大采高工作面覆岩运移特征及支架可靠性分析

针对大采高工作面回采中可能存在的覆岩垮落压死支架及冒顶风险,采用现场监测与数值模拟相结合的方法对覆岩运移特征及支架可靠性进行了系统分析。结果表明:随回采工作面推进,支架压力表现为两侧低中间高变化特征,周期来压持续时间长、步距短,滞后工作面20 m处,微震事件频率最高,此时顶板活动最为剧烈,需要引起足够重视;随工作面推进,基本顶及其上覆岩层表现为周期性断裂特征,基本顶与主控层之间覆岩呈现整体性运移特征。理论计算得到支架工作阻力为10024 kN,该参数值为额定工作阻力的66.8%,满足顶板支护强度要求,可保证工作面安全回采。

冯家塔煤矿2#煤覆岩运移特征及冒顶危险性评估研究

为了解决冯家塔煤矿覆岩大面积冒顶安全风险问题,对覆岩顶板危险性进行评估和分级。采用离散元模拟分析软件UDEC对2#煤覆岩运移特征进行模拟研究,分析了覆岩垮落带与裂隙带演化特征,获得了最大垮落带高度,基本顶初次垮落步距和周期垮落步距。基于人工神经网络基本原理,构建了采场覆岩冒落ANN型脆弱性指数模型。该模型输入层为采场覆岩垮冒主控因素:煤层厚度、埋深、基岩厚度、工作面斜长,输出为覆岩冒顶危险性指数。采用52个钻孔数据进行分析,然后采用插值得到2#煤覆岩冒顶危险性指数,并进行危险性分级。结果表明:2#煤覆岩冒顶危险性可分为4级。井田西部2#煤覆岩冒落危险性较小,为相对安全区域。井田中部和南部存在较大范围的危险区域,冒顶危险区域开采需采用相应的监测与防治措施。

长壁膏体充填开采覆岩运移特征及矿压显现规律研究

以古城煤矿1123充填工作面为研究对象,运用地质雷达、多点位移计、微震监测等方法研究深井长壁膏体充填开采覆岩运移特征及矿压显现规律。结果表明:(1)工作面超前采动影响距离为33~37 m,进风巷煤柱侧超前采动影响距离增至50 m,回风巷断层影响区超前采动影响距离呈现增长趋势;(2)充填工作面微震事件分布呈非对称、低能量、纵向发育高度小、底板集中、顶板分散等特征,以小能量事件居多;(3)充填工作面顶板以变形下沉为主,未发生大范围的破坏,说明充填开采可降低上覆岩层的运移模式和强度;(4)充填工作面推进到165.6 m时,地表未发生明显的沉降现象,表明充填开采对地表沉降具有较好抑制作用。

大倾角煤层变角度综放工作面开采覆岩运移规律

大倾角煤层变角度综放工作面受倾角变化的影响,覆岩运移、矿压显现规律更为复杂。针对枣泉煤矿大倾角煤层120210变角度工作面综放开采条件,采用物理相似模拟实验和现场监测方法,对比研究了大倾角煤层变角度工作面和单一角度工作面综放开采覆岩运移规律。研究表明:120210工作面受不同倾角的影响,覆岩运移规律较单一角度工作面差异大,上部区域倾角26°,覆岩运移特征表现出倾斜煤层开采的特征,基本顶以"悬臂梁"结构形式发生破断运动,顶板平均压力23.7 MPa,分布均匀;下部区域倾角44°,覆岩运移特征表现为大倾角煤层开采特征,顶板垮落的矸石沿倾斜滑移充填采空区,顶板平均压力29.5 MPa,分布不均、变化范围大;中部区域过渡段覆岩运移既有倾斜煤层又有大倾角煤层开采特征,顶板平均压力27.15 MPa,分布较均匀,是两者转换的关键区域。根据工作面不同倾角区域覆岩运移、矿压显现特征提出大倾角煤层变角度综放工作面开采围岩控制原则,并依据此原则提出工作面分区域顶煤放出量控制方法。

综放工作面导水裂隙带高度分布式光纤监测技术

为了确定荫营煤矿150313综放工作面导水裂隙带发育高度,本文采用数值模拟和现场实测方法对覆岩变形特征进行研究。数值模拟结果表明,150313工作面垮落带高度为26 m,垮采比为3.59;裂隙带发育高度为85.8 m,裂采比11.87。工作面导水裂隙带高度井下观测试验共布置3个分布式光纤监测钻孔,采用BOTDR技术对工作面回采过程中覆岩变形特征进行测试。监测结果表明:分布式光纤监测技术可准确监测覆岩变形与移动特征,测试覆岩“两带”的高度。传感光缆光损耗较大的点或者断点所处的层位对应于工作面垮落带高度,起裂临界应变位置对应于工作面裂隙带高度。根据现场测试结果可知,150313综放工作面覆岩垮落带高度为28.51 m,垮采比为3.94;导水裂隙带的高度为75.44 m,裂采比10.43。研究成果可为类似条件矿井顶板水害防治和水资源保护提供参考。