仰采煤层注浆加固防片帮技术及应用

回采过程中,综采面若受向斜轴部及断层的影响,一般应力较为集中,顶板压力大,顶板及煤体易破碎,加之工作面为仰采,煤壁易片帮,易引发顶板事故,给安全生产带来威胁。提出仰采时对煤层进行注浆加固的措施,使破碎的煤、岩体形成整体,提高煤与顶板的整体强度,减少回采期间片帮现象。该技术在陈四楼煤矿21110综采面得到成功应用,避免了仰采时煤体和顶板的严重破碎对推进的影响,提高了回采安全系数。

基于颗粒流方法的煤层注浆细观力学特性模拟研究

注浆法是松软煤巷加固的常用方法之一,通过颗粒流模拟方法,对煤层的注浆过程进行了细观模拟研究,探究了不同煤体强度及注浆压力下的注浆效果,获取了浆液在煤层中的扩散形态。结果表明:煤层注浆经历“渗透-快速劈裂-缓慢劈裂-稳定”阶段,注浆过程中裂隙的扩展主要由裂隙尖端拉应力引起,在浆液压力作用下,裂隙尖端形成拉应力集中,达到启劈压力时浆液劈裂煤层;注浆压力及煤体强度对注浆效果均具有较大影响,注浆压力的增长对浆液扩散半径影响程度逐渐减小;煤体抗压强度越小,注浆扩散半径越大,裂隙发育越充分。

基于组合赋权的TOPSIS-RSR法的煤层底板注浆效果评价体系

区域地面超前注浆是预防底板水害的有效手段,如何利用钻探及注浆施工过程的数据对注浆效果进行客观评价,是目前迫切需要解决的问题。以山东省邱集煤矿1111采区D3,D10,D11和D12地面孔组注浆工程为背景,结合已有研究与现场经验,选取钻井液漏失量、注浆终压、渗透系数以及单位注浆量作为评价指标,建立了注浆效果综合评价体系,提出一种综合改进后的层次分析法与CRITIC客观赋权法的赋权方式,利用算术平均法、几何平均法、特征值法等改进AHP,该方法提高了指标赋权的客观性和科学性;基于组合赋权方式更新了TOPSIS,RSR排序分档的注浆效果综合评价模型,利用相对距离优化了TOPSIS相对贴近度的缺陷,改进了数据处理结果;将评价结果转换为可视化分区图,与注浆后井下钻探揭露涌水量结果进行对比,结果显示该评价方法合理,与工程实际结果较为吻合。

奥灰富水层注浆浆液控制技术研究及治理效果

为解决白洞矿业公司煤层底板奥灰水富水层突水问题,对2100工作面煤层底板陷落柱进行注浆改造。通过对浆液受注介质类型和浆液黏滞性时变过程研究,采用稠浆低压充填注入和稀浆高压补充的浆液控制技术,按照“地面物探—地面超前定向钻探验证—区域注浆治理”的治理手段对陷落柱范围的煤层底板进行注浆改造。结果表明:稀浆选择浆液比重1.1,稠浆选择浆液比重1.5进行连续注入;通过治理,奥灰岩中漏失段的平均单位吸水率由0.0029 L/min.m.m降为0.00088 L/min.m.m,工作面出水水量由70 m^(3)/h减小至8 m^(3)/h,注浆治理效果明显。

煤层注浆压裂裂隙形成规律数值模拟

为了更深入了解矿井煤层在不同围压下注浆压裂的裂隙产生规律,通过RFPA-flow软件建立二维应力应变模型,模拟了煤层在不同的围压下注浆过程中裂隙萌生、扩展直至模型失稳的全过程。结果表明:煤层在注浆压裂过程中,围压的改变直接影响到煤体的初始破裂压力和失稳压力,且他们之间呈正相关关系;随着围压的增加,注浆孔周围的应力集中,裂隙产生变得更加困难,浆液的流动也随之变得困难,注浆效果不明显。

注浆技术在松软煤层孤岛工作面中的应用

阳泉煤业集团五矿所采的8410孤岛综采工作面地质条件复杂,构造区域的煤质地松软,对回采作业影响较大。使用传统注浆方法成本十分高昂,严重影响了工作面回采速度和安全生产。对挠曲构造区影响范围内进行预注浆加固试验,试验结果证明,该注浆方法可以有效地控制顶板,降低成本,提高经济效益。

基于水平取心的煤层底板注浆加固检验方法研究及应用

地面多分支水平井钻井煤层底板注浆加固技术的研发和推广应用,有效消除了奥灰水灾害性突水通道,实现了奥灰水害区超前带压开采。目前一些对加固效果的检验方法,虽然可在一定程度上验证注浆改造效果,但对于加固后阻水能力的评价方面稍显不足。基于底板注浆加固检验需要,研发了适用性的水平井取心工具,并进行了取心试验,岩石力学测试结果表明,底板注浆后抗压能力显著提高。将本方法与已有方法相互结合,优势互补,可形成较为完整系统的煤层底板注浆加固检验技术体系,保障煤矿生产安全。

覆岩隔离注浆充填绿色开采技术获突破

日前,从中勘资源勘探科技股份有限公司、淮北矿业集团、中国矿业大学联合举办的绿色开采技术新闻发布会上获悉,覆岩隔离注浆充填绿色开采技术可以做到边采煤边治理塌陷地,且社会效益和经济效益十分可观。该技术于2009年研发成功,先后攻克了多项技术难题,实现了在大型建(构)筑物下注浆充填开采、多煤层注浆充填开采、定向钻孔注浆充填开采等多种复杂地质条件下的成功应用,且在冲击地压防治及非稳沉塌陷区建设高层建筑物地层加固等方面也取得了良好效果。

浅析“煤层注水”技术防治自然灾害

随着煤矿矿井机械化程度的日益提高,开采强度的不断加大,煤炭自燃矿井火灾、瓦斯突出、粉尘、冲击地压等自然灾害对安全生产的威胁越发凸显出来,时刻威胁着煤矿工人的生命安全。与此同时,放顶煤开采中,顶煤的可放性也成为影响产量的关键因素。"煤层注水"技术是目前较为经济、应用广泛的防治矿井自然灾害的有效途径之一。

近距离煤层群开采覆岩结构及围岩稳定性研究

依据东曲煤矿2号煤层和4号煤层近距离赋存特点,结合东曲煤矿4号煤层14214工作面的生产技术条件,采用理论分析和UDEC数值计算的方法,对东曲煤矿近距离煤层群开采覆岩结构及围岩稳定性控制问题进行了分析探讨。结果表明:受上层2号煤层采动影响,4号煤层14214工作面开采时直接顶板节理裂隙发育充分,呈块体结构,其上为2号煤层开采后垮落的散体矸石,而呈规则垮落的2号煤层中砂岩上位顶板呈"拱式"结构;"拱式"结构周期性的再次失稳使工作面产生来压增载现象,但失稳来压步距小、强度低,动载特征不明显,表现为较大的静载荷作用;提高工作面液压支架初撑力能有效抑制直接顶板裂隙的进一步扩展;采用煤层及顶板预注浆可对煤壁片帮及端面冒顶起到良好的控制作用。

突出煤层炮采放顶煤中瓦斯、水害治理技术

以焦作九里山矿为例,介绍了突出煤层炮采放顶煤的工艺,工作面的瓦斯治理技术,工作面的煤层底板注浆改造加固技术,有效地解决了此种条件下煤与瓦斯突出和煤层底板突水灾害问题,改善了生产环境。通过对焦作矿区高瓦斯多水害防治技术研究,找出适合该条件下的炮采放顶煤模式的采煤方法。为焦作矿区及华北型煤田高产高效矿井建设提供参考模式。

三软厚煤层区域消突钻孔施工技术

针对矿井地质条件,郑煤集团公司裴沟煤矿提出了采取注浆加固钻孔、施工浅孔消突、更新打钻设备等措施,以解决消突过程中成孔率低、成孔深度受限、煤层透气性差带来的一系列问题。该措施的实施提高了瓦斯抽放效果,降低了经济损失,加快了巷道施工进度。

煤壁片帮与端面冒落特征分析及治理技术应用

针对夏店煤矿31采区某工作面煤壁片帮与端面冒落程度严重的特点,基于现场实测、理论分析与UDEC数值模拟,提出"煤层注浆、优化液压支架支护参数"的综合治理措施,并进行现场试验。研究表明,通过煤层注浆提高煤壁完整性能够显著减轻煤壁片帮深度与频次,增大液压支架工作阻力、减小梁端距及确定合理的前柱倾角能够减轻端面冒落与煤壁片帮程度。

邢东煤矿深部区域奥灰水害探查治理技术

为解决深部区域煤层开采的奥灰水害问题,以邢东煤矿-980 m水平内多个工作面底板探查治理工程为例,通过对矿井及工作面地质、水文地质条件进行分析,确定工作面回采期间的主要充水水源、充水通道及探查治理层位,结合钻探探查和注浆治理工程,通过工程效果检验,完成了研究区奥灰水害的有效防治。结果表明:研究区开采期间的主要充水威胁来源于煤层底板奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水,主要充水通道为断层构造带。通过钻探工程探查,施工了1个地面主孔,40个地下近水平分支孔,根据伽马测井、水位观测和水温观测等钻探效果检验,确定本次探查到1个隐伏陷落柱(X8)、以及F_(23)等个别导水断层构造。经注浆工程治理,认为煤层底板奥灰岩溶裂隙发育程度不均一、注浆量与多指标相关性差,注浆条件较为复杂;经注浆终压、单位吸水率和现场实际揭露,注浆效果良好。通过本次奥灰水害探查治理工程,确保了矿井深部采区的安全生产。

薄隔水层条件下深部山青煤开采双重水害防治研究

针对孙庄矿薄隔水层条件下开采深部山青煤的情况,进行地面区域治理项目的研究和方案设计。在地面采用定向水平钻进技术进入煤层底板大青灰岩含水层中钻进,查找岩溶裂隙、隐伏导(含)水构造并进行封堵,实现了封堵导水通道、增加隔水层厚度、增强煤层底板隔水岩层的完整性及阻隔水性能的目的,将大青灰岩含水层改造成弱含水层或相对隔水层,防治水对象由双重水害变为以奥灰水为主要防治对象的单一水害,为深部山青煤带压安全开采奠定基础。

The research progress and prospect for the technology of controlling surface subsidence by grouting separated layer in overburden at coal mines in China

The developed process and theoretical achievement for the technology of controlling surface subsidence by grouting separated layer in overburden is summarized in this paper. The research progress of the technology is discussed synthetically on the basis of practice and research results obtained at coal mine of China in recent years. According to the development tendency of mining under buildings, water bodies and railroads and the properties of the technology, the future research direction is proposed.

新桥煤矿南一采区防治水技术研究

新桥煤矿南一采区复杂水文地质条件主要体现在:煤层底板与太原组上段灰岩含水层之间隔水层薄,灰岩含水层水压高;采煤工作面内正断层可能活化突水;煤层顶、底板砂岩富水性强;采煤工作面内有地质勘探封闭不良钻孔。根据以上情况实施单一的防治水措施,不能达到工作面安全回采的目的,故通过分析设计、实施了“一面多策”的综合防治水方法,经过回采检验效果明显。