充填条件下复杂采空区围岩冒落规律与治理方案研究

复杂大型空区充填治理受限于矿山充填能力,治理现场常表现为“边充边冒”的情形,空区围岩冒落速度较大时,存在冒透地表的可能,对空区安全治理及矿山安全生产极为不利。以唐山某铁矿复杂冒落空区为工程背景,借助三维激光扫描技术对空区形态进行探测,并通过对比前三次探测结果分析了空区的扩展趋势。结合离散元软件3DEC建立复杂数值计算模型,用以演化模拟充填条件下空区围岩冒落过程,掌握空区充填与围岩冒落的时空演化特征,并提出空区分段充填治理方案。结果显示:冒落空区形成初期,边界在纵向与横向上均有扩展,此时空区治理的关键在于及时支撑冒落拱基以限制空区跨度增大,当充填至-210 m水平时,空区横向冒落范围锐减,表明空区充填体有效阻止了空区北侧围岩冒落,可将-210 m水平视为充填临界水平,据此提出的空区分段充填治理方案,可有效保障空区的安全治理和周边矿体的安全开采。

石膏矿采空区上覆岩层冒落规律与危险性评价

为对上覆岩层冒落的危险性进行有效评价,在工程实勘的基础上,将石膏矿上覆岩层的自然冒落作为一个逐级发展的过程来处理,并根据普氏平衡拱理论对各级拱形作出2点假定,即冒落拱顶部弧线为抛物线,矿柱按θ角剥蚀。提出以临界松散系数K作为其危险性评价因子,并根据所建立的一般冒落拱模型,分别推导得到条带矿柱及间隔点柱区域关于K的计算公式。最后,将该评价因子用于工程实际,实现对邵东石膏矿采空区的危险性分级。该评价体系,即可对石膏矿地表塌陷作出有效预测,也可对石膏矿地表危险程度进行合理分级。

西石门铁矿南区采空区的冒落规律分析

本文是以西石门铁矿南区采空区为研究对象 ,依据矿岩的点荷载强度测定与结构面调查 ,对岩体稳定性进行分级。指出南区采空区顶板冒落形式 ,一是以散体形式零星冒落 ,另一是批量冒落。通过对南区地表塌陷坑周围裂纹扩展与井下揭露岩体的观察 ,进一步研究分析采空区的冒落规律。

综放开采顶煤冒落规律相似模拟研究

通过综合机械化顶煤开采的相似材料模拟研究,论述顶煤处于散体状态时,随放项煤工作的进行,产生了脊背煤炭损失,底板落煤堆积损失,产生了矸石的混入,要增加煤炭的回收率,减少矸石的混入,应根据具体条件,确定合理的采放比,合理的放煤步距,控制好上覆煤,岩层的破坏、移动和冒落,以取得更好的经济效益。

含不稳定中矸厚煤层顶煤冒落规律及提高回收率的研究

在现场实测与实验室研究的基础上，分析了含不稳定中矸厚煤层悬移支架放顶煤开采的顶煤冒落规律，提出了提高顶煤及３ 上 煤残厚回收率的技术对策。

层状坚硬顶板冒落规律

介绍了通过现场实测所得到的层状坚硬顶板逐次冒落情况的实例图,以及工作面上、下两巷实测到的下沉速度与顶板冒落关系。

袁店一矿1021工作面顶板冒落规律及瓦斯抽采

瓦斯灾害事故是煤矿重要安全问题。为有效预防瓦斯超限引发的各类瓦斯灾害事故,通过进行相似性模型矿压试验模拟煤层顶板冒落规律,利用关键层理论,结合模型试验结果,总结采空区顶板冒落规律,进行工作面高位钻孔抽采参数优化设计。

对非正规采煤方法顶板冒落规律的探讨

本文对非正规采煤方法的几种顶板冒落规律、特点进行了分析，并对其进行了理论探讨。

基于钻孔法探测的隐伏采空区冒落规律研究

夏甸金矿-363 m水平以上采用分层充填采矿法开采,-363^-692 m水平采用无底柱分段崩落采矿法开采。无底柱分段崩落采矿法的持续开采,造成上覆岩层的不断移动及采空区体积的不断扩大。采用地表钻孔法与钻孔内摄像结合的方法探测得到采空区的冒落规律,并采用相似模拟试验直观地验证了该结论。冒落带的最高点约在-246 m水平,围岩冒落影响到地表的可能性较小,随着开采时围岩不断崩落填充,采空区的体积处于动态补充中,出现大规模采空区的可能性很小。

梅山铁矿安山岩型顶板冒落规律分析

根据梅山铁矿 1 970年开采以来的生产资料及在此期间与国内各科研单位合作的研究成果 ,全面分析了梅山铁矿安山岩型顶板冒落的状况 ,总结了梅山铁矿安山岩型顶板冒落 4个阶段的特征和基本规律。

基于现场监测数据的金属矿地下崩落法开采覆岩冒落规律研究

针对大红山铁矿地下主矿体无底柱崩落法开采的实际,借助“冒落拱”理论对覆岩自然冒落与持续冒落进行了判别。基于大红山铁矿覆岩冒落的巷道观测、钻孔探测数据,得到了该矿地下开采的覆岩冒落发展过程与规律。研究结果表明:随着地下主采区矿体被不断崩落采出,覆岩会发生自然冒落与持续冒落,并最终贯通地表。在首采480 m分段,且年平均出矿量为94万m^(3)的条件下,按照覆岩的半年冒落速率,可将覆岩冒落大致分为快速冒落阶段(每半年冒落高度为68.3 m)和匀低速冒落阶段(每半年冒落高度为28.65 m)。得到了大红山铁矿崩落法开采覆岩冒落至地表的滞后时间经验公式,可为大红山铁矿露天与地下联合开采动态优化时空开采顺序提供指导。

利用顶板冒落规律研究采空区自燃“三带”分布

针对浅埋煤层上覆岩层冒落强度较大、顶板破坏程度严重的现状,分析了顶板冒落规律与采空区自燃规律之间的相互关系.利用相似模拟试验研究了浅埋煤层工作面顶板冒落规律,同时在试验工作面采空区布置了测点,现场取样测定分析了推进过程中采空区气体含量分布规律.结果表明,工作面采空区0~120 m为自然堆积区,120~260 m为破碎堆积区,且距离工作面140~260 m范围内,采空区O2含量为18%~10%.利用两种方式得出的采空区自燃规律具有较好的一致性,从而确定出采空区自燃＂三带＂分布状况.研究结果为工作面采空区防灭火措施的制定提供了可靠依据.

下行通风瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术研究

采用RFPA2D数值模拟软件对东庞矿21101工作面煤层顶板冒落规律及裂隙特性进行了数值模拟,利用模拟结果分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。采用Fluent数值模拟软件对下行通风工作面采空区瓦斯运移及分布规律进行了模拟研究。在此基础上对21101工作面高位钻孔参数进行了优化设计,并对抽放效果进行了考察分析。验证了下行通风工作面瓦斯运移规律研究的准确性及高位钻孔设计的合理性。

基于Mathew稳定图的采场顶板持续冒落临界阀值研究

采场顶板的稳定性关系到矿山安全生产及经济效益,同时也是选择采矿方法和地压控制方法的主要依据之一。通过采场顶板冒落规律的研究,针对香炉山钨矿目前采空区特点及范围,运用Mathews稳定图法确定采空区顶板持续冒落水力半径,并由此反算得出不同采场跨度下的顶板临界暴露面积阀值,为矿山安全开采提供了重要的基础资料和依据。

基于板壳理论的采空区顶板稳定性分析及应用

金厂河铅锌铜多金属矿主采区矿石资源消耗过快,D采区为主要补给矿块,铅锌品位低,充填掘进工程量多,充填难度大、成本高。针对金厂河铅锌矿D采区现存问题,运用弹性理论建立板壳结构力学分析模型,研究采空区顶板经历两次冒落而趋于稳定,计算分析不同方案下的采空区顶板的初始冒落高度分别为11~38 m、26~58 m、41~87 m,后续稳定冒落高度可达1.5~2.0倍采空区跨度。同时,依据采场参数和松散体特性,分析冒落67~100 m即可自然挤压冒落拱底板。为防治地表错裂塌陷,提出及时废石充填空区挤压临时矿柱,增强矿柱支撑能力和限制空区大范围冒落。以此设计空场法、留矿柱空场法和空场适时充填不同开采方案,通过空区顶板初始冒落高度、矿柱承载数值、回收矿量对比,推荐空场适时充填方案可保证D采区安全开采。

采空区渗透率对瓦斯运移影响的模拟研究

根据计算流体力学基本理论,利用Fluent软件,对采空区渗透率为均匀分布、分段均匀分布、连续分布、"O"型连续分布4种不同分布情况下采空区瓦斯运移规律进行数值模拟。当渗透率均匀分布时采空区漏风较少,高浓度瓦斯分布靠近工作面;当渗透率分段均匀分布时,在采空区中有2条跳跃的瓦斯沟壑;当渗透率连续分布时,采空区漏风较多,高浓度瓦斯分布靠近采空区深部;当渗透率"O"型连续分布时,采空区漏风最多。结果表明,当渗透率不同分布情况下采空区漏风和瓦斯分布有很大差别。因此,为了得到更符合现场实际情况的瓦斯运移规律,在模拟采空区瓦斯运移规律时需要描述更能如实反映采空区煤岩冒落规律的渗透率分布。

利用采场覆岩裂隙研究优化采空区瓦斯抽放参数

为了在采空区顶板实施瓦斯抽放技术获得较高的瓦斯抽放效果,对采空区瓦斯治理方法进行了探讨.针对高位走向倾斜钻孔瓦斯抽放效果不稳定、钻孔有效利用率低、过钻场时瓦斯超限时有发生,提出利用高位近水平钻孔代替高位走向倾斜钻孔进行采空区瓦斯抽放.采用相似模拟试验、关键层理论分析和RFPA2D软件模拟研究采场上覆岩层中裂隙特征,分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律;寻找采场上覆岩层中裂隙位置和顶板瓦斯富集区;从而确定高位近水平钻孔的钻场高度、钻场间距、钻孔最佳布孔层位及与回风巷之间的平距、压茬距离等抽放工艺参数,为采空区高位瓦斯抽放钻孔的设计提供了理论依据.

沙曲矿软顶板条件采空区高浓度瓦斯形成机理研究

华晋焦煤沙曲矿是我国高瓦斯矿之一，综采工作面绝对瓦斯涌出量高达60m^3／min，14201工作面瓦斯涌出量更高，尾巷瓦斯浓度有时达到4％一5％。瓦斯问题严重威胁着工作面的安全生产。本文研究了沙曲矿软顶板的具体条件，揭示了软顶板冒落规律与瓦斯在采空区运移规律之间的关系，分析了沙曲矿14201工作面瓦斯涌出特点和规律，阐明了沙曲矿4^#煤层采空区高浓度瓦斯的形成过程和形成机理，为采空区瓦斯治理技术提供了科学依据。