深部采煤工作面瓦斯涌出受采动影响数值模拟的研究

采用RFPA系统针对赵各庄矿回采工作面受采动影响而造成的裂隙带分布状况和瓦斯压力变化进行数值模拟,总结采场围岩裂隙演化关系与卸压瓦斯储集及运移规律,为有效治理回采工作面的瓦斯涌出问题提供技术支持。

深部采煤底板岩层抗突水能力研究

目前深部采煤已经成为我国煤矿开采必然方向之一,下伏高压岩溶水突出是深部采煤的最大威胁,我国在多年生产实践中,发展、应用了多种理论和模型对底板岩层抗突水能力进行研究。本文总结我国在煤矿底板突水防治中的实践经验,借鉴国内外在岩石力学、地质力学等领域的研究成果,综合分析深部采煤底板突水的影响因素,抓住以往研究中经常被忽视的地应力和岩层组合特征等因素,讨论不同底板环境下,组合岩层对下伏承压水的抵抗能力,为深部采煤底板突水防治依据指明了调查方向,避免勘探、设防等的盲目性。

区域超前探查治理技术在邯邢矿区深部采煤底板水害防治中的应用

针对超前区域探查治理技术在探查治理设计、注浆改造工艺、治理效果评价方面存在的问题,通过分析邯邢矿区水文地质条件及邢东矿、辛安矿水害防治工程实例,对超前区域探查治理技术在深煤层底板高承压水害防治中的应用进行研究。研究得出:注浆治理目的层应综合分析研究区水文地质条件、突(涌)水方式,选择离煤层最近、厚度适中、可注性较好的含水层进行注浆改造;水平孔布设距离应考虑研究区水文地质类型、地质构造复杂程度及发育程度确定孔间距,并设计机动孔;水平孔布置方式应考虑工程目的;治理应按"探、注、验一体化"的思路,对钻进过程中遇到的地质现象实施注浆治理并检验;治理效果应利用突水系数、含水层涌水量、矿井涌水量、构造发现率、初始奥陶系岩溶水压等指标,通过迭代指数法组合量化后,重新评价。

区域超前探查治理技术在推覆体下深部采煤底板灰岩水害防治中的应用

新集二矿受巨厚推覆体影响,在地面三维地震无法有效查明煤层底板地层埋深和构造发育分布的情况下,充分分析矿区水文地质特征和突水主控因素,从创新防控理念出发,对传统的地面超前探查治理技术工艺进行集成创新,提出"选层-设计-施工-判断-治理-评价"一体化的综合工艺流程,在施工前、施工中、施工后3个方面有机的紧密结合,动态调整,以达到煤层底板防治水需求。结合工程实例应用,说明治理效果的有效性,在本区及国内其他类似条件地区具有良好的借鉴意义。

深部采煤覆岩移动和地表沉降研究

为揭示深部采煤覆岩移动和地表沉降规律,以兖矿集团东滩煤矿6采区63_(上)04、63_(上)05、63_(上)06工作面采矿条件为背景,基于微震及地表沉降监测数据,利用UDEC对深部采煤覆岩移动和地表沉降进行了数值模拟研究。结果表明:(1)沿工作面回采方向(z_(1)方向)的模拟结果显示,随着工作面开采宽度的增加,覆岩的破坏形式由大块整体垮落转变为覆岩大变形;大能量矿震逐渐减少,能量趋于平稳;导水裂隙带高度先迅速升高后基本不变,稳定在85 m,与经验公式计算相符,据此确定了覆岩的三带分布;工作面回采完毕后,在采空区上方形成三角拉应力带,采空区边缘20~30 cm处形成了竖向峰值应力为50 MPa的超前支撑压力带。(2)垂直工作面回采方向(z_(2)方向)的模拟结果显示,紧邻采空区的存在、采空区间煤柱的破坏一定程度导致63_(上)06工作面回采后覆岩竖向位移迅速增大,并波及地表。(3)将模拟得到的地表沉降数据和实测数据绘制成地表沉降曲线图,地表沉降曲线呈“U”字形,且在煤层回采过程中,沉降速率逐渐增大;通过将模拟数据与现场实测数据进行对比,其平均误差仅为8%,说明模拟结果真实可靠,可为同类煤矿地表沉降预测提供借鉴。

深部采煤工作面区段瓦斯赋存规律分析与研究

为了研究矿井深部采煤工作面瓦斯赋存规律,本文从煤田地质方面着手根据采煤工作面煤层及临近层煤层赋存情况,将孔庄煤矿深部7435工作面划分为三个区段分析相应的瓦斯涌出情况,并通过与实际统计数据的比较分析,所得结论对深部采煤工作面回采期间的瓦斯治理以及瓦斯抽采系统选择与建设具有重要的指导意义。

深部采煤上覆关键层破断诱发矿震特征研究

随着煤炭开采深度的增加,强矿震频发,严重威胁着井下矿工和地面居民的安全,影响矿山生产力和开采效益。基于岩层运动关键层理论和矿震监测技术,研究东滩煤矿深部煤层开采过程中强矿震分布及演化规律,以及煤层开采导致上覆多关键层协同运移破断特征和诱发矿震的能量传播规律。结果表明,深部煤矿开采初期矿震大多集中在低位岩层,随着工作面的推进,矿震逐渐向高位岩层转移,高位厚硬岩层是强矿震的主要孕育、发生基地。深部煤层上覆往往孕育多层关键层,煤层采动易造成上覆多关键层协同断裂运动。随着破断岩层总厚度逐渐变大,岩层中积聚的弹性应变能被瞬间释放而诱发矿震。工作面回采后,关键层断裂一般会以“O-X”形式呈现,形成“O-X”型破断的范围由下向上逐渐增大,形成的破断结构亦有主亚之分。研究结果对类似条件下深部煤矿工作面的安全、高效开采具有借鉴意义。

深部非采煤层CO_2封存稳定性模糊综合评判

为实现对深部非采煤层CO2封存稳定性问题的多因素量化评价,采用模糊数学理论提出基于二级评判模型的深部非采煤层CO2封存稳定性模糊综合评判方法,基于科学性、合理性、可操作性、代表性的原则确立8个一级因素指标和4个二级因素指标,建立综合评判体系,综合采用模糊统计法和专家评分法对各个因素指标按4个稳定性等级进行量化分级,分析各因素指标隶属函数的构造,采用层次分析法合理分配各因素指标的权重,结合我国山西沁水盆地CO2-ECBM项目地质勘查资料进行工程实际评判验证,取得与工程实际相一致的评判结果,由此表明:采用模糊综合评判的方法评价深部非采煤层封存CO2的稳定性具有合理性和可操作性,为CO2煤层封存的场地选址提供理论支持。

徐州地区深部不可采煤层CO_2地质处置潜力分析

地下储存是降低大气中 CO2含量以缓解温室效应的有效措施之一。在我国，深部不可开采煤层处置CO2显示出巨大的潜力。选择了徐州马庄煤矿的气煤做煤样，并对其进行等温吸附实验。结果表明，在相同条件（压力、温度、煤阶等）下煤对 CO2的吸附量明显高于对 CH4的吸附量，两者比值在2.68～3.26；吸附过程中，随着压力的升高，CO2/CH4的吸附量比值逐渐降低；CO2在含煤水中的离子反应所达到平衡的时间约为120 d。从而认为，徐州地区煤层在深度和位置适宜的情况下可以作为CO2地质处置的有利场所。

华北东部深部岩溶及煤矿岩溶水害特征

针对我国华北东部煤矿井开采深度迅速增加,矿井岩溶水害日益加重的客观问题,文章分析讨论了深矿井开采的基本概念,通过统计分析,得出中国东部主要煤矿井目前开采深度达到600 m左右且以12 m/a左右的速度向深部延伸的变化趋势。从华北东部地区沉积古地理环境与地壳运动演化史方面分析了该地区厚层奥陶纪灰岩的形成及其后期岩溶发育过程。通过对研究区几个重点矿区揭露的奥陶系灰岩岩溶发育特征在穿层和顺层方向上随深度变化规律的分析,揭示出华北东部主要煤矿区奥陶系灰岩岩溶发育特征在垂向上具有弱-强-弱和顺层方向上随埋深具有由强到弱的变化规律。提出了华北东部煤矿深部开采将面临的岩溶水害问题及其防治水技术思路。

河北邢东矿2#煤底板高承压水害防治研究及评价

随着煤炭开采深度的不断增加,底板承压水威胁愈加严重。以邢东矿2#煤底板高承压水害防治为例,通过区域治理工程设计及工程效果评价对深煤层高承压水害防治技术进行研究。提出区域治理注浆目的层选择应充分利用已有地质资料,如已有钻孔单位涌水量、钻进液漏失量等基础数据,确定岩溶发育段(治理层位);主孔设计时应避免波及采空区及导水裂隙带。区域治理工程施工后,原2125工作面机尾处底板出水点,2222工作面涌水点已不再涌水,治理效果显著;区域治理吨煤防治水成本约为传统防治水成本的十分之一,经济效果突出。研究方法及结论对深部煤层底板高承压水害防治具有重要意义。

凯里市龙场崩塌特征及处治对策研究

2013年2月18日,凯里市龙场镇渔洞村突发大型崩塌灾害,导致5人失踪,并堵塞渔洞河形成堰塞坝。次日8时许又发生二次崩塌。崩塌堆积体约30×104m3。龙场斜坡为缓倾坡内上硬下软型高陡斜坡,下卧软岩厚度仅13m并含可采煤层;上部硬岩为碳酸盐岩,岩溶化强烈。龙场崩塌主要受控于坡体结构及后缘隐蔽性深切溶蚀裂隙。初步分析认为山体内部持续大范围采煤是主要诱发因素,导致崩塌体高速坠覆失稳。建议对矿区内高陡斜坡开展专题调查,并量化分析采煤效应,以确定重点监控部位、采空区临界安全距离和合理采空率等,防范类似灾害发生。