断层带巷道掘进危险性分析及数值模拟研究

为预防断层带掘进诱发冲击地压的危险,以王庄煤矿煤与瓦斯突出事故为研究对象,采用RFPA2D软件模拟了断层带诱发突出的全过程,并对其危险性进行了分析。结果表明:王庄煤矿煤与瓦斯突出事故巷道应力变化可分为应力集中阶段,应力诱发断层破裂阶段,瓦斯、应力促使煤层破坏阶段和突出阶段;断层带巷道掘进过程,断层会受局部应力集中增大而发生断裂,破坏煤层完整性,促进煤层瓦斯解吸,当承载应力和瓦斯压力平衡被打破时,则会瞬间发生突出事故;突出发生过程煤岩会继续发生拉裂、应力释放并破坏煤体,在瓦斯与压力的作用下,破裂区的煤体不断向外抛射,从而形成了连续突出。研究成果可为受断层影响的井巷围岩变形、破坏和瓦斯防治提供参考借鉴。

瓦斯突出危险带的三维地震探测技术

研究了利用三维地震探测瓦斯突出危险带的技术 ,并在淮南潘三矿进行了应用和验证。研究结果表明 :高分辨率三维地震可以探测落差大于 3m的小断层和相应幅度的小褶皱 ,断层和褶皱可以造成构造应力集中、煤体破坏、瓦斯聚集和突出 ,通过对断层破坏和褶皱变形程度的定量评定可以划分瓦斯突出危险带。应用三维地震技术探测瓦斯突出危险带具有广泛的应用前景。

过断层石门揭煤突出危险性预测方法的探索

对河南某矿过断层石门揭煤的突出危险性进行分析,针对穿断层测压的不准确性与断层对突出影响的不确定性,提出了通过测定瓦斯压力与距断层距离之间的线性关系来分析断层性质的方法,为判断断层2侧煤体的突出危险性提供参考依据;使用D、K综合指标进行突出危险性预测时,选取断层2侧煤体较为有利于突出的参数进行判定,确保石门揭煤的绝对安全,成功预测了该石门揭煤的突出危险性。

首阳煤业15202工作面断层破碎带底板突水危险性评价分析

为保障首阳煤业15202工作面顺利推进通过F20断层破碎带区域,根据15202工作面的地质条件及F20断层的发育特征,采用FLAC3D数值模拟软件进行工作面推进距断层不同距离时围岩应力及孔隙水压力变化情况的分析,根据分析结果得出工作面在距断层不同距离时底板最大破坏深度及承压水的最大导升高度,进一步通过现场实测与理论分析进行采动影响下断层破碎带的分析。结果表明,数值模拟结果与现场实测和理论分析结果一致,工作面回采推进距F20断层30 m时,煤层即存在着一定的突水危险性,建议对断层破碎带前后30 m区域采取疏水降压和注浆封堵措施。

东周窑煤矿煤层瓦斯赋存特征及突出危险性评估

根据东周窑煤矿煤层地质相关资料,分析了该矿煤层瓦斯赋存特征:煤层瓦斯含量小,瓦斯组分以氮气为主,甲烷浓度较低,井田内山4号、5号、8-1号、8-2号煤层都处于瓦斯风化带。采用煤层突出危险性评估方法,结合相关基础资料,对煤层突出危险性进行评估认为,东周窑煤矿山4号、5号、8-1号、8-2号煤层均无煤与瓦斯突出危险性。

煤田断层带水和瓦斯的突出机理及其赋存特点分析

提出了新的断层带的分类方法,结合在地质工作中的实践与经验,从理论上总结了水文、瓦斯与断层带的关联性,并找出了断层带中水文、瓦斯新的赋存规律及水和瓦斯的突出机理,初步给出了对断层带的管理建议,对煤矿的建设与安全生产具有指导性意义。

过断层破碎带瓦斯应力分析及抽放工艺设计

针对李村煤矿1301工作面过断层破碎带瓦斯抽放问题,采用FLAC3DExtrusion数值分析软件模拟工作面过断层模型,得到了瓦斯应力异常区与覆岩载荷的应力贯通距离为距前方断层20 m处,应在此范围内进行瓦斯超前预抽放。并针对在瓦斯抽放过程中由于断层破碎带内应力较大产生的卡钻、吸钻问题,提出了空压机"孔内高压"抽采工艺,优化了瓦斯超前预抽采方案,提高了瓦斯抽放工效。

高瓦斯矿井综掘巷道快速穿越断层破碎带施工中的瓦斯治理技术

高瓦斯矿井屯留煤矿南翼采区胶带运输、进风大巷为综掘巷道。巷道掘进施工中,遇到了F70断层。该断层破碎带导通了瓦斯富集区,巷道掘进工作面有大量瓦斯涌出,迫使停止掘进施工,进行瓦斯治理。对瓦斯涌出原因及影响因素进行了分析,制定并实施了瓦斯治理措施,收到了预期效果,确保了巷道安全快速地穿越了断层破碎带,为高瓦斯矿井巷道穿越复杂地质构造时的瓦斯治理提供了经验。

复合构造带力学特征及其对瓦斯突出的作用机制

为查明地质构造区域煤与瓦斯突出的致灾原因,利用自主研制的煤与瓦斯突出模拟试验装置,研究逆断层和褶曲复合构造带的应力分布,分析应力对复合构造带瓦斯赋存和聚集的影响,从地质角度阐述复合构造带煤与瓦斯突出发生的力学作用机制。试验发现:复合构造带应力分布较为复杂,沿逆断层的断面转折部位在其附近空间应力分布最为集中,构造集中应力可达原岩应力的1.3~1.7倍。复合构造形成的过程中煤体结构遭到严重破坏,构造煤非常发育,应力集中促使瓦斯向裂隙发育区运移和聚集,使其成为高压瓦斯的富集区;构造煤发育和大量承压状态的瓦斯为煤与瓦斯突出的发生提供了必要的条件。

极软突出煤层围岩破碎带巷道掘进综合施工技术

分析了金黄庄矿井首采工作面回采巷道的复杂施工环境,指出影响该回采巷道掘进的六个主要因素,并对各因素进行安全风险评价,在此基础上提出一系列针对性的施工方法与技术,并通过实践应用不断优化改进,形成一套突出煤层首采面围岩破碎带巷道掘进综合施工技术,保障了B102回采巷道安全快速掘进。

敞开式TBM穿越高浓度瓦斯煤层破碎带施工技术探析

通过对新疆某输水工程隧洞TBM施工过程中,穿越高浓度瓦斯煤层断层破碎带施工方案的研究、总结,首次提出瓦斯气体超前探测、瓦斯气体排放处理、多方式组合的加强初期支护,以及施工过程防爆管控等TBM穿越高浓度瓦斯气体煤层断裂破碎带的施工关键技术。鉴于国内采用TBM施工的隧洞工程没有遇到过此种极端不利的地质情况,因而文中总结的施工技术方法和施工经验,对今后类似地质条件的TBM施工具有一定的借鉴意义。

对煤与瓦斯突出机理的探讨

作者把工作面前方煤体分成突出阻碍区、突出控制区、突出积蓄区及突出补给区,在此基础上给出了突出力学模型、并对突出一些现象作了解释和分析。

大湾煤矿煤与瓦斯突出与地质因素的关系

通过对大湾煤矿煤与瓦斯突出与地质因素的分析,总结出大湾煤矿历次突出与地质因素的关系,掌握这些关系,对防治突出有重要意义。

综采工作面过断层构造带的方法与措施

综采工作面在推进过程中会经常遇到断层,断层的存在不仅影响回采作业的顺利进行,同时还会造成断层附近顶板破碎、瓦斯积聚,给工作面带来一系列隐患。一般而言,综采工作面过断层的难易程度不仅与断层的落差、倾向和倾角有关,还与煤层赋存条件、生产工艺及综采设备选型密切相关。实践证明,断层落差越小,影响范围越小,对综采工作面的影响也就越小。

地质异常带巷道稳定控制对策及效果研究

从地质异常带工程地质条件出发,进行石门揭煤的突出危险性评价及进一步防治,确保所揭11-2煤层没有突出危险性。提出超长孔钻杆注浆与钻杆埋入钻孔相结合的新型超前支护技术,并对其作用机制及支护工艺分别进行分析和介绍;开挖实践表明:新型预支护手段为巷道开挖和后续支护创造了理想的施工环境。初步支护后巷道变形监测及分析表明:在同一监测断面上,底臌变形最为严重,帮、顶收敛变形次之;在不同监测断面上,巷道围岩破碎程度越严重,巷道变形越显著。巷道变形破坏原因分析表明:除围岩自身工程地质条件及地应力对巷道变形有重要影响外,关键取决于巷道本身的施工控制条件,其中底板弱支护是导致巷道严重底臌,进而造成全断面失稳破坏的根本诱因。之后,提出新型预应力组合锚注底臌治理技术,并对其加固机制及施工工艺分别进行分析和介绍。底臌治理前后表面位移及深部位移监测结果的对比分析表明:新技术对巷道底臌治理效果显著,巷道围岩表面及深部变形速率显著降低,围岩整体稳定已基本得到控制。

破碎煤岩巷道注浆加固材料试验与应用

基于井下断层带煤岩破碎发育、巷道围岩不稳定和煤与瓦斯突出危险性大等难题,为实现巷道过断层破碎带的安全顺利掘进,拟采用水泥-水玻璃(C-S)为注浆材料用于实施注浆固化充填作业。通过对注浆材料进行力学性能检测、倒杯法及黏度测定法等相关试验,探讨了不同水灰比、C-S体积比的浆液试快抗压强度、浆液凝胶时间及黏度特性,研究了不同配比对注浆材料性能的作用规律,结合贵州五轮山煤矿地质条件确定了最优注浆材料配比,最后检验C-S材料的工程适用性。结果表明:应用于该工程最优注浆材料水灰质量比为1∶1,最优C-S浆液体积比为1∶0.5;通过C-S材料注浆加固后,测得工作面区域内最大残余瓦斯含量为2.58 m^(3)/t,瓦斯压力均值为0.15 MPa,K^(1)值为0.19 mL/(g·min^(1/2)),钻削量平均值为1.67 kg/m,工作面煤层瓦斯各项参数值下降较为显著,且均符合防突细则的有关要求;通过注浆固化技术及采用锚杆、锚索网、工字钢棚对巷道进行联合支护,测得巷道煤岩稳定后顶板移近量为115~133 mm,两帮移近量为116~142 mm。结合注浆的涌水治理效果分析,注浆后的涌水治理效果、联合支护效果较好,工作面现场基本未见渗漏水及大块岩石冒落的现象,说明C-S材料的注浆固化取得了较好的效果,可以为类似破碎地层掘进提供有效的技术途径。

“三软”4.5m厚煤层综放开采过断层的实践

介绍了 4.5 m厚煤层综采放顶煤工作面在“三软”围岩、煤层倾角较大、瓦斯涌出量大的条件下 ,顺利地通过落差 3～ 6m断层的实践 ,以及过断层调整工作面的推进方向、控制支架的仰俯角等准备工作 ,过断层时煤壁的超冒管理 ,支架和运输机的调整 ,煤质管理 ,工作面上隅角的瓦斯治理等一系列技术方案和主要措施。以便为矿区在特殊条件下的综放开采提供借鉴。

浅析对逆断层的认识

平煤十三矿地质条件极其复杂,逐渐进入深层、突出区域开采。在逆断层下盘等瓦斯异常带可能会出现大型、特大型煤与瓦斯突出事故,除了在施工过程中执行强有力的防突措施外,还需地质工作者在未知区域分析判断出逆断层的位置,有效防止误揭煤,同时找出瓦斯异常带,以便采取有针对性的防突措施,确保安全、有效的采掘活动。