弱胶结地层大断面富水顶板巷道围岩控制技术应用研究

针对我国西部矿区弱胶结地层富水顶板巷道支护制约矿井安全高效生产的问题,以徐矿集团哈密能源有限公司大南湖五号井+170 m水平西翼辅运大巷为工程背景,采用数值模拟、工业性试验和现场实测等研究方法,对比确定了+170 m水平西翼辅运大巷合理支护参数;在此基础上,进一步针对地质条件正常段、低含水层位段、极低含水层位段及构造应力异常段优化了相应的分段控制方案,并成功应用于现场工程实践。应用结果表明,采用所提出的巷道围岩控制方案,巷道表面位移变形量处在安全可控范围内,可以有效保障巷道围岩的整体稳定性,能够满足现场正常生产需求。

富水顶板大变形破坏特征及分区动态支护技术研究

富水顶板对回采巷道开挖及服务期间均具有较强影响,巷道顶板吸水或失水过程都将弱化其完整性,造成巷道发生大变形,影响工作面安全高效生产。以布尔台煤矿22204工作面为研究对象,采用理论分析、现场探测、数值模拟综合研究方法明确了不同区段巷道塑性区分布特征,认为无支护条件下含水区段塑性区发育范围约为5 m,明显大于正常区段塑性区范围2 m,且塑性区均呈明显非对称分布形态,同时提高支护强度可显著控制含水巷道塑性区半径。在此基础上提出了对顶板富水区段巷道进行“锚索+钢带”补强支护的分区动态支护方案,并进行了工业性实践,围岩控制效果显著。

永陇矿区松软富水顶板灾变机理与防控研究

针对黄陇侏罗纪煤田采场出水压架灾害频发的现状,以永陇矿区4个综放工作面为工程背景,围绕松软富水地层覆岩破断与顶板来压特征、离层水致灾机理及灾害预警防控开展了现场跟班实测与理论研究。研究结果表明:覆岩关键层运移破断与采场矿压及离层水害存在因果关系。由于破断步距大、控制岩层组厚度大,复合关键层破断导致采场大周期来压显现异常强烈;所控岩层组断裂下沉后在洛河组含水层底部产生离层空间。受到离层水压和含水层持续补给等双重作用,离层积水越层下泄引发采场出水。基于以上认识,在实践中探索并完善了离层水害防控对策,构建了以"大周期来压、支架阻力高位预警、水位降速、宏观矿压显现异常"为主的出水压架预警机制;建立了以危险区域划分、采放工艺优化及工作面日常管控为主的防控体系。研究成果已成功指导了多个工作面的顶板水害防控,对类似地层条件的矿井具有良好的示范效应。

富水顶板综放工作面出水规律与高位关键层破断特征分析

针对崔木煤矿富水顶板特厚煤层综放工作面在限厚开采条件下,仍然频繁出现的出水和压架问题,分析了上覆关键层破断与工作面出水的关系,认为21303工作面导水裂隙带的发育高度受高位厚硬岩层亚关键层Ⅰ的控制,最大发育高度为185m。工作面出水具有周期性,且出水周期性与亚关键层Ⅰ周期性破断有关,出水在形式上可以分为直线型导通和折线型导通两种。在初次和周期性出水期间伴随着工作面强矿压显现。

弱胶结富水顶板采动巷道全锚索支护技术

为解决弱胶结富水顶板采动巷道支护难题,以色连二矿12307工作面回风巷为工程背景,采用数值模拟、钻孔窥视及现场实测等方法,研究了采动巷道围岩应力分布及顶板岩层破坏特征,分析了巷道围岩变形破坏原因,提出了"钢筋网护顶+横向布置的M钢带组合长短锚索+纵向布置的槽钢梁组合加固锚索"相结合的顶板全锚索支护技术。工程实践表明,采用上述支护方法,不仅可以防止顶板出现撕网及网兜现象,而且还有效控制了顶板下沉及离层,取得了良好的支护效果。

弱胶结富水顶板留巷围岩变形特征与控制技术

为解决弱胶结富水顶板双巷布置工作面留巷支护难题,以色连二矿12309辅助运输巷为工程背景,开展了弱胶结富水顶板锚杆及锚索锚固性能试验,提出了以提高锚索锚固力为基础的分步支护与加固技术。通过巷道变形观测,分析了留巷围岩的变形特征。结果表明,留巷受本工作面采动影响主要为滞后影响,其中围岩变形剧烈影响区为工作面采后0~300 m区段,当留巷受下一个工作面采动影响时,其影响范围及影响程度较上一个工作面大幅降低,说明以提高锚索锚固力为基础的分步支护与加固技术是比较适合弱胶结富水顶板留巷的支护方式。

富水顶板特厚煤层两柱和四柱综放支架适应性分析

为研究富水顶板特厚煤层两柱和四柱综放支架的适应性,以崔木煤矿21302和21303综放工作面为例,通过对其正常生产期间和出水来压期间的综放支架受力的实测分析,得出:两柱掩护式综放支架在工作面正常生产期间适应性较好,但在工作面出水异常来压期间适应性较差;而ZF15000/21/38四柱支撑掩护式综放支架在正常生产和出水来压期间均具有良好的适应性。两柱综放支架在特殊地质条件下的不适应除与自身稳定性较差有关外,也与支架初撑力偏低等因素有关。在一定范围内,提高支架初撑力可明显提高支架的支护性能。

富水顶板巷道围岩控制技术研究

针对富水顶板巷道围岩控制技术开展分析研究,结合工程实际,在通过数值模拟手段分析弱胶结富水顶板变形规律的基础上,提出"锚索孔注浆保水+锚网索支护"的围岩综合控制技术,并对其应用效果做出全面分析。结果表明,采取综合控制手段后,围岩变形得到有效的控制,作业安全性和连续性得到提升,矿井生产综合效益大幅提高。

富水顶板巷道围岩变形破坏机理及控制技术

本文以新元煤矿的地质资料为背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,对顶板富水条件下巷道的变形机理及关键控制技术进行了研究,得出结论如下:在含水层的作用下顶板岩层中的黏土性矿物将发生严重的膨胀变形,锚杆、锚索支护体施工期间将会加大含水层与工作面之间的水力联系;顶板专用疏放水钻孔的布孔深度,应保证其深入到含水层主裂隙1.5~2 m,以达到良好的疏放效果;为提高支护体的稳定性顶部锚索应采用快速凝固药卷和中速凝固药卷相配合的全长锚固形式;在开挖支护完成后的前20 d内顶底板及两帮的移近速率分别为5.1 mm/d和1.26 mm/d,最终顶底板及两帮的移近量分别为177 mm和38 mm。

强富水顶板水害防控分析

以强富水顶板水害防控为对象开展分析探究,结合具体工程实际,在分析综合防治水技术的基础上,对综合防治水相关技术参数和顶板水综合利用技术做出探究,并对富水顶板水害防控实际效果做出探究,希望能为其他矿井相似工程的开展提供借鉴和参考。

富水条件复合顶板巷道围岩控制技术研究

某矿1305运输巷顶板为复合顶板(煤层及泥岩互层),具有承载能力差、容易变形等特点,同时上覆岩层存在有裂隙水,增加顶板控制难度。依据1305运输巷顶板岩层特征,综合使用长锚索、短锚索对顶板进行支护,并具体设计围岩控制技术方案。现场应用后,1305运输巷围岩变形得以有效控制,采用的支护技术方案可实现运输巷长期使用安全。

瞬变电磁技术在1131003综采工作面顶板水害防治中的应用

为研究瞬变电磁技术在煤矿综采工作面顶板水害防治中的应用效果,以银星二号煤矿1131003综采工作面为研究背景,通过详细的现场瞬变电磁探测,对该工作面的顶板物探结果进行了分析。结果表明:1131003工作面顶板上20、40、60 m处的切片图基本反映了顶板上方岩层低阻异常分布趋势;工作面顶板探测发现3处异常区,分析这些异常可能是顶板砂岩裂隙水的反映,其中YC3异常区整体视电阻率较低,范围较大,综合分析认为YC3异常区是本工作面顶板的主要富水异常区。经过现场钻探验证,验证结果与探测结果具有较高的重合度,应用效果良好。

基于红外辐射的富水复合顶板巷道围岩稳定性无损监测研究

为了实现对煤岩体长周期、高效率的监测预警,利用红外辐射监测技术,研究了红柳煤矿I010401工作面和I020308工作面运输巷在观测周期内的红外热像图、平均红外辐射温度(AIRT)和差分红外辐射温度(VSMIT)变化特征,得到了红柳煤矿I010401工作面和I020308工作面运输巷的VSMIT判定阈值。研究成果表明,红外辐射监测技术在现场监测应用是可行的,可对红外辐射监测技术在矿山围岩稳定性监测的应用提供借鉴。

富水破碎顶板大断面开切眼围岩控制技术

为解决麻家梁矿富水顶板条件下松软破碎大断面开切眼难以维护的问题,采用理论分析、试验模拟和现场观测的手段,揭示了富水破碎顶板围岩大断面开切眼支护失效的主要原因,采用分步联合支护、顶板疏水、定点注浆加固及封水相协调的技术,对开切眼的稳定状况进行了现场观测。结果表明:钻孔疏放顶板水近2.5万m3,有效克服了顶板水对巷道围岩和支护体的影响,一次成巷区段顶板下沉量控制在400 mm以内,二次扩帮区段顶板下沉量控制在250 mm以内。

富水条件下弱胶结煤矸互层顶板巷道围岩控制技术研究

针对大南湖七号煤矿11601运输巷顶板大变形问题,通过钻孔窥视与数值模拟计算,研究巷道的围岩变形与离层裂隙分布特征,揭示了富水弱胶结煤矸互层顶板的分区变形机理,提出了“锚杆+短锚索+长锚索”的围岩控制方案。研究表明:富水条件下弱胶结煤矸互层顶板巷道围岩稳定性控制的关键在于减小煤矸互层的离层量。锚杆排距800 mm、锚索排距1600 mm、长锚索长度7.2 m的支护方案具有最优的技术可行性和经济合理性,可实现巷道长时稳定。

富水顶板特厚煤层综放开采出水压架成因及防治

为有效防治富水顶板特厚煤层出水压架事故,基于对崔木煤矿21303综放工作面现场观测、矿压数据及理论分析等,研究了见方来压与出水之间的联系,建立了覆岩结构破断与反复出水关系模型,并提出了以见方步距、支架阻力、长观孔水位、周期来压为核心的综合预警指标和针对性出水压架防治措施,对矿井安全生产具有实际的指导意义和借鉴作用。

富水顶板厚顶煤大断面巷道围岩控制技术研究

针对某矿富水顶板大断面切眼巷道顶板失稳的问题,采用现场观测和探测及室内试验的方法揭示了顶板支护失效诱发失稳的机理。数值模拟研究了开挖方案对顶板塑性区和变形的影响、主动疏水对围岩孔隙水压力的影响。基于优化开挖位置、合理开挖方案、优化支护方式和适时顶板疏放水的顶板围岩控制原理,提出了三阶段支护与顶板疏水相结合的巷道围岩控制技术,有效保证了富水顶板大断面巷道的稳定。

三湖河灌域富水岩层顶板及含水层底板高程的*估值研究

【目的】运用地质统计学理论,对三湖河灌域的富水岩层顶板及含水层底板高程进行空间变异性分析。【方法】在实测36个已知信息点的基础上,运用普通克立格法(OK法)对未知点处的富水岩层顶板及含水层底板高程进行估值。【结果】在已知信息值和估计值的基础上,绘制了研究区富水岩层顶板与含水层底板高程空间三维分布图。【结论】将地质统计学理论运用到水文地质领域,对三湖河灌域未知点处的富水岩层顶板及含水层底板高程进行估值,可以弥补由于采样困难而引起的实测数据不足的弊端。

顶板疏水对微震事件分布规律影响研究

顶板富水区采前疏水降压可诱发的工作面矿压显现,给顶板富水工作面煤层安全开采带来威胁。本文结合余吾煤业N1105工作面疏水降压过程,对顶板富水工作面疏水后回采进行微震监测,发现在顶板疏水后,富水区边缘及其外部的微震事件频次和能量远远高于富水区域内,微震能量峰值位置距富水区边缘70~80 m,说明此区域为矿压显现防治重点区域。研究结果可以为煤矿顶板疏水降压引起的矿压事故防治提供一定的指导。

矿井瞬变电磁法在顶板富水评价中的应用研究

为了研究煤岩层低阻异常区含水量,采用矿井瞬变电磁技术,建立合理观测系统,绘制煤层顶板不同层位视电阻率图,评价煤层顶板岩层富水性。通过统计疏放水钻孔出水位置及出水量,经过回归分析,探讨了典型侏罗系煤层顶板低阻异常区含水量与视电阻率的关系式;分析了基岩与裂隙带发育特征关系。通过研究认为,采用矿井瞬变电磁技术评价煤层顶板富水性,通过视电阻率数值变化预测岩层含水量,为煤矿防治水工程提供技术支撑。