近距离煤层重复采动覆岩破坏规律及“两带”发育高度分析

为研究近距离煤层重复采动下覆岩破坏规律与“两带”发育高度,预防工作面开采过程中由导水漏风通道引起的工作面顶板漏水、采空区自燃等各种安全事故,以鄂尔多斯市某煤矿为工程背景,采用井下窥视法和数值模拟对近距离煤层开采后覆岩破坏规律以及“两带”发育高度进行分析,揭示了规律形成的原因。研究结果表明:在近距离煤层重复采动影响下,“两带”发育高度远超过上煤层开采,下煤层推进80 m时裂隙带最大发育高度为88 m,与地表贯通形成导水漏风通道;初次采动与重复采动时的裂采比分别为19.33、29.33;裂隙带的发育呈台阶式上升,阶段间的变化表现为激跳形式;覆岩的破坏表现为“拱形→帽形→马鞍形→外O内蝶形”;数值模拟及拟合公式所预测的“两带”发育高度与实测值之间误差率为1%左右,验证了预测的准确性,可为相似工作面的开采以及相似工程提供借鉴。

采场“两带”发育高度经验计算与实测验证

针对海湾煤矿42211综采工作面上覆顶板和遗留的其他矿井3-1煤采空区可能对该工作面正常生产活动产生影响,需要准确探查该区域采场上覆顶板“两带”发育高度的范围,从而对顶板隐蔽致灾因素进行探查和有效防治。以42211工作面为例,通过将经验公式推导得到的“两带”发育高度和井下仰斜钻孔观测装置得到的实测数据进行对比和相互印证,最终取得了较为接近的结果,说明利用井下仰斜钻孔观测的方法,能够得到工作面“两带”发育高度的准确数据,为类似的工作面实测“两带”发育高度提供了可行性研究方法。

海湾煤矿“两带”发育高度数值模拟计算

【目的】研究海湾煤矿42211工作面顶板垮落带及导水裂隙带的发育规律,探查其对工作面回采的影响范围。【方法】在经验公式推导计算的基础上,运用FLAC3D数值模拟软件,模拟不同推进距离下垂直应力分布和拉应力场分布下的覆岩“两带”高度变化规律。【结果】通过FLAC3D数值模拟得出42211工作面的“两带”发育高度。【结论】数值模拟结果和经验公式的计算结果接近,研究成果可以为此类工作面实测“两带”发育高度提供参考。

采煤工作面覆岩“两带”发育高度探测研究

煤层开采后,覆岩发生变形、移动和破坏并形成“两带”(垮落带、导水裂缝带)。当“两带”沟通上部含水层时,将使沟通的含水层间发生密切的水力联系,对煤矿的开采造成较大影响。该文以宁夏银星一井111211工作面为研究对象,通过钻探取芯、钻孔冲洗液消耗量观测、钻孔彩色电视影像实测及采用现行规范公式计算验证等手段和方法,研究十二煤层采空条件下覆岩的变形及破坏规律,确定十二煤层“两带”发育高度。研究结果表明,十二煤层采空后的导水裂缝带高度为53.35 m,裂采比15.69∶1。垮落带高度为12.79 m,垮采比3.76∶1。探测研究成果,对采掘工作面充水水源的辨识、上覆含水层对工作面充水影响的评估、防隔水煤(岩)柱设计及采煤工作面顶板水患灾害防治提供依据和指导,实现水体下安全生产,提高煤矿生产能力和安全生产管理水平有着重要的意义。

大采高综采工作面“两带”发育规律研究

针对现有两带发育高度预测方法的局限性,以郭屯煤矿3301工作面为例,采用FLAC^(3D)数值模拟软件对大采高综采工作面导水裂隙带发育形态和高度进行模拟计算,通过经验公式计算预测了导水裂隙带的高度和发育形态,运用井下导高观测仪现场实测了导水裂隙带发育高度,得到了导水裂隙带发育高度和发育形状的规律,揭示了大采高工作面“两带”发育规律。研究结果表明:基岩“上软下硬”的组合结构对裂缝发育有较强的抑制作用,“两带”高度明显偏小于经验公式的计算数值,对类似条件下煤层安全开采和防治水工作具有很好的指导意义。

特厚煤层第一分层综放开采覆岩“两带”高度研究

为研究特厚煤层综放工作面开采“两带”高度,以8514工作面为研究对象,采用理论分析(类比法与经验公式法)与工程实测(钻孔取心法、冲洗液消耗量测试法与钻孔窥视法)的方法,分析特厚煤层上分层覆岩裂隙发育特征。结果表明,工作面导水裂缝带最大发育高度152.92 m,裂采比12.23;垮落带高度87.21 m,垮采比6.98。基于导水裂缝带发育高度与地层相对位置的关系,明确了延安组二、三段是“两带”发育的主要层位;该层位具备形成离层空间的条件,需提前做好探放水工作。

提高开采上限条件下“两带”高度探查研究

计算和确定顶板采动破坏变化过程中地球物理参数变化情况,探测采动破坏高度,分析顶板破坏及发育规律,可为煤矿工作面顶板水患灾害的防治提供依据。通过开展7201工作面顶板采动破坏数据的连续监测,分析、确定煤层顶板采动破坏的时空演化规律,确定“两带”发育高度。

急倾斜煤层开采顶板岩层“两带”发育形态研究

在理论分析急倾斜煤层开采过程中覆岩破坏形态特征的基础上,以新集三矿1100307工作面开采为背景,运用FLAC3D软件模拟煤矿开采引起的煤层顶板覆岩运移过程,并结合该工作面电法探测结果,确定"两带"发育特征。"两带"发育总体上呈似倒"厂"型形态,覆岩破坏的范围主要位于在采空区的上山方向的底端,直接顶岩层被剪断或顺层滑落,采空区被充填形成"砌体拱"结构。

安山煤矿超长工作面安全开采及长度优化设计

基于安山煤矿5-1煤层工作面布置存在的安全和技术问题,以“技术上可行、经济上合理、安全上可靠”为基本原则,采用理论分析、3DEC三维数值模拟研究方法,分析了考虑工作面长度尺度效应的两带发育规律,并结合现场实际对比分析不同工作面布置所需工作量,得出了工作面布置合理面宽。结果表明:5-1煤层冒落带高度、裂隙带高度均小于煤层间距,随着工作面面宽的延长而增大,所需要的工作阻力越大,工作面布置面宽不宜过长。400m所需的工程量相对300m、450m工作面布置较少,受断层影响较少。采用400m工作面布置较以往270m工作面创造经济效益1.97亿元,进一步论证了工作面面宽400m的合理性。

基于FLAC^(3D)的煤层开采覆岩破坏特征研究

本文分析了祁东煤矿7131工作面工程地质特征,建立工作面的三维地质模型;根据工作面实测岩体力学参数及实际边界条件,利用FLAC3D软件对煤层开采引起的上覆岩体运移变形破坏特征进行了数值模拟;通过分析由此引起的塑性破坏、应力场变化、位移场量级变化,讨论了工作面上覆岩体的"两带"发育范围、破坏形式及变形特征。

巨厚砂岩含水层综放开采防治水技术研究与应用

在中西部地区煤矿开采中,顶板砂岩含水在水害防治中占主要因素,由于综放开采技术开采强度大、顶板砂岩含水层富水性强等特点,采用经验公式很难准确计算导水裂隙带高度,为查明工作面回采“两带”发育高度及涌水量变化规律,孟村矿采用实测法确定了“两带”发育高度,并采取“探、防、疏、排、监”综合防治水措施,实现了矿井“零水害”,也为类似条件矿井防治水工作提供了参考依据。

电震耦合监测技术在赵固一矿放顶煤工作面的应用

2018年9月新颁布的《煤矿防治水细则》第九条提出了水文地质类型复杂矿井开展电法与微震耦合的水害监测预警要求,高精度的电法与微震耦合监测以及智能预警是煤矿水害监测预警技术的主要发展趋势。针对赵固一矿地质构造复杂、冲积层厚、顶板基岩薄等典型地质条件特征,煤层开采前及其开采过程中都需要采取相应的科学防治水措施,以杜绝重大水害事故的发生。