西部矿区首采工作面主控岩层见方破断诱发动压风险研究

针对西部矿区首采工作面见方期间覆岩破断诱发动压问题,利用理论分析方法,通过分析见方区域主控岩层破断概率及见方破断形成的动压力,研究了不同宽度工作面见方区域发生动压的风险。结果表明:西部矿区不同埋深矿井赋存的主控岩层数目不同,各主控岩层破断准距符合随机、均匀分布,且均具有见方破断的可能性,宽度为100、200、300 m的首采工作面主控岩层发生见方破断的概率分别为18.2%、9.1%、6.1%;由损失期望值法发现,随着工作面宽度的增加,见方诱发动压风险增大,并认为需加强西部矿区首采工作面见方动压防护工作,提出了调斜工作面、加强支护及高位定向水力致裂相关措施。

互层岩体台阶爆破主控岩层的判别方法

互层岩体台阶爆破中力学差异性较大的岩层影响了炸药能量的均匀分布,为了快速确定影响爆破效果的主控岩层的位置及台阶整体炸药单耗,采用数值分析的方式探讨了主控岩层对炸药能量分布特征的影响规律,实验结果表明:采用连续装药结构时力学差异性较大的夹层处质点运动速度更为集中,而间隔装药可改善台阶内速度场的分布均匀程度;由最小抵抗线原理分析发现主控岩层的厚度和力学性质是影响炸药能量传递方向的主要因素;在此基础上结合波阻抗原理,构建了考虑台阶岩体整体力学特性及各岩层局部工程特征的能耗分级体系,通过现场测试取得了良好的应用效果,验证了该方法的可行性,可为互层岩体台阶爆破设计确定合理炸药单耗量和精准设计装药结构提供科学依据。

底板岩层冲击倾向性分类及指数测定方法

底板型冲击是冲击地压灾害的显现方式之一,明确底板内在冲击属性可以更好地评估底板型冲击危险性,指导底板型冲击地压灾害防治。在参照顶板岩层冲击倾向性分类及指数测定方法基础上,通过简化简支梁受力模型,借助小变形位移相等、岩梁长度相等方法,将底板岩层受力作用等效为均布载荷,基于薄板理论推导临界应力表达式,确定底板主控岩层位置和弯曲变形岩层层数,计算底板岩层弯曲能量指数,判断底板岩冲击倾向性,基于此建立底板岩层冲击倾向性分类和鉴定流程;以义马矿区跃进煤矿为例对该方法进行了验证,应用结果表明跃进煤矿2-1煤底板岩层的冲击倾向性由弱变强,更符合结合现场实际情况,证明了该方法的合理性和可行性。

坚硬主控覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度机制研究

煤矿顶板水害防控与水资源保护的核心是控制导水裂缝带发育高度,降低煤层开采对上覆含水层扰动。基于覆岩破坏控制技术和顶板预裂弱化控制矿山压力显现方面研究现状,提出通过主动预裂弱化坚硬主控岩层,在不影响开采效率和资源回收率的情况下控制采动导水裂缝带发育高度的低损害开采技术构想。采用相似模拟,理论分析和数值模拟分析相结合的研究方法探究预裂弱化坚硬主控岩层控制导水裂缝带发育高度作用机制,并根据数值模拟结果提出含水层下坚硬覆岩预裂层位确定方法。研究结果表明:坚硬岩层相较于软弱岩层采动破断块度较大,采动破坏后整齐堆积于采空区,采动破坏膨胀量较小;不同层位坚硬岩层预裂弱化条件下采动响应存在显著差异,因此预裂层位选择将直接决定预裂弱化控制导水裂缝带高度效果;数值模拟结果显示中位岩层预裂和中、低位岩层同时预裂时导水裂缝带发育高度控制效果较好。研究成果为含水层下煤炭资源安全、高效和绿色开采提供了新的技术途径。