破碎顶板垮塌采场胶结充填治理

针对金厂河多金属矿一步骤破碎顶板垮塌治理难题,采用三维激光扫描的方式,探明了采场顶板垮落形态特征,构建了破碎顶板垮塌采场三维可视化模型。通过对金厂河矿胶结充填体强度需求的理论计算,设计一步骤胶结充填体整体强度为3.0 MPa。基于充填料浆配比试验、扩展度试验和流变试验,综合确定充填工艺参数为:料浆质量浓度为68%~72%,灰砂比为1∶8。结合21#采场三维空区模型和形态,合理布置了充填挡墙和充填下料工程,进而保障了破碎顶板垮塌采场胶结充填体的稳定性。

不同结构顶板垮落带及采空区孔隙率分布规律研究

【目的】垮落带直覆下采煤破碎顶板注浆改造工程与采空区垮落带密切相关,故准确掌握煤层开采垮落带形成特征以及其孔隙率分布规律对于合理确定注浆量及注浆范围具有重要意义。【方法】基于FLAC3D软件通过建立模型以及选取合适的边界条件与参数对单、双煤层垮落带和孔隙率分布规律进行研究。【结果】四种情况下的垮落带发育形状均呈“圆拱形”,四周低且向中部平缓过渡;采空区各类型岩层顶板下沉量分布呈“碗形”,四周下沉量较小,中部下沉量达到最大;四种情况下的采空区垮落带孔隙率分布均呈“平底锅形”,采空区四壁孔隙率值较大,中部孔隙率值较小,且从四壁向中变化较快;在四种顶板结构下,孔隙率最大值均在采空区四壁。【结论】研究成果为运用FLAC3D软件在模拟不同覆岩结构下的垮落带形成特征及孔隙率的分布规律提供了参考。

白家庄煤矿垮落法残采区上行开采相似模拟实验研究

针对白家庄煤矿垮落法残采区上覆煤层开采问题,通过室内相似模拟实验研究发现,受两次采动影响,上行开采层间岩层出现了裂隙产生、扩展甚至贯通的过程,导致其层间岩层发生了结构性变化。掌握了垮落法残采区上行开采层间岩层的应力传递规律,再现了垮落法残采区上行开采层间岩层受两层煤开采共同影响作用下的移动变形全过程和岩层结构演化过程,揭示了垮落法残采区上行开采层间岩层存在块体梁-半拱结构控制层的结构机理与其力学特性。

垮落法残采区上行综采技术条件判定理论及方法

针对垮落法残采区上方遗弃煤层综采问题,分析了现有上行开采可行性判定方法的不足,从层间岩层结构的角度,提出垮落法残采区上行综采存在层间岩层控制层的思想,并给出了控制层的具体判别方法。充分考虑上下煤层开采对控制层的影响,根据上行综采底板岩层不同区域受影响程度及其变形形态的不同,划分了上部煤层直接底板变形盆地中央区与四周区,并分别给出了中央区与四周区上行综采可行性的判定公式,形成了垮落法残采区上行综采可行性判定理论及方法。用本文提出的方法判定白家庄煤矿垮落法残采区6号煤层上行综采可行,经工业试验检验,矿压显现不明显,开采情况正常。

采空垮落区瓦斯非线性渗流-扩散模型及其求解

根据高强度快速推进条件下大空间采空垮落区瓦斯运移的特点,按照渗流力学理论,将采空区视为连续的渗流空间,瓦斯在采空区实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程,通风风流流动状态是由工作面湍流向采空区深部层流的过渡状态.运用质量守恒定律和非线性渗流方程,提出基于Fick扩散定律和Brinkman方程的瓦斯扩散-通风对流运移模型,综合考虑了流体压力梯度和动能作用,比较适合采空垮落区的风流运动和瓦斯对流扩散规律.通过数值求解,研究采煤工作面采空垮落区内瓦斯运移的作用机理.

采空区边缘煤层顶板的断裂与垮落探查

在上阶段采空区内的综放面上风巷中,论文采用巷探和钻探的方法,对采空区边缘附近煤层顶板的断裂、垮落与沉降形态进行探查,获得了在具体的地质、采矿条件下煤层回采后采空区边缘附近煤层顶板断裂、垮落的实际资料,包括顶板岩层的断裂线位置、断裂高度、断裂角以及沿煤层倾斜方向顶板岩层的垮落形态等数据。

大红山铁矿采场垮塌区的处理

大红山铁矿的深部采区,由于复杂的地质条件,加之无底柱分段崩落法频繁的爆破,进路、联道片帮冒顶时有发生。420分段局部地段出现了严重的大面积垮塌,对采矿生产的顺利进行造成了严重的影响,结合采场现状及崩落法采矿的技术特点,采取合理的措施处理垮塌区,既降低了垮塌区域的处理费用,又保证了采矿生产的顺利进行。

综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律研究

为确保多伦协鑫煤矿综放回采工作面不受上覆第三系含水层影响,确定留设安全煤(岩)柱的合理厚度,须掌握综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律。基于覆岩破坏高度现场实测结果,结合实验室相似材料模拟试验,得出了综放开采条件下白垩系覆岩破坏"两带"高度与采高之间的比例关系,取垮采比5.61,裂采比12.21,作为7号煤上分层综放开采条件下合理留设安全煤(岩)柱的数值依据。经过与开采条件相似矿井的覆岩破坏相关数据对比分析,认为白垩系岩层覆岩破坏具有裂采比较小、垮采比较大的特点,符合软弱类型覆岩的破坏规律。

半固结砂岩含水层下综放开采“两带”高度实测研究

以沙吉海煤矿首采工作面B10煤层上覆岩层为研究对象,通过现场钻探的方法对B10煤层开采后的覆岩垮落带和裂隙带发育高度进行了实测,揭示了该区域覆岩在综放开采条件下的破坏规律并对其成因进行了分析,验证了矿井目前防治水技术方案的可行性,为类似开采技术条件的矿井在防治水、矿压管理等方面提供了依据。

东河矿2201工作面开采后覆岩破坏范围

工作面开采后的覆岩裂隙带范围对矿井水害防治至关重要。为分析东河煤矿工作面推进不同距离时的覆岩垮落带和裂隙带高度,本文采用FLAC3D软件,通过数值模拟的方法对工作面推进过程中的垮落带和导水裂隙带高度进行模拟分析,得出了不同推进距离时覆岩的导水裂隙带高度和垮落带高度,以及裂采比和垮采比。工作面推进至400 m以后导水裂隙带高度稳定在97 m,裂采比稳定在9.7,垮落带高度稳定在21 m,垮采比稳定在2.3。

安庆铜矿深部破碎复杂矿柱回采研究

安庆铜矿马头山矿体存在较为破碎复杂的特征,在一步骤回采过程中,部分采场发生了大面积的垮塌,导致采空区直接采用废石充填,同时垮塌边界不明确,给二步骤矿柱回采带来了严重的困难和安全隐患,针对22#P采场复杂的赋存特征,提出了一种留矿柱和矿壁的上向水平分层充填采矿法,经实践结果表明,该采矿方法能够很好的适应类似条件的采场回采,提高了残矿回收的效率,保证了矿山矿产资源的高效回收和企业的生产能力,也为相似条件的采场回采提供了良好的参考作用。

煤矿残采区上行开采技术基础研究

在目前我国有许多生产矿井中,在工作面采空区上方遗留了很多还可以开采的煤层,利用科学合理的方法和技术回收这部分的煤炭资源,这对我国经济实现可持续发展有着很重要的作用,并且也符合我国倡导的建设节约型社会的要求。本文从结构的角度出发,考虑上下煤层开采对层间岩层的共同作用影响,对层间岩层的结构形式、结构机理等进行了详细的研究。

煤矿残采区上行开采技术基础研究

在目前我国有许多生产矿井中，在工作面采空区上方遗留了很多还可以开采的煤层，利用科学合理的方法和技术回收这部分的煤炭资源，这对我国经济实现可持续发展有着很重要的作用，并且也符合我国倡导的建设节约型社会的要求。本文从结构的角度出发，考虑上下煤层开采对层间岩层的共同作用影响，对层间岩层的结构形式、结构机理等进行了详细的研究。

韩家湾煤矿浅埋近距离煤层群覆岩破坏规律研究

为研究浅埋深、近距离煤层群条件下的覆岩破坏规律,以韩家湾煤矿214201工作面为背景,开展了覆岩地面钻孔、漏失量观测法实测、相似材料模拟研究工作。经对实测数据整理,分析了该地质采矿条件下的覆岩破坏特征,覆岩"两带"发育高度、岩层破断角等。实测得到仅采3^(-1)煤非充分采动的垮采比为6.5、仅采4^(-2)煤垮采比为7.3;相似材料模拟顺序开采2^(-2)煤垮采比为6.0,3^(-1)煤垮采比为6.8,4^(-2)煤垮采比为5.8;2^(-2)煤岩层破断角为59.5°~69°,3^(-1)煤岩层破断角为66°~71°,4^(-2)煤岩层破断角为57°~68°;2^(-2)煤初次来压步距45m,周期来压步距为11~17m;4^(-2)煤初次来压步距为63m,周期来压步距为13~21m。研究表明:韩家湾煤矿浅埋深、近距离煤层群开采条件下,上覆岩层只发育有"两带",下部煤层垮采比降低、上煤层垮采比升高,下部岩层破断角降低、周期来压步距增大的特征。

厚松散层薄基岩条件覆岩破坏特征综合研究

为了合理留设海孜煤矿浅部工作面的露头安全保护煤（岩）柱,从而解放大量浅部压煤,采用相似材料模拟试验、数值模拟分析、经验公式计算及现场实测4种方法对深厚松散含水层下覆岩破坏特征进行综合分析,建立了一整套适合研究煤矿覆岩破坏的技术体系。结果表明：理论预测值与现场实测值基本一致,垮采比为3.30-4.17,裂采比为13.44-15.83。并且相似模拟重点反映了煤层开采时覆岩破坏特征和规律;数值模拟获取了上覆岩层垮落过程中的物理力学场的变化;经验公式法则可作为参考;而地面钻孔实测获得的＂两带＂高度精度较高,它们之间相互补充验证,最终确定海孜煤矿西部井地质条件下的垮采比为3.50,裂采比为14.75。

采空区垮落岩体空隙储水分形计算及应用研究

为了计算采空区垮落岩体空隙储水量,引入分形理论对陕北榆神府煤田采空区垮落岩体储水空隙相关参数展开研究。基于采空区垮落岩体空隙分形维数测定数据,选用Menger海绵分形模型建立采空区垮落岩体空隙结构模型,推导采空区垮落岩体空隙率和残余碎胀系数公式,计算采空区垮落岩体空隙储水量,并以神南矿区某矿32301面为工程背景进行现场应用研究。研究结果表明:采空区垮落岩体空隙分形维数为2.93,储水性能良好。分形计算最大储水量为3 848 231.93 m3,与采空区垮落岩体空隙实际储水量较为一致。利用分形方法计算采空区垮落岩体空隙储水量是可行的,对于干旱–半干旱矿区有效利用有限水资源具有重要的现实意义。

江西省某钨矿采场垮塌事故的救援及分析

2012年4月12日,江西省某钨矿发生一起垮塌事故,造成1人被困。事故发生后,安全生产监管部门、矿山企业和救援队伍积极参与事故救援,救援人员通过灾区侦察、决策指挥、大量放矿和科学营救等措施,历时近30 h终于将被困人员成功救出。救援决策措施科学正确、救援装备得到充分发挥和情绪干预机制有效运用是本起事故救援成功的关键,值得借鉴。

近厚松散含水层下综放覆岩破坏特征及安全开采分析

为研究距厚松散含水层较近的煤层综放开采覆岩的破坏特征,分析综放工作面开采的安全性,先对区域上覆地层的工程地质及水文地质特征进行了分析,并采用UDEC4.0数值模拟软件,分析了不同基岩厚度条件下综放开采覆岩变形破坏特征。研究结果表明,底部松散含水层富水性弱,补给条件差,可留设防砂煤柱;综放开采时,基岩厚度变化对工作面开采覆岩的移动变形破坏影响显著,垮采比为3.55,当其厚度小于40.4 m时,易引发压架及突水溃砂事故。

厚松散层综放开采覆岩破坏发育规律研究

为了确保朱仙庄煤矿综放工作面在回采过程中不受上覆含水层的影响,尽可能提高工作面的开采上限,合理留设安全煤(岩)柱厚度,采用地面钻孔观测法、井下网络并行电法仪探测法以及数值模拟,对厚松散层综放开采覆岩破坏高度发育规律进行研究。结果表明:地面钻孔实测垮采比为4.14,裂采比为9.74,与电法探测结果相近;同一煤层开采后垮采比和裂采比也有一定的变化,一般随着采高的增大而出现小幅度的增大;随着工作面的推进,覆岩破坏由下而上逐渐发展,最大主应力中拉应力的等值线由"拱形"变为"马鞍形",导水裂缝带在在煤壁前方和工作面后方发育最高,需要重点防范其波及到上方的含水层。

基于Salamon模型的采空区应力响应特征及区段煤柱合理留设宽度研究

针对临空巷道大变形及控制难题,以陕北某矿5煤两相邻工作面开采为研究背景,提出了通过优化区段煤柱留设宽度来减小巷道变形的方法。综合采用理论分析和数值模拟,研究了不同区段煤柱宽度下采空区应力分布特征及中部应力恢复区宽度,区段煤柱载荷分布形态及演化特征,并结合区段煤柱弹塑性演化规律,确定区段煤柱合理留设宽度。结果表明:(1)双面开采后,首采工作面采空区Salamon单元垂直应力呈不对称“马鞍形”分布,且随着区段煤柱宽度的增加,应力峰值从5.8 MPa逐步减小至3.9 MPa,采空区应力恢复区宽度从187 m缩减至162 m;而临空工作面采空区Salamon单元采空区垂直应力呈“尖顶拱形”分布,峰值及中部应力恢复区宽度变化不大;(2)随着区段煤柱宽度的增加,其垂直应力分布形态由“拱形”逐步演化为“马鞍形”,应力峰值由37.19 MPa逐步减小至28.32 MPa,垂直应力趋于均匀化,并以弹性核区占比40%作为煤柱临界失稳判别指标,确定区段煤柱的合理宽度为20 m,与理论计算结果基本一致。