碎直接顶合理厚度的确定方法和计算公式,从而达到控制散体顶煤初始煤岩分界面形态使其利于后续移架放煤的目的。

切顶卸压自成巷开采工作面通风安全可靠性分析

为了研究柠条塔煤矿采用切顶卸压自成巷开采的工作面"一通三防"安全性,在分析切顶卸压自成巷核心理论、关键技术、核心材料、核心工艺、核心装备和巷道部署及通风特点基础上,结合试验工作面S1201-Ⅱ基本条件,分析了工作面通风系统、瓦斯、自然发火和粉尘的特征及威胁。分析结果表明:切顶卸压自成巷技术消除了煤柱引起的"松散三角空区",减少了采空区漏风通道,采用的"Z"型通风系统结构简单,能够降低上隅角灾害气体浓度;工作面及留巷内不存在瓦斯浓度超限威胁;切顶卸压自成巷技术消除了工作面之间煤柱,减少了采空区自然发火物质基础;采用切顶卸压自成巷技术开采的工作面产生粉尘地点和产尘量与传统长壁工作面开采工艺一致,不增加粉尘危害性。

锚拉支架支护散体顶板时拉杆的横向受力研究

通过试验室相似模拟试验,研究了锚拉支架支护散体顶板时拉杆的横向受力状态,依据试验结果并借助弹性地基梁理论对拉杆的横向位移和受力状态等进行了分析,建立了基于绳索理论的拉杆模型,求解得到了拉杆的变形轨迹方程、拉杆的拉力(张力)。

基于松动圈理论的复合顶板稳定性控制及应用

以晋华宫矿2105巷为研究背景,利用FLAC3D模拟了软弱层对顶板稳定性的影响,采用钻孔摄像实测了顶板松动圈厚度,基于松动圈支护理论设计了复合顶板稳定控制方案。现场应用结果表明,复合顶板支护效果良好。

大跨度切眼围岩稳定性分级及变形控制研究

以晋华宫矿402盘区8206综采面切眼为研究对象,提出了顶板离层率、围岩松动系数及顶板裂隙发育度3个围岩稳定性控制指标,分别对3个控制指标进行科学合理分级。借助3个控制指标分级,并结合矿井顶板的基本性质和特点,将切眼围岩控制支护难度划分为六级,通过运用计算和分级表判定8206切眼围岩支护难度为二级(难支护型)。提出了"三位一体"综合支护体系,并阐述了其控制方法和作用。对8206综采面切眼支护试验结果表明:"三位一体"综合支护体系对围岩控制效果显著,为矿井相似条件切眼围岩控制提供技术借鉴。