润宏煤业1305工作面静态膨胀剂致裂顶板卸压技术研究

以润宏煤业1305工作面地质条件为工程背景,采用静态膨胀技术对运输巷顶板切顶卸压,避免煤柱侧应力集中。通过理论分析、实验室测试、现场工程试验等方法,分析和测试了静态膨胀剂的膨胀力性能,计算分析了静态膨胀剂作用下切顶卸压的钻孔参数,设计了详细的施工工艺。研究结果表明,静态膨胀剂的最大膨胀力可达到70 MPa,且持续时间长,完全可以用于煤岩致裂工程。钻孔间距、钻孔直径以及钻孔角度是影响静态膨胀剂致裂效果的主要参数。钻孔内产生的静态膨胀压力作用到孔壁,且能一直保持到顶板进入采空区后,在矿压、自重及静态膨胀力的作用下,顶板会出现裂缝、裂缝扩展、顶板致裂垮落3个过程。根据现场具体工程条件,在多组成排钻孔共同膨胀作用下,可形成膨胀应力的叠加,能够起到更好的致裂效果。研究为探索和推广煤矿非爆破式顶板致裂技术提供了借鉴。

张双楼煤矿坚硬顶板高效致裂技术体系研究

目前煤矿存在水力压裂与顶板爆破的缺陷,通过顶板切顶、分层处理或用分层-切顶相结合的方式,还可以降低坚硬顶板的厚度、悬顶长度以及来压强度。通过研究坚硬顶板致裂防冲原理,结合顶板深孔爆破、水力致裂等方法,提出了创新式张双楼煤矿坚硬顶板“远-近”场全空间高效致裂体系,改变岩体破坏时的动载强度和煤体静载强度,防止冲击地压灾害发生,实现顶板岩层的定向分层与切断,达到防冲与护巷双重目的。

顶板致裂增大煤层透气性技术试验研究

为解决新安煤矿瓦斯治理难题,提高瓦斯治理水平、增强防突效果,针对该矿瓦斯抽采现状和煤层赋存特征,开展了"松软不稳定煤层顶板制裂增大瓦斯透气性试验研究",着力解决封孔成功率低、钻孔利用期短、压裂影响范围小、流量衰减快等技术难题.在14170工作面顶板钻场分别施工了压裂及导向钻孔,通过压裂钻孔注入高压流体进行压裂以达到对煤体卸压增的目的.研究结果表明:该技术能有效提高抽采钻孔的瓦斯浓度及流量,大幅提高瓦斯抽采效果,有效地降低施工区域的突出危险性;形成了一套适合新安煤矿瓦斯地质条件的卸压增透工艺技术,为有效预防煤与瓦斯突出灾害提供理论及技术支持.

煤矿顶板注高压水预裂技术浅析

针对目前煤矿冒顶现象，通过对坚硬顶板岩石应力的分析，采用对坚硬顶板注高压水预裂技术，使其容易及时自然垮落，减少冒顶现象的发生，确保煤矿安全生产。

二氧化碳致裂治理坚硬顶板技术应用

针对大同矿区坚硬顶板垮落难题,提出了利用二氧化碳致裂技术来治理坚硬顶板的方法,通过在塔山煤矿8218工作面进行二氧化碳致裂坚硬顶板的试验,结果表明二氧化碳致裂可取得与传统炸药爆破相当的效果,提高了放顶的安全性。

基于地质雷达的急斜特厚煤层顶板致裂及其效果评价

急斜特厚煤层采空区顶板垮落特征和缓斜煤层不同,容易形成悬空顶板,从而诱发动力灾害。以乌鲁木齐乌东煤矿北采区45°煤层为背景,通过地质雷达对采空区顶板的塑性区变化特征实施综合立体探测。探测结果表明:随工作面的推进,采空区顶板没有发生较大的垮落,形成悬空顶板。提出对采空区顶板实施井下注水与爆破耦合致裂以及地表深孔爆破相结合的致裂方案。现场采用微震监测得出,顶板致裂方案有效减少了采空区顶板突然垮落所造成的动力灾害发生的频次。

工作面回采扰动影响下煤层大巷群围岩控制研究

研究余吾煤业N2105工作面回采末期阶段对其停采线前方煤层大巷群的影响,通过现场实测调研,指明了回采扰动影响将会导致煤层大巷群围岩发生不同程度的破坏,在此基础上根据UDEC3D离散元软件模拟分析得到煤柱体上方顶板致裂后能够有效地降低煤体内的垂直应力峰值,同时根据COMSOL Multiphysics 6.0仿真软件模拟分析得到最佳注浆压力值和水灰比,分别为1.0 MPa和1.5∶1。现场工业性试验阶段,在1号回风大巷内布置测站所监测的矿压数据表明,围岩两帮和顶底板收敛率均控制在5%以内,巷道围岩整体变形控制效果显著。

深部地堑构造区域沿空工作面冲击地压分析及防治措施

针对地堑构造区域容易发生冲击地压灾害的问题,以山东某矿6305工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析和数值模拟等方法,深入研究了深部地堑区沿空工作面冲击危险性,并提出了相应的卸压措施。研究结果表明:6305工作面回采至FL37断层时,工作面前方距离地堑构造带处15~30 m超前支承压力明显,最大应力为34 MPa,而当回采至地堑构造区域时,FL39断层处应力变化不大,即地堑构造区域应力变化不明显。根据6305工作面回采期间应力云图及微震数据,针对高应力集中区可采取大直径深孔卸压、顶板致裂以及爆破卸压方案进行卸压解危措施。经过钻屑法的卸压监测,实现了对6305工作面的安全开采,对其他类似工作面的安全生产具有重要意义。

高压水致裂在高瓦斯工作面初次放顶中的应用

针对大平煤业3111工作面顶板强度大、完整性好的特点,为了减小工作面初采期间的矿压显现程度,针对3111工作面上覆岩层采取高压水致裂措施,揭示了高压水致裂在顶板弱化措施中的优越性,分析了采用高压水致裂措施后,工作面回采期间微震活动及支架阻力的变化规律。现场实践表明,高压水致裂措施减小了工作面初次来压步距,减弱了顶板活动剧烈程度,降低了工作面矿压显现程度,保证了工作面初次放顶期间的安全回采,能够有效解决工作面初次放顶问题。

麦垛山煤矿沿空巷道围岩变形综合治理方法研究

麦垛山煤矿6号煤工作面巷道底鼓量达到巷道高度的50%~70%,两帮移近量达到0.7 m左右,严重影响巷道的正常使用。从现场实际出发,针对煤柱尺寸、围岩岩性以及采空区上覆岩层运动等影响因素,对130608风巷底鼓变形破坏原因进行深入分析。利用数值模拟、现场监测等方法,研究复杂地质条件下采动破坏巷道的围岩变形机理,提出“小煤柱卸压+巷道围岩改性+顶板水压致裂”综合治理方案。结果表明,结合130608工作面实际情况,预留6 m的小煤柱一定程度上缓解了应力集中现象。采用注浆方法尤其是选用高强无机注浆材料可以较好实现改良围岩特性的注浆加固效果;采用顶板水压致裂的方法,达到在一定程度上软化并致裂顶板,降低深部岩体强度的目的。研究成果可为类似矿井复杂地质条件下的巷道围岩变形治理提供借鉴。

顶板致裂增大煤层透气性技术应用

为解决新安煤矿瓦斯治理难题,提高瓦斯治理水平、增强防突效果,结合矿井煤体特性及煤层赋存特征,在14230工作面顶板1、2号钻场分别施工压裂钻孔,注入高压流体进行压裂以达到对煤体卸压增透的目的。并使用瞬变电磁仪对压裂的影响范围进行了考察。现场试验结果表明:该技术能有效提高抽采钻孔的瓦斯浓度及流量,大幅提高瓦斯抽采效果,有效地降低施工区域的突出危险性。通过现场试验形成了一套适合新安煤矿瓦斯地质条件的卸压增透工艺技术。

回采强动压影响下煤层大巷围岩控制技术探讨

针对余吾煤业N2105工作面回采期间强矿压对煤层上山大巷围岩的破坏情况,采用钻孔窥视法对围岩破坏程度进行了勘探,并提出了采用围岩分层注浆加固和水力压裂坚硬顶板相结合的防治方法。该方法对受工作面回采强动压影响下煤层大巷围岩的控制提供了借鉴和指导意义。