矸石充填采煤工作面覆岩破裂特征及演化规律分析

为研究充填开采条件下覆岩破坏变形规律,通过现场监测的方法,在某矿F5001充填工作面不同位置布置覆岩观测钻孔,借助钻孔成像判定覆岩破坏情况,分析了充填开采覆岩破裂特征和运动演化过程。结果表明:覆岩进入离层扩展阶段后具有裂隙向破裂带,破裂带向离层转化的趋势,最快24 h内可出现3处新生破裂带;离层一般出现在不同岩性的岩层分界处,裂隙多出现在较厚岩层内部;T_3150泄水巷上方覆岩共出现3处离层、8处明显破裂带,裂隙数目较多,顶板上方最大破裂高度约14.2 m,最大离层高度约11.3 m。

煤矿开采覆岩破裂被动源三维地震观测系统设计分析

在煤矿开采过程中,地震事故不仅会影响煤炭的开采速度,还会对人们的生命财产造成极为严重的威胁。本文主要以某矿区为例,介绍了煤矿开采覆岩破裂被动源三维地震观测系统的意义与方法,对煤矿开采中的地震问题进行监测,尽可能地保证环境与人员的安全,以期为相关行业人员提供参考。

采场覆岩空间破裂与采动应力场分布关联性研究

针对上覆多层坚硬砂岩组破断时释放的动载荷耦合集中静载荷区弹性应变能易诱发冲击地压显现的问题,采用现场监测、统计分析的方法,探索了覆岩空间破裂与采动应力场关联性对冲击地压显现的影响,对覆岩空间破裂分布特征及采动应力场分布特征进行了监测分析,依据研究结果对临空巷道超前支护方式进行了优化与实践验证。研究表明:纳林河二号矿井31102工作面覆岩破裂剧烈区位于3-1煤层顶板上方30.3 m,厚度为14.85 m的细粒砂岩层内,并超前工作面30～40 m;超前支承压力影响距离至工作面前方254～280 m,峰值点距工作面小于66 m。覆岩破裂剧烈区与采动应力场峰值区(两区)相距较近,易诱发冲击地压灾害,在超前工作面0～40 m两区下方的临空巷道采用垛式液压支架超前支护顶板,可有效防治冲击地压。

三软煤层综放工作面覆岩垮落及裂隙导水特征分析

通过大南湖一矿三软煤层工程地质条件及煤岩物理力学参数的综合分析与测定,开展了对应条件下的物理相似模拟,分析了综放工作面围岩运移及覆岩破坏高度,探索了现场支架实测阻力与覆岩裂隙导水位置、导水量间的关系。综合分析表明:1303综放工作面顶板垮落带高度为20 m,模型表面裂隙延伸高度观测结果与3D钻孔电视合成的钻孔内壁破裂剖面揭示出的裂隙延伸高度均为98 m,与经验公式计算基本一致。工作面超前影响范围随开采范围而增大,最终趋于稳定。1303综放面工作面划分为两个较为明显的压力集中区,工作面裂隙导水量、导水位置与压力集中区中支架压力变化相关,覆岩裂隙导水显现的位置处在工作面中下部顶板压力集中显现区(2区)的位置几率较大。建议1303工作面提前疏放上覆含水层以及老窑积水的同时,加强对两个压力集中区(1区和2区)的监测,尤其是2区,密切关注架后顶板垮落情况与工作面淋水量变化,及时的给出来压预警与导水位置及导水量预测。

薄基岩厚冲积层倾斜采场覆岩破断及裂隙带发育高度研究

针对新河煤矿3302工作面薄基岩厚冲积层条件下煤层开采易发生透水事故的隐患,建立"砌体梁"结构模型并分析其稳定性,利用数值模拟的方法模拟倾斜工作面覆岩导水裂隙带发育高度,最后通过现场测试进行验证。结果表明:薄基岩厚冲积层条件下的倾斜工作面基本顶在发生破断后形成的"砌体梁"结构易发生回转变形失稳和滑落失稳,采空区导水裂隙带发育高度为55.3m,裂采比为11。

综采工作面回采巷道围岩破裂变形规律实测研究

为了研究综采工作面回采巷道围岩变形规律,为回采巷道的保护提供合理依据,以东欢坨矿2088_下工作面为工程背景,运用现场实测方法,通过钻孔电视探测分析2088_下回风巷道围岩破裂情况及对巷道进行位移监测并分析变形规律。结果表明:巷道顶板下位岩层中均存在较为严重的破裂区,破裂区范围约为2.0 m左右,2088_下工作面所在的8~#煤层巷道围岩属于中松动圈和大松动圈范围;未受采动影响区域内顶底板、两帮最大移近量仅为84、34 mm;超前影响范围约为90 m,顶底板、两帮最大移近量达到了1 280、1 869 mm,由此可见,在工作面回采扰动作用下巷道变形情况较为严重;回采工作面推进距离从测点前80 m至0 m过程中,顶底板、两帮移近量分别增大至243、206 mm,移近速度分别增大至19.1 mm/d和14.7 mm/d,均产生明显增长,说明回采工作面距测点越近,巷道受采动影响越大;在对回采巷道进行保护时,要求巷道支架支护必须考虑能够有效支护该范围内岩层重量以及上覆岩层作用力。

千秋煤矿冲击地压与微震活动关系

采用千秋煤矿微震监测技术对21141工作面冲击地压发生规律、覆岩破裂与微震事件的关系、冲击地压与微震事件的关系进行研究。获得了该条件下顶板垮落带与断裂带高度、顶板周期性活动特征、冲击危险区域、冲击能量来源以及冲击地压主要影响因素,为冲击地压的防治提供了参考。

煤柱稳定性的微震监测研究

为了监测李雅庄煤矿深部采区采场及覆岩运动,建立了SOS监测系统,采用"D值理论"方法,在李雅庄煤矿深部采区布设11个监测台站,给出了井下波速测定方法,对李雅庄煤矿深部采区工作面覆岩运动进行研究,发现受采动影响工作面煤柱及覆岩在高应力作用下,发生大量微震事件,煤柱表现出不稳定性。根据覆岩的层状结构建立了煤柱及其顶板覆岩的力学模型,分析了煤柱覆岩破坏的机理。利用微震系统监测煤柱及顶底板岩层活动,为煤柱的稳定性进行了评价。

多煤层开采导水裂隙带发育与覆岩破坏高度规律

为了进一步揭示多煤层开采过程中,采动裂隙带发育规律的影响因素与采空区水的变化特性,以公乌素煤矿为研究对象,分别研究了该矿区煤层的覆岩类型及其对覆岩破裂的影响,从理论和数值模拟的角度研究了多煤层开采对覆岩破坏高度的影响.研究结果表明:(1)煤层覆岩越坚硬,覆岩破裂带发育的高度较大,导水裂隙发育就越高,反之,则容易下沉,但不易产生开裂,最终表现为覆岩破坏高度降低;(2)煤层采动过程中,开采厚度、开采方法、工作面跨度、开采深度与导水裂隙带的高度变化呈正相关关系;(3)公乌素煤矿倾斜煤层回采的导水裂隙带的分布沿工作面的倾斜方向整体呈不对称“马鞍形”破坏特征,多煤层下行开采过程中,下部煤层开采可以有效地减小上覆岩层采动引起的应力集中现象,且采空区的卸压范围及高度也随之增加.相关研究成果可为同类型矿井安全开采提供参考依据.

区段煤柱对沿空巷道动力显现影响机制研究

为了探究不同宽度区段煤柱对沿空巷道动力显现影响的机制,结合鄂尔多斯中深部矿井不同宽度区段煤柱冲击地压工作面实测数据,从覆岩破裂与采动应力场关联性角度进行了研究。研究结果表明:煤层上覆坚硬砂岩组破断时释放的动载荷耦合集中静载荷区弹性应变能是为沿空巷道近距离超前段频繁动力显现的主要原因;采用较小区段煤柱有利于避免沿空巷道集中动载荷与高静载区域重合,从而降低沿空巷道动静载叠加诱冲风险;小煤柱工作面邻空巷巷道围岩变形相对更为超前,现场应重视小煤柱工作面沿空巷道超前支护距离及正帮侧的卸压工作。

采动煤岩体中冲击震动波传播的微震效应试验研究

通过现场进行的爆破震动试验及矿山微震监测,以爆破震动波波速、振幅及频率等为主要分析指标,研究了矿井采动影响下煤岩特性改变对冲击震动波传播微震效应的影响规律.研究表明,随工作面开采时采空区垮落、破裂范围扩大及覆岩性质的强度弱化,各爆破震动P波平均波速、峰值振幅平均值、P波初至平均频率等微震参量均有较大程度降低.其中,波速平均值下降率最大达69.8%,振幅平均值最大降幅高达92.2%,P波初至平均频率最大降幅也达60.0%以上.试验结果揭示了覆岩结构及性质改变对震动波传播衰减和能量耗散的影响特征,为矿山微震监测的定位修正和参量优化提供了基础数据,更为研究采动诱发矿震动载的震动效应及采取有效冲击防治对策提供重要试验依据.

微震-应力联合监测的工作面采动影响规律

基于微震-应力联合监测手段,分析工作面回采期间的采动影响规律.结果表明:工作面初采阶段,采动应力的影响范围为70~73 m,覆岩破裂高度集中在40 m以内;见方期间,采动应力的影响范围为140~150 m,覆岩破裂高度集中在80 m以内.相对于初采阶段,见方期间应力集中程度进一步增加.将得到的采动影响规律应用于现场实际,确定了超前支护距离和停采线位置,并对煤体的冲击危险性评价起到了积极作用.

沿空巷道动力显现影响机制与防治技术研究

围绕鄂尔多斯深部矿井沿空巷道动力显现特点,结合现场实测数据分析沿空巷道覆岩空间破裂与采动应力场关联性及其对动力显现的影响,明确诱冲主因,制定针对性防治措施并进行实践验证。研究结果表明:回风巷近距离沿空侧覆岩破裂产生的动载为沿空巷道动力显现诱冲主因;沿空巷道顶板以上2~6.9 m厚度为4.9 m的粉砂岩层,顶板以上7.7~12.1 m厚度为4.4 m的砂质泥岩层,顶板以上29.2~34.5 m的粉砂岩、细砂岩组,顶板以上45.4 m厚度为8.8 m的细砂岩层为沿空巷道动力显现影响层位。通过基于沿空侧覆岩爆破区域微震分布特征的顶板预裂爆破效果分析,揭示顶板预裂爆破减冲作用机制。顶板预裂爆破实践应用效果证明了致灾因素分析及针对性防治措施的有效性。