复合顶板高瓦斯厚煤层综放工作面覆岩“两带”动态发育特征

以余吾煤业为试验矿井,采用钻孔两端封堵分段注水装置和钻孔电视系统,探测综放开采上覆岩层"两带"高度,对采动前后裂隙倾角、数量与深度关系、数量与宽度关系进行数字化分析,并就采动过程裂隙演变情况进行相似模型与数值模拟试验。结果表明:余吾煤业综放开采冒落带高度为27～32 m,裂隙带高度为58～61 m,采动前裂隙以高角度、低宽度为主;随着采煤工作面的逐步推进裂隙数量呈直线上升,且增加的裂隙以小角度、中宽度为主;采动过程中裂隙的主要聚集区在煤壁前后,覆岩裂隙密度分布曲线呈两端和中间高,如"波浪"型。

综放开采覆岩“两带”高度影响因素及预测模型研究

为研究影响综放开采覆岩“两带”高度预测模型,采用理论分析与经验公式方法系统分析影响覆岩“两带”高度的因素,包括覆岩岩性、覆岩组合结构、煤层赋存状态、顶板控制方法、开采厚度、工作面走向长度与倾向长度、工作面推进速度、覆岩破坏残余变形;并将上述因素划分为采矿地质因素、顶板控制方法、采煤工作面三维尺寸设计参数、时间因素4类;基于此建立综放开采“两带”高度预测模型,并通过工程实例对比、现场实测等方法进行合理性验证。结果表明:芦沟矿与盛泰矿2个工作面的“两带”高度预测值均在实测值范围之内,说明得出的回归式预测效果较好,验证综放开采“两带”高度预测模型的合理性。

上覆煤柱影响下的工作面覆岩“两带”高度综合判定

为了研究福城矿采场覆岩移动破坏的垮落带和裂缝带,摸清采空区顶板的变化规律,分别提出理论计算法、岩性判别法以及微震监测法,将各种结果进行对比,验证微震监测法的可行性,最终得到较为准确的结论。

赵庄煤矿大采高综采覆岩“两带”高度确定

为了确定软煤层大采高综采覆岩"两带"发育高度,以赵庄煤业大采高综采工作面为研究对象,分析了大采高开采工作面的矿压显现规律,并采用电法监测技术实测得出了覆岩"两带"发育高度。基于以上实测结论,通过力学解析得到了覆岩"两带"发育高度的修正公式,为后续工作面高抽巷层位确定提供了指导。实践结果表明,该公式吻合现场实际,应用效果良好。

工作面顶板岩层变形破坏发育过程光纤测试模拟研究

回采工作面顶板岩层的变形与破坏过程一直是矿山地质的重点研究对象,获得其动态发育特征对于矿井安全生产十分重要。文章基于分布式光纤传感测试技术,通过构建室内平面应力模型,在煤层采动区布设4条斜向和3条竖向测线。根据煤层开挖进度,定期采集岩层应变值,从而获得煤层开挖过程中岩层变形破坏动态发育规律。结果表明:煤层开挖过程中,工作面前方顶板岩层受超前支承压力的作用将呈现压应变,而工作面及后方采空区上部岩层则主要以拉伸破坏为主;根据竖向光缆应变变化曲线分析得出11-2煤垮落带发育高度为10 cm,导水裂缝带发育高度为45 cm,光缆测试结果与模型实际测量结果基本一致;光缆应变曲线可良好地分辨岩层变形破坏发育过程。研究结果表明,利用分布式光纤监测岩层结构的变形与破坏过程可获得良好的岩层应变参数,其可分辨能力强、效果显著。

晋城矿区下保护层开采覆岩运移及裂隙演化规律研究

针对晋城矿区开展下保护层开采试验,采用模拟试验,现场实测等手段研究下保护层开采覆岩运移、裂隙动态演化特征及被保护层变形规律。模拟结果表明:伴随基本顶的周期破断,采动裂隙呈梯形演化,贯通的竖向裂隙没有连通至上被保护层。保护层开采后,被保护层下沉平缓连续,膨胀变形率保持在0.5%左右。深基点位移计动态监测下保护层94302工作面开采覆岩运动全过程,得到了监测岩层的移动曲线,掌握了上覆岩层横向三区、纵向三带离层裂隙时空演化规律。通过钻孔电视观测覆岩裂隙分布特征及被保护层煤体结构变化,得到冒落带高度2.2~4.5 m,裂隙带高度20.0~25.7 m,发现被保护层煤体受采动影响产生水平方向为主的小角度次生裂隙。