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。

浅埋厚松散层薄基岩综采工作面开采覆岩切落体结构分析及应用

浅埋厚松散层薄基岩综采工作面开采覆岩破断失稳诱发的强压显现问题日益凸显,已对矿井安全及高效生产带来严重威胁。为此,以神东矿区22614工作面为工程背景,采用现场监测、相似试验与力学建模相结合的研究方法,分析其强矿压显现特征,揭示采动覆岩破断失稳诱因,构建覆岩破断结构力学模型,核定工作面液压支架工作阻力,并开展现场实例应用。结果表明:现场监测的工作面开采顶板平均破断步距为11.2 m,液压支架平均工作阻力为8450.1 kN,最大工作阻力为11857 kN;相似试验中,工作面开采老顶呈短悬臂岩梁剪切破断,断裂面贯通地表,覆岩滞后煤壁整体切落,平均垮落步距为12.5 m;通过建立浅埋厚松散层薄基岩综采工作面覆岩切落体结构平面力学模型,提出了覆岩切落体结构失稳判据,指明不稳定系数与覆岩切落角和液压支架承载力间的正相关关系;并给定了工作面液压支架工作阻力计算公式,算出了液压支架平均承载力为8364.22kN,与现场监测结果具有较好的一致性。该结果可为我国浅埋厚松散层薄基岩综采工作面支架选型和顶板控制提供重要的理论依据。

厚松散层薄基岩下煤柱留设类型转变研究

通过对鲍店煤矿八采区山西组主采3煤顶部基岩及第四系下组2个主要充水含水层富水性特征的分析,确定其转变为防砂煤柱留设是安全可行的。针对采区山西组主采3煤层较大部分存在分叉现象的实际情况,分别计算了3上煤层和3煤层的留设高度;3上煤层与3下煤层属于近距离煤层开采,在重复开采条件下计算了3下煤层留设高度。

厚松散层薄基岩下重复采动覆岩破坏高度综合研究

以鲍店煤矿83上01工作面3煤层分层开采为研究背景,采用经验公式和数值模拟的方法,对厚松散层薄基岩重复采动下的覆岩破坏高度进行了研究。根据开采技术条件和岩石力学参数,应用FLAC3D数值模拟软件,建立了数值计算模型,对上覆岩层随工作面开采引起的塑性区及应力分布特征进行了分析,确定了3上和3下煤层的"两带"高度,并与经验公式进行了对比验证。

厚松散层薄基岩条件下矿井顶板涌水致灾因素分析及预测研究

为研究厚松散层薄基岩条件下开采诱发矿井顶板涌水事故的各因素之间的相互关系,总结了厚松散层薄基岩条件下影响矿井顶板涌水量的11个因素。基于模糊数学隶属度及隶属函数对各因素进行了初步处理,构建了基于神经网络的顶板涌水量预测模型,对影响因素权重进行了敏感性排序,并结合现场数据对模型加以验证。研究结果表明,厚松散层薄基岩下开采诱发顶板涌水事故的主要因素是由开采方法的选取引起的一系列"连锁反应"与地层赋存特征共同作用的结果。其中,开采方法、开采高度、基岩厚度及水压是影响松散层下开采顶板涌水灾害的主要因素。经过现场实例验证,模型的准确性较高,预测结果与工程实际吻合较好。

Bayes判别法在厚松散层薄基岩条件下煤层顶板涌水等级预测中的应用

本文运用Bayes判别分析法对厚松散层薄基岩条件下煤层顶板涌水等级进行判别预测,选取含水层厚度、含水层富水性、含水层水压力、基岩厚度、隔水黏土层厚度、煤层倾角、采高、开采深度、工作面长度9个参数作为判别因子,进行模型判别分析,得到判别分析模型,并利用矿井实例对模型的准确性进行检验,预测结果与实际情况吻合,说明该预测判别分析模型可以运用于厚松散层薄基岩条件下煤层顶板涌水防治。

厚松散层薄基岩特厚煤层综放开采防塌煤柱研究

通过对厚松散层、薄基岩覆岩及其矿井水文地质特征的分析,采用相似模拟实验与数值模拟等手段研究了特厚煤层综放开采防塌煤柱的留设。研究结果表明,基岩风氧化带具有再生隔水能力,能有效抑制冒落带的发育高度,留设最大防塌煤岩柱的高度为16.9 m时,可以进行安全高效开采。

薄基岩厚松散层深部采场裂隙带几何特征及矿压分布的工作面效应

针对薄基岩厚松散层深部长工作面矿压显现规律状况,在压力拱假说、应力壳理论和普氏理论基础上建立采场裂隙带几何模型,推导出工作面覆岩裂隙带计算公式,结合数值模拟对几何模型及工作面覆岩裂隙带公式进行验证,并对工作面覆岩裂隙带高度及矿压显现程度的影响因素进行分析。结果表明:采场裂隙带几何模型较为合理,与采场上覆岩层裂隙带空间分布特征相一致;工作面覆岩裂隙带公式具有一定的适用性,可解释工作面方向上"抛物线"状的矿压显现规律;工作面覆岩裂隙带高度和矿压的比例系数最小值及变化率与工作面长度呈负相关,与采高及采深基本不相关;工作面覆岩裂隙带高度及矿压,强线性相关于采高、岩层硬度系数,弱相关于工作面长度和采深。

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。

司马矿薄基岩区顶板突水危险性数值模拟研究

为了研究司马矿薄基岩厚松散层特殊地质条件下的采动覆岩破坏、渗流等特性,评价发生顶板突水的危险性,建立了薄基岩厚松散层开采条件下的数值计算模型。采用理论分析、数值模拟和现场工程相结合的方法,利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics,研究了随工作面推进采场的变形、破坏、渗流和应力变化规律。结果表明:在司马矿薄基岩厚松散层这一特定的地质条件下,工作面涌水量、顶板破坏高度均随工作面推进不断增加并最终趋于稳定,当工作面推进到200 m时,顶板破坏高度约为80 m,工作面涌水量约为33 m3/min,与实测数据基本吻合;随着开采的进行,在采空区后方煤层的支承压力峰值位置几乎不变,在工作面前方形成的支承压力峰值极值点位置不断前移,应力集中系数约为2.0;在司马矿薄基岩区,在煤层采厚为5 m、基岩厚度为40 m的条件下,若顶板黏土层厚度大于40 m,将不会发生顶板突水。

改进Logistic函数模型在地表下沉预计中的应用

为了精确预计薄基岩厚松散层浅埋煤层开采引起的地表下沉,针对Logistic函数模型在浅埋煤层开采地表下沉预计应用中存在预计精度不高的缺陷,提出了Logistic函数模型的改进方法,得出了预计薄基岩厚松散层浅埋煤层开采引起地表下沉的表达式。工程实际应用结果表明:Logistic函数模型地表下沉预计值最大残差由改进前的340.2 mm减小至改进后的65.2 mm,且相对误差由原来的大于10%减少至10%以下,改进后的Logistic函数模型预计精度更高。

上湾煤矿12207工作面防治水措施评价

针对上湾煤矿12207工作面薄基岩厚松散含水层的水文地质特点,在工作面回采前采取了地面注浆加固、井下疏放水及水文地质补勘等工作,并对工作面正常涌水量和最大涌水量进行了预计,配备了相应的排水系统,确保工作面安全回采。

郭屯矿2301工作面裂隙发育规律与现场探测

近年来,矿产资源需求日益增加,我国东部薄冲积层地区的能源已逐步开采完毕,大多数矿井已开始回采埋深400m^600m特厚松散层下的矿产资源,以缓解能源供应不足的局面。由于开发条件的复杂性,整体的开采难度相对较大。一些薄基岩厚松散层综放工作面的裂隙发育研究导水裂隙带发育高度(“两带”)不仅为水体下安全开采、实现保水开采提供一定的科学依据,而且对提高矿企开采上限、增加矿井储量、延长矿井服务年限、提高经济效益具有重要意义。为保障开采作业的安全、高效进行,相关开发人员必须要充分加强对裂隙发育规律的分析与探测。基于此,本文以郭屯矿2301工作面为例,探讨了其裂隙发育规律,并提出了相应的现场探测方案,对实际的开采作业有着一定的指导价值。

哈拉沟煤矿22402工作面初采期溃水溃沙机理及防治技术

结合哈拉沟煤矿22402工作面初采期煤层覆岩结构特征,对该工作面溃水溃沙事故的原因进行了分析,并提出了对应的防治措施。结果表明,22402工作面初采期煤层覆岩属单一关键层结构,关键层破断发生滑落失稳导致其上覆岩层整体断裂下沉,导水裂隙带导通了含水层与工作面,含水层水带动其上部沙粒溃入工作面而发生溃水溃沙事故。据此从开采前、开采期间和事故应急抢救3个方面,提出了工作面溃水溃沙事故的防治技术。