中深埋厚煤层开采地下水位动态变化规律及形成机制

煤炭开采对风化基岩含水层和潜水含水层的影响是榆神矿区“保水采煤”研究的重点。为揭示榆神矿区风沙滩地区中深埋厚煤层开采条件下地下水动态变化规律和机理,以榆神矿区中部某矿首采工作面(01工作面)为研究区,采用钻探、地下水位观测、野外实地探查和综合分析等方法,研究了采动地下水动态变化规律及其与覆岩损害和地表下沉之间的耦合关系。结果表明:①风化基岩含水层水位随回采表现出“先下降后回升”并恢复至初始水位的动态变化过程,中间可分为“快速下降”、“回升恢复”和“稳定波动”3个阶段,平均持续时间为102 d。在水位快速下降阶段,水位最大降深、平均下降速率均呈正态分布,且与距工作面中心距离呈指数函数关系;水位回升恢复阶段,持续时间和平均回升速率与距工作面中心距离呈负相关关系;②当潜水含水层分布局限、侧向补给缺乏时,潜水含水层水位出现“先下降后回升”和“持续下降”至稳定2种动态变化规律,且均未恢复至初始水位;③面内风化基岩含水层水位动态变化过程与风化基岩层的剧烈下沉密切相关,风化基岩层下沉速度的增大和减小过程分别对应水位的下降和回升过程,水位下降则与其下沉、临时性裂隙和离层发育有关,水位回升则是下沉减缓、临时性裂隙和离层的闭合以及含水层侧向补给因素有关;面外风化基岩含水层水位的动态变化则与其侧向补给有关;④面内潜水位的动态变化过程与地表下沉密切相关,其水位下降与地表活跃阶段早期剧烈下沉具有同时性和一致性,地表下沉造成的潜水水头差和潜水的渗流出露是造成水位下降的主要原因;水位回升则是地表进入活跃阶段后期和衰退阶段,高位潜水侧向补给和大气降水补给造成的;面外潜水位持续下降则是潜水侧向渗流和补给不足造成的;⑤中深埋煤层开采条件下,导水裂隙带一般不会导通至风化基岩层,风化基岩含水层水和潜水含水层水不会因采动导水裂隙而漏失,风化基岩水位可恢复,潜水含水层水位会因采动地表移动发生变化。

深埋厚煤层沿空掘巷小煤柱合理宽度的确定

根据深埋厚煤层某矿12209工作面的地质条件,利用理论计算和FLAC^(3D)软件综合分析了不同宽度小煤柱对沿空掘巷围岩稳定性的影响,得出小煤柱宽度8 m为最优方案,对类似地质条件下沿空掘巷小煤柱的留设提供了思路和参考。

深埋厚煤层孤岛煤柱开采冲击危险性评价与治理

对3106孤岛工作面采用综合指数法来评价冲击地压危险性。在对3106孤岛工作面动静载扰动因素进行分析基础上建立冲击地压发生的断裂力学模型,对回采巷道支护体系防冲能力进行分析,为3106工作面冲击地压防治提出可行的安全技术措施,对该矿孤岛工作面安全高效生产具有重要意义。

风沙滩地区中深埋厚煤层综采地表移动变形规律实测研究

为研究陕北中深埋厚煤层综采地表移动变形规律,以榆神矿区三期规划区中部的小保当一号井首采工作面(112201工作面)为研究区,通过地表移动观测、GNSS地表移动自动观测和理论分析相结合等方法,研究了地表移动变形特征,获取了相关移动变形参数和采动地表裂缝发育规律。结果表明:112201工作面回采后地表最大下沉量为3840 mm,最大下沉系数为0.66;地表移动变形持续时间约1.5年,其中启动阶段历时18 d,活跃阶段历时110 d;活跃阶段前期的43 d是地表的集中变形期,累积地表下沉量达到地表总下沉量的91.4%;112201工作面回采诱发的地表裂缝整体发育程度弱,相对而言,切眼上方地表裂缝发育程度最强,巷道上方地表次之,面内采空区上方地表最弱;工作面内采动地表裂缝滞后回采位置发育,且裂缝宽度随回采表现出先增大后减小的"单峰"动态特征,同时动态变化特征与地表下沉速度具有耦合同步性。

锚杆在深埋厚煤层巷道中的支护效果分析

随着煤矿开采深度的增加,深埋煤层巷道支护的研究逐渐成为煤矿安全控制的重点。以崔家寨煤矿为背景,通过对该矿的-650 m水平6152煤巷锚杆(锚索)支护效果的长期观测,揭示了深埋厚煤层巷道的矿压显现规律,并通过分析巷道顶板破坏活动规律及其来压机理,确定巷道合理的支护方案及锚杆、锚索的性能参数。

深埋特厚煤层多工作面开采地表移动规律研究

深埋特厚煤层多工作面开采相互影响剧烈,地表移动呈现出特殊规律。以彬长矿区文家坡煤矿41盘区4103、4104和4105工作面为例,采用数值模拟、现场实测等研究手段,探讨新工作面开采对已采工作面地表移动的影响,得出覆岩及地表应力分布特征与变化规律。研究表明:新工作面开采加剧了已采工作面地表的移动,随着新工作面开采数目的增多,已采工作面地表下沉值与水平移动值增幅逐渐变小并趋于稳定,且受相邻工作面开采影响最大。通过理论分析将深埋特厚煤层多工作面开采覆岩及地表应力划分为拉应力区、压应力区和拉压应力转化区,其中新工作面开采使老采空区覆岩产生应力扰动与面间煤柱应力集中,且覆岩压应力与面间煤柱压应力增幅程度与地表移动程度呈正相关。研究成果为深埋特厚煤层多工作面开采地表损伤预测与防治奠定基础。

深埋特厚煤层采动应力特征及对邻近巷道影响研究

以陕西省小庄煤矿为研究背景,利用数值模拟与现场实测相结合的研究手段,分析了深埋特厚煤层采动影响范围以及对邻近巷道的影响,研究表明:深埋特厚煤层回采过程中工作面前方支承压力影响范围达到60m,在5～17m处出现应力增高区;工作面侧方支承压力在7～13m处出现应力增高区;受采动影响后邻近巷道塑性区呈不对称分布,靠近回采工作面一侧围岩破坏范围大于较远一侧围岩破坏范围。研究成果可为相似环境下巷道支护、煤层开采提供指导。

深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育高度探查分析

以崔木煤矿为试验基地,采用地面钻孔冲洗液漏失量观测及井下窥视,对深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育高度进行探查,并对9例探查结果进行多元回归分析。探查分析表明导水裂隙带高度与煤层采厚、工作面宽度、开采深度密切相关,据此求得了裂高预测的多元回归公式,进行导水裂隙带发育高度计算,并与现行《规程》、《规范》及相关文献中相应经验公式进行对比分析,表明回归公式具有更好的适用性。

深埋厚煤层沿空掘巷小煤柱合理宽度确定与围岩控制技术研究

文章针对深埋厚煤层区段煤柱留设宽度大、煤炭资源浪费严重的问题,以潞宁矿21302工作面回风巷沿空掘巷为工程背景,利用数值模拟的研究方法,分析了深埋厚煤层不同区段煤柱留设宽度条件下沿空掘巷围岩应力分布与变形特征,主要得到如下结论:(1)采空区侧向支承压力峰值约为29.85 MPa,峰值所在位置距采空区约10 m,以此确定沿空掘巷小煤柱的留设宽度范围为0-10 m;(2)沿空巷道的两侧应力分布呈不对称分布,通过分析不同小煤柱宽度条件下沿空巷道两侧的支承压力峰值,确定了深埋厚煤层沿空掘巷小煤柱的合理留设宽度为6m;(3)提出了适用于深埋厚煤层沿空掘巷的围岩控制技术,沿空巷道的顶底板最大移近量为122.70 mm,两帮移近量最大值为59.92 mm。研究成果为有效解决同类地质条件下小煤柱的合理宽度确定提供参考。

深埋特厚冲击地压煤层回采巷道采动应力场分布规律研究

为了掌握深埋特厚冲击地压煤层回采巷道采动应力场分布情况,为矿井后续区段煤柱尺寸优化、确定回采工作面超前支护长度、精准降低煤柱内应力集中等关键性基础工作提供数据支撑。胡家河煤矿利用应力监测法现场试验研究402102回采工作面采动应力场分布规律。试验结果显示,402102回采工作面超前采动影响范围为0~150 m,各巷道超前支承应力和侧向支承应力受超前采动影响范围存在差别。

村庄下厚煤层二次条带开采参数分析

结合某矿大埋深、厚煤层实际情况,对不同二次条带开采方案通过关键层理论分析、FLAC3D数值模拟和"winsufer6.0"地表移动变形研究,确定了建筑物下二次条带开采参数为:采宽60m,留宽80m,在此参数下开采,留设煤柱稳定性好,资源回收率高。

深部高应力大断面煤巷围岩控制技术研究

某矿1305工作面埋深超过850 m,工作面上、下平巷支护困难,在综合分析深部高应力、大断面、软弱厚顶煤复杂巷道围岩条件下地应力场分布规律基础上,通过FLAC3D数值模拟研究了高应力大断面厚顶煤巷道围岩变形破坏机理,提出了高预紧力支护、斜拉锚索顶板控制、两帮加强控制等围岩稳定性原理,为该条件下煤巷支护提供了理论依据。