钻孔窥视技术在煤矿中的应用研究

为了搞清煤岩层的构造或对物理勘探结果进行验证,利用锚杆、锚索技术进行巷道支护、探放水等都要打不同孔径、不同深度、不同数量的钻孔,用提取岩芯等手段来了解钻孔内部的结构、深度、孔内岩层的岩性及分界。目前要进行这些工作主要采用提取岩芯、电测井等手段,费时费力,不能满足生产需要,迫切需要一种既可在煤矿井下现场观测记录、又能在地面回放、分析的钻孔窥视设备,以建立岩性特征数据库。阳煤新景矿与西安煤科院合作,经过近1 a的艰苦工作,试验已经完成。研究表明:钻孔窥视技术可以较好地解决以上问题,应用效果较好。

基于钻孔窥视技术的煤层顶板“三带”分布规律研究

随着矿井开采深度的不断增加,深部高应力的复杂地质条件使得矿压显现更为明显。特别是随着回采工作的不断进行,上覆岩层在采掘工作和矿压影响下形成的“三带”(冒落带、裂隙带和弯曲下沉带)的界限及范围更难以掌握。为了解工作面顶板“三带”分布情况,利用钻孔窥视技术,分析研究了某矿10107采空区顶板冒落带及裂隙带高度和内部地质条件。结合打钻返水情况,测定了其冒落带及裂隙带分布高度和范围。研究成果为矿井瓦斯和水害治理提供有力依据,也为工作面采掘设计做出有效指导。

基于钻孔窥视技术的深孔预裂爆破效果考察分析

为解决红阳三矿7号煤层构造区域综采工作面的冲击地压防治问题,以西三采区703工作面开切眼处断层带卸压为工程背景,以深孔预裂爆破的卸压方式,基于钻孔窥视技术对其深孔卸压爆破的有效性进行分析,检验所采取措施的有效性。结果表明,深孔爆破卸压方式对于断层带等应力集中区域卸压效果良好,采用卸压爆破的手段后,该区域的冲击危险程度降低,为深部构造区域工作面的安全回采奠定了基础。

煤层覆岩导水裂隙带发育高度综合分析技术研究

为探明综采工作面导水裂隙带高度发育规律,通过传统经验公式计算、软件数值模拟、钻孔窥视技术等方法,研究了盖州煤矿9105综采工作面导水裂隙带发育高度,并进行了相互验证。结果表明:钻孔窥视技术确定的导水裂隙带发育高度准确度更高,但受采后覆岩塑性破坏马鞍形位置最高部位和观测时间影响较大;采用钻孔轨迹分析进行高度校正是提高利用钻孔窥视技术确定导水裂隙带发育高度准确性的关键;钻孔倾角和方位越接近设计参数,导水裂隙带发育高度预测越准确。钻孔窥视技术结合传统经验公式和数值模拟技术综合确定导水裂隙带发育高度,能有效提高导水裂隙带发育高度预测精度。

切顶卸压预裂技术在特厚煤层综放工作面的应用

为了提高特厚煤层综放工作面两端头顶煤资源及初采初放期间煤炭资源采出率、降低初采初放期间初次来压对工作面的冲击以及减小临近工作工作面采掘期间的矿压显现,采用断裂损伤理论,分析了切顶卸压后顶板岩梁的断裂垮落步距和综放工作面初次来压强度的变化,得出综放工作面的支撑压力区域发生前移,增强了煤层的冒放性和初采初放期间的煤炭资源回收率。以山西同煤集团同忻煤矿综放工作面为研究背景,对综放工作面在初采前及两巷端头应用切顶卸压预裂技术,对比分析了有无实施切顶卸压预裂综放工作面在推进过程中初次来压步距和初次放煤步距的差异。研究结果表明,实施切顶卸压预裂技术后,综放工作面初次来压步距较未预裂时缩短了11.1 m,初次放煤步距较未预裂时提前了16 m;并且利用钻孔窥视技术,得出了采空区三角区悬滞的顶煤沿着预裂爆破导通的裂隙发生断裂垮落,有效解决两巷采空区悬顶过大的问题。

掘进巷道过风氧化带支护参数优化设计研究

针对甜水堡煤矿1302工作面回风巷道在掘进至315m时,由于受到上覆岩层风氧化带影响,导致顶板较破碎、成型较差以及锚杆锚固力达不到设计要求而引起巷道易发生冒顶事故的难题,现场运用钻孔窥视技术对1302工作面回风巷道顶板围岩裂隙发育情况进行观测分析,并掌握了1302工作面回风巷道围岩裂隙发育时空演化规律。基于巷道顶板岩层叠加支护作用机理,对已采用的支护方式进行优化设计,并采用数值模拟和工业性试验对支护效果进行了验证。研究结果表明:在圆弧拱断面巷道中,采用长短锚索加钢筋梯梁“3-3-3”布置方式可以有效地控制1302工作面回风巷道顶板破碎围岩。该研究成果可为类似巷道的支护设计提供理论及实践依据。

冲击地压深孔断顶爆破钻孔布置优化研究与应用

针对煤矿开采过程中覆岩受俯冲力不断增强的现场问题,采用了理论分析和深孔断顶爆破等方法,借用钻孔窥视技术分析了钻孔爆破效果,对爆破钻孔间距进行了优化布置研究与应用,解决了冲击地压对煤矿开采过程中的危害,此研究成果优化了某矿井西二采区待回采二片工作面的爆破钻孔间距,提高了爆破效果,降低了工程成本与现场工程量,为冲击地压灾害防治提供了一定参考。