巨厚坚硬岩层运移对采场超前支承压力影响实验研究

为了揭示采场超前支承压力在受巨厚坚硬岩层运移影响之后的演化规律和变异特征,以杨柳煤矿典型巨厚坚硬岩层赋存条件为模型,运用物理模拟和机械模拟实验方法进行模拟研究,并与无巨厚坚硬岩层的采场模型进行比较。通过研究发现:采场中巨厚坚硬岩层对其支承压力的影响,主要集中在巨厚坚硬岩层发生破断之前,其应力集中程度高、影响范围广、影响程度剧烈;临近巨厚坚硬岩层破断前,覆岩中有巨厚坚硬岩层时的超前支承压力峰值和影响范围分别为无巨厚坚硬岩层时的1.15倍和1.9倍;巨厚坚硬岩层处于稳定状态时或已发生破断后,采场支承压力峰值和影响范围相对无巨厚坚硬岩层采场较小,对采场超前支承压力的影响相对较弱;支承压力峰值的增大势必会使采场前方煤壁的影响范围增大。

高位巨厚坚硬岩层下煤层的合理开采方法研究

为了防止高位巨厚岩层在层下煤层开采过程中引起冲击灾害,针对潞新二煤矿II102采区上覆巨厚岩层情况,结合数值模拟研究,通过对比留大煤柱开采、离层区注浆充填开采、采空区充填开采等多种开采方法对高位巨厚坚硬岩层破断运移影响,考虑安全、技术等因素,确定高位巨厚坚硬岩层条件下煤层开采技术方案为:离层区注浆充填开采方案。

近距离巨厚坚硬岩层破断结构及分区控制

为实现近距离巨厚坚硬岩层下厚煤层的安全高效开采,根据朱仙庄煤矿北翼采区煤岩赋存特征和工作面生产技术条件,建立了厚硬岩层下开采三维模型,分析了厚硬岩层厚度和直接顶充填系数对厚硬岩层稳定性的影响规律,采用理论分析研究不同回采分区条件下的支架-围岩相互作用特征。研究发现厚硬岩层厚度影响破断块体尺寸和力学结构形成,直接顶充填系数影响断裂块体下沉空间、破断位置和破断尺寸;根据矿压显现程度和顶板控制难易程度,把回采区域划分为顶板强烈来压区、顶板较强烈来压区和顶板来压不明显区,并提出厚硬岩层下煤层开采岩层分区控制的原则和方法。

重复采动下上覆高位巨厚岩层微震分布特征研究

以鲍店煤矿十采区3煤层开采为例,根据现场SOS微震监测数据,研究了上、下煤层重复采动下高位厚硬岩层的微震活动规律,分析了强微震分布与高位巨厚坚硬岩层的关系。研究表明:上煤层工作面的推进距离超过工作面长度后,高位硬厚岩层在工作面前方和采空区发生阶段性的高能量(104J)微震活动,并引起相邻采空区的连锁反应,微震活动强烈;下煤层重复采动时采出总厚度增加,高位硬厚岩层二次失稳运移,再发生阶段性强微震活动,但最大能量有所下降;微震大事件主要发生在高位巨厚岩层内,在时间上呈现阶段性,具有大步距式强微震与运移特征。

地面直井水压致裂防控巨厚硬岩运动型矿震试验研究

巨厚坚硬岩层运动产生的矿震和冲击地压灾害防控难度大,已经成为我国多个巨厚坚硬岩层矿区矿井安全生产的主要障碍。以东滩煤矿六采区巨厚硬岩工作面开采为工程背景,根据工作面开采期间矿震发生规律、地层结构特征及煤层开采条件,提出了地面直井分段水压致裂防控深井巨厚硬岩运动型矿震的方法,通过地面直井压裂降低巨厚硬岩的完整性、减小巨厚硬岩运动释放的弹性能,压裂期间采用自主研发的高精度连续采集微震监测系统对压裂过程中形成的裂缝形态进行监测,通过对压裂过程中的管路压力曲线、微震事件以及压裂后63_(上)06工作面回采过程中发生的微震事件规律进行分析,得到以下结论:(1)通过对压裂曲线以及压裂过程中接收到的有效微震事件在时间上分布规律的分析,将地面直井巨厚岩层水压致裂裂缝形成发育的整个过程分为起裂、岩石裂隙扩展、主裂缝形成、主裂缝延伸与次生裂缝形成和裂缝闭合返排5个阶段;(2)根据微震监测结果,地面直井高压水致裂形成的主裂缝方向143°~150°,长度为220~300 m,竖直高度300~344 m,基本实现了对目标巨厚硬岩的全厚压裂;(3)根据63_(上)06工作面在地面直井压裂区域开采期间的微震监测结果,对比相邻3个工作面在0~500 m开采期间1.5级以上矿震事件平均减少约54%,基本实现了预期的地面压裂减震目标,为东滩煤矿六采区巨厚硬岩工作面安全开采提供了保障。