薄基岩浅埋煤层综采工作面矿压规律及围岩控制研究

通过对大柳塔22614薄基岩浅埋深综采工作面的矿压实测研究,对其矿压显现特征及来压规律进行了详细的分析,并对支架对工作面的适应性做了评价。得出如下结论:周期来压步距随基岩厚度增大而增大,来压强度随基岩厚度增大而减小,基岩变厚区比基岩变薄区来压步距大、来压强度大,9000kN支架基本符合该工作面开采要求等。

薄基岩浅埋煤层覆岩破坏移动演化规律研究

以榆阳煤矿为研究基地,进行了地下水动力学参数、覆岩力学组合结构特征与基岩风化带的阻隔水特性试验。结果表明,风积沙层底部为强含水层;主采煤层上覆覆岩泥岩强度高于砂岩;砂岩孔隙率高,含水率大,抗压、抗拉强度比值高;泥岩和砂岩的黏土矿物含量低、具有典型的脆性易裂、抗扰动能力差和再生隔水能力弱等新的破坏移动特性,并通过多因素拟合,确立了薄基岩浅埋煤层覆岩采动破坏"两带"高度的动态变化特征,提出了长壁工作面开采防止突水溃砂的调控技术,成功应用于榆阳煤矿并实现绿色保水开采,为陕北榆神大煤田薄基岩浅埋煤层进一步推广高效开采技术和保护生态环境实现绿色保水开采奠定了基础。

薄基岩浅埋大断面煤巷锚杆支护技术

榆阳煤矿1307面构造简单,属典型的薄基岩浅埋煤层。风机巷围岩,具有“煤层强度高,承载能力强;顶底岩层孔隙率大、含水量高、强度较低、粘性矿物含量少”等显著特点,根据组合梁拱和松动圈理论,优化确定采用高强预应力长锚杆、大间排距的支护设计理念,既保证了巷道的稳定,减少维护工程量,又取得了降低支护成本、减少汽车运输事故等技术经济效果,为该矿全面推广煤巷锚杆支护技术奠定了基础。

薄基岩浅埋煤层覆岩破坏移动规律研究

系统地进行了地下水动力学参数、覆岩力学组合结构特征与基岩风化带的阻隔水特性试验。结果表明:风积沙层底部含水层为强含水层;主采煤层上覆覆岩泥岩强度高于砂岩;砂岩孔隙率高、含水量大,抗压抗拉强度比值高;泥岩和砂岩的粘土矿物含量均低。具有典型的脆性易裂、抗扰动能力差和再生隔水能力弱等新的破坏移动特性。并通过多因素拟合确立了薄基岩浅埋煤层覆岩采动破坏"两带"高度的动态变化特征,提出了长壁工作面开采防止突水溃砂的调控技术,成功应用于榆阳煤矿并实现绿色保水开采。为陕北榆神大煤田薄基岩浅埋煤层进一步推广高效开采技术和保护生态环境实现绿色保水开采奠定了基础。

复杂地形区薄基岩浅埋煤层防治砂层水技术研究

新良友煤业公司主采的3#煤层属于复杂地形区薄基岩浅埋煤层,在开采过程中面临的防治水问题比较突出。文章通过对该公司首采工作面3101工作面上覆岩层结构分析,采用地表裂隙充填以及其他综合防治水措施,确保了首采工作面的安全生产,为该公司3#煤层其他工作面开采的防治砂层水工作提供了理论依据。

基岩浅埋的软土地基中基础处理方法的探讨

21世纪,城市化建设进程的加快使我国建筑行业取得了迅猛发展。但由于我国地理环境的复杂性,在我国珠江三角洲地区、渤海湾以及长江三角洲地区等地存在大面积的软土,有的地区在软土地基的基础上还存在基岩浅埋的状况,在这个对建筑质量要求日益提高的时代,对基岩浅埋的软土地基这一特殊地基进行基础处理从而加固地基,保证建筑质量成为建筑施工过程中至关重要的一个环节。本文从软土地基入手,分析了软土的特征以及软土地基进行基础处理的必要性,探讨了软土地基在基岩浅埋情况下的具体基础处理方法,以期能够确保基岩浅埋的软土地基质量,进而保证建筑物的质量,促进建筑行业的可持续发展。

转龙湾矿浅埋薄基岩厚煤层双巷掘进巷间煤柱合理尺寸研究

鄂尔多斯矿区浅埋薄基岩厚煤层工作面双巷掘进普遍采用19~30 m大煤柱护巷,煤炭资源损失严重。为确定转龙湾矿厚煤层23205工作面双巷掘进巷间煤柱合理尺寸,通过极限平衡理论分析得出合理最小煤柱宽度为11.38~20.94 m;采用FLAC^(3D)数值模拟分析了不同巷间煤柱宽度双巷掘进围岩应力、塑性区及位移分布演化规律。研究表明,转龙湾矿23205工作面巷间煤柱宽度最小合理尺寸为14 m左右,实际采用13.8 m巷间煤柱,实践表明巷道维护效果良好。

基岩浅埋条件下的钢板桩围堰设计与施工

为解决基岩浅埋条件下的钢板桩设计及施工问题,本文结合某钢板桩围堰工程,建立空间有限元模型对各工况下钢板桩围堰的受力和变形特性进行了分析计算,对钢板桩围堰施工的关键问题进行了分析探讨。结果表明,该围堰结构应力及变形均满足要求,施工处理措施有效,保证了施工安全,对今后类似工程具有一定的借鉴价值。

浅埋薄基岩工作面水砂溃涌通道形成机理

为了研究浅埋薄基岩工作面溃水溃砂致灾原因,采用现场实测、理论分析、相似模拟等方法研究了工作面切顶压架导致基岩裂隙导通工作面与含水松散层的发生机理。建立了覆岩组合承载结构模型,论证了“主控层-软弱层”组合承载结构模型在神东矿区浅埋薄基岩工作面覆岩破断过程中的适用性与合理性,通过组合承载结构模型对神东矿区浅埋薄基岩工作面覆岩组合结构稳定性进行了分析并推导了覆岩组合结构滑落失稳判据,揭示了冲击荷载形成条件并给出了最大冲击荷载计算方法。利用相似材料模拟实验开展了基载比分别为0.625,0.750,0.875,1.125四种工况的相似模拟实验,研究不同“基载比”条件下覆岩结构破坏规律,实验结果表明基载比对主控岩层破断步距的影响方面:初次来压前4类工况中直接顶均发生初次破断冒落,当基载比为0.875~1.150时,直接顶初垮步距及冒落厚度增幅减小;当基载比为0.750~1.125时,初次来压步距呈现增大趋势,直接顶冒落厚度呈现减小趋势;当基载比由0.625增加至1.125过程中周期来压步距呈现明显整体增大的趋势,周期来压相对于初次来压冒落岩层厚度明显减小。基载比对覆岩结构形态的影响方面:当基载比<0.625时,初次破断期间覆岩将发生贯通至地表的切落;基载比>0.75时中上位岩层断裂岩块块度为i=0.09~0.50,部分岩层可形成稳定简支结构,覆岩表现为下位冒落、中上位“简支梁-简支梁”组合承载结构,基载比由0.625增加至1.125过程中,对于块度i>0.50的中位岩层断裂岩块,将形成单回转岩块结构,该层位岩块架后切落始终存在,对于块度0.25<i<0.50的上位岩层断裂岩块,将形成简支梁结构,整体覆岩形成协同运动的承载结构,覆岩表现为下位冒落、中上位“单回转岩块-简支梁”组合承载结构,模拟实验结果与理论模型相符。22402工作面初采区域支架实测阻力平均介于5000~6000 kN,且来压期间呈现明显的动压显现,支架类型为最大支撑阻力5500 kN型支架,由于支架性能未能满足实际来压需要导致切顶,基岩裂隙导通工作面与含水松散层,发生溃水溃砂,因此通过适当增加支架阻力可有效防止溃水溃砂事故的发生。

浅埋薄基岩厚煤层综放工作面采空区漏风数值模拟

分析了浅埋薄基岩厚煤层综放工作面采空区自燃危险性特征,结合内蒙古伊泰集团阳湾沟煤矿6202工作面各项实际参数,采用数值模拟方法对采取不同措施时采空区流场(压力、速度分布)、氧浓度分布等进行了模拟研究,并将模拟结果与现场观测结果进行了比较。结果表明:采用的数值模拟方法与参数等是合理可行的,可以反映真实情况下采空区流场与氧浓度等参数的变化情况。对工作面上、下隅角采区封堵措施可以减少采空区漏风,且封堵长度越长效果越明显,但碍于现场施工和实际操作的难易程度,封堵长度受到限制;注氮使得采空区氧浓度的分布范围变窄且浓度降低;注氮与封堵上、下隅角对控制采空区氧浓度的分布效果较明显。最后通过固定封堵长度(下隅角堵10 m、上隅角堵5 m)、改变注氮量,研究了最小注氮量的计算问题,得出了6202工作面最佳注氮量计算公式。结合煤层实际最短自然发火期和工作面正常推进速度计算出阳湾沟煤矿注氮量为260 m3/h。

浅埋薄基岩煤层护巷煤柱优化机理研究及方案确定

针对浅埋深薄基岩中厚煤层护巷煤柱合理宽度的问题,结合李家壕煤矿2-2中煤层的实际情况,对其煤柱的可优化性、不同煤柱宽度的应力分布特征及塑性区分布范围进行研究,结果表明:浅埋深薄基岩中厚煤层中煤柱矿压较小,矿压显现不明显,煤柱宽度大于16m时,煤柱整体应力较低,塑性区范围较小,中间弹性核宽度过大;煤柱宽度小于8m时,两侧支承压力叠加,煤柱整体应力较大,塑性区几乎贯通整个煤柱,不能满足煤柱稳定的需求;12m煤柱为合理煤柱,整体应力相对不大且中间弹性核合适,一个工作面可多回收煤炭6.21万t。

浅埋薄基岩中厚煤层综采面矿压显现规律研究

针对浅埋薄基岩中厚煤层综采工作面,采用经验公式分析了工作面覆岩三带分布情况,通过实测分析了工作面来压基本规律及支架阻力情况,并对支架适应性做了分析。研究结果表明,工作面覆岩只存在冒落带、导水裂缝带,不存在弯曲下沉带;工作面顶板来压明显,来压有大小步距现象,动载系数大,持续时间短。开采过程中,未出现切顶压架事故。为提高支架适应性,建议适量增大支护强度。

浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃“三带”的划分

通过在采空区取样观测,获得了采空区内进、回风侧不同测点的氧浓度分布、漏风强度等参数,依据"三带"划分方法对浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃"三带"进行了划分,确定了极限推进速度。结果表明:采空区内随着距工作面距离的加大,氧浓度呈递减趋势,在距离工作面相同距离的位置,进风侧的氧浓度一般大于回风侧的氧浓度。漏风强度随着距工作面距离的增加而呈递减趋势,在工作面附近漏风强度很大,最大值达319.75×10-3cm3/(cm2.s),在距工作面相同距离的位置,进风侧漏风强度要大于回风侧漏风强度。采空区氧化升温带主要分布在进风侧距离工作面10～132 m以及回风侧距离工作面6～58 m的范围。

浅埋深薄基岩厚煤层综放开采防充水溃砂技术研究

以新疆伊犁四矿为研究对象,对21103工作面21-1煤厚煤层在浅埋深薄基岩条件下综放开采的防溃砂技术进行了研究,通过对煤层顶板含水层赋存规律进行总结分析,根据含水层的赋存特征对工作面进行块段式划分,提出了以控制覆岩破坏发育高度为主要原则的限厚开采方案,实现了矿井的安全开采。

浅埋深薄基岩地表水体下重复开采危险性分析

煤层重复采动的覆岩破坏规律较为复杂,尤其是面临浅埋深薄基岩层下地表水体下的安全开采。以某矿实际地质情况为基础,通过构建数值模拟模型及现场实测反演确定出2-3煤层开采时的覆岩力学参数,在此基础上,进行3-1煤层重复开采的数值模拟分析,最终确定了重复采动影响下的覆岩破坏高度,并论证了该区域的重复开采的安全可行性。

浅埋薄基岩工作面覆岩活动规律3维物理相似模拟研究

针对浅埋采场在开采活动中常出现矿压显现剧烈、顶板和地表台阶下沉等问题,以神东矿区为背景,采用3维物理模拟试验研究浅埋深薄基岩工作面覆岩活动规律。模型试验尺寸长×宽×高为1 050 mm×2 000 mm×1 130mm,几何相似比为1∶100,容重相似比为1∶1.67,时间相似比为1∶10,应力比为1∶1.67,监测模型地表位移变化和顶板位移变化规律。结果表明:浅埋薄基岩煤层开采过程中,上覆岩层只出现冒落带和裂隙带,煤层直接顶随采随冒,基本顶初次来压步距为40 m,周期来压步距为20 m;上覆岩层及松散层出现台阶下沉现象,裂缝贯通地表,切眼和停采线附近出现溃沙现象,地表形成塌陷坑;上覆岩层运动以垂直运动为主,随工作面向前推进,顶板位移增加;靠近煤柱的上覆岩层出现搭桥结构,靠近煤柱的上覆岩层位移变化量较小,而远离煤柱的测点上覆岩层位移变化量较大;地表位移变化和上覆岩层位移变化整体上具有正相关性,但地表位移变化幅度较小,具有滞后性,且受到溃沙现象的影响,切眼和停采线附近地表形成塌陷坑且地表位移变化量增大。

浅埋薄基岩含夹矸煤层巷道围岩稳定及控制技术

通过分析夹矸厚度和位置对巷道围岩稳定性的影响,得到夹矸层厚度存在临界值,巷道围岩稳定性随夹矸厚度呈先减小后增大的趋势,当夹矸层位于巷道围岩上部时,围岩稳定性相对较好。在此基础上提出了合理的围岩控制技术和支护参数,确保了工作面的安全高效生产。

某港区后方交通联络线浅埋基岩复合地基沉降特性研究

以某码头交通联络线的CFG桩复合地基为工程背景,开展浅埋基岩复合地基的加固机理研究,采用ABAQUS软件分析CFG桩端距基岩距离、嵌岩深度和下伏岩性等不同工况对浅埋基岩复合地基的承载效果。结果表明,浅埋基岩的CFG桩复合地基的承载主要由桩体承担,但桩间土也能承担部分荷载;距基岩距离越小,桩顶处出现的沉降量越小,桩顶处桩土应力比越大;嵌岩深度越大,沉降量也越小,而桩顶处桩土应力比越大;下部基岩弹性模量越大,沉降量越小,桩顶处的桩土应力越大。

浅埋厚基岩煤层工作面围岩应力演化及覆岩破坏规律研究

为深入研究浅埋厚基岩煤层工作面围岩应力演化及覆岩破坏规律,以贵州某煤矿为工程案例,利用FLAC3D数值软件、相似模拟与理论计算三种研究方法,分析浅埋厚基岩煤层在采动过程中围岩应力演化规律、覆岩裂隙发育规律,并分别计算、对比覆岩"两带"高度。结果表明:在采场前方和采空区范围内,围岩应力演化划分为4个区域;相似模拟得出的顶板破坏特征与数值模拟显示的结果相符;数值模拟得到的覆岩"两带"高度分别为11.67 m和39.95 m,与相似模拟和理论计算的结果大致相符。

浅埋深薄基岩煤层大采高综采工作面切眼支护优化研究

针对红柳林矿5-2煤切眼现有支护结构和支护技术设计的锚杆、锚索支护密度偏高,部分复杂生产条件下的支护效果难以达到设计要求,支护体实际受力常常远低于杆体强度的现状,采用联合支护的思想,结合现场测量,数值模拟,工程实践的方法对浅埋深薄基岩煤层大采高综采工作面的切眼支护进行了优化设计,确定了初步支护方案,将初步设计方案应用于现场,并对围岩支护效果进行监测分析。通过对浅埋深薄基岩大采高工作面切眼支护优化研究,形成了一套完善的支护设计体系,在保证安全的前提下有效的提高了切眼的掘进速度及支护效益,有效的降低了巷道工程的综合成本,经济和社会效益显著。