软弱覆岩分层综放开采工作面“两带”发育高度研究

水体下采煤突水溃砂事故是制约煤矿安全高效生产的主要因素之一,尤其对软岩矿区特厚煤层高强度开采的威胁更为严重。垮落带和导水裂隙带(合称'两带')高度是水害预测预报的基本参数,采用钻孔冲洗液漏失量观测、彩色钻孔电视观测及钻孔取芯的综合手段,通过地面钻孔对软弱覆岩特厚煤层分层综放开采覆岩破坏'两带'发育高度进行现场观测,并利用离散元数值分析方法研究了覆岩破坏裂隙场的变化特征。研究结果表明,软弱覆岩特厚煤层分层综放开采时,上分层综放开采岩层移动角约为75°,垮采比为5.60~5.62,裂采比为11.67~12.20;下分层综放开采垮采比为4.59~4.71,裂采比为8.04~8.58;下分层采厚为上分层采厚的78.28%~84.71%时,垮落带高度增大49.41%~50.85%,而垮采比减小16.19%~18.33%,导水裂缝带高度增大21.72%~25.38%,而裂采比减小29.67%~34.10%。本研究可对松散含水层下分层综放开采工作面水害预测预报及安全煤岩柱留设提供参考。

软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩破坏特征实测研究

针对敏东一矿16-3煤层顶板软弱岩层存在强含水层的问题,采用工程类比和现场钻孔冲洗液漏失量观测的方法研究了软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏的特征,确定了冒落带和导水裂隙带的高度。工程类比预估的导水裂隙带高度为43-90 m,冒落带高度为10-34 m;实测结果表明导水裂隙带顶点位于地表下246.22 m深度,距离煤层顶板83.78 m,冒落带顶点位于地表下293.35 m处,距离煤层顶板36.65 m;现场实测和工程类比预计的两带高度基本吻合,验证了本文研究方法对软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏特征研究的可行性。

特厚煤层分层综放开采软弱覆岩破坏规律研究

为了研究软弱覆岩条件下特厚煤层分层综放开采的"两带"发育规律,在分析了老虎台井田地质、构造和开采条件的基础上,将6250剖面的68002和73003工作面作为研究对象,采用数值模拟和相似材料模拟两种方法,对特厚煤层分层综放开采工作面"两带"发育规律进行了研究,并利用冲洗液消耗量观测法对导水裂缝带发育高度进行了验证。基于数值模拟、相似材料模拟和冲洗液消耗量观测,查明了特厚煤层分层综放开采软弱覆岩破坏规律,冒采比为4. 98～5. 42,裂采比为7. 10～7. 30,破坏范围相对于坚硬、中硬覆岩较小。

沙吉海矿高强度开采软弱覆岩“两带”高度三维模拟研究

为研究沙吉海煤矿高强度开采软弱覆岩"两带"高度,以该矿某高强度开采软弱覆岩工作面为原型建立了三维离散元数值模型,该模型考虑了最大、最小水平主应力及其与工作面推进方向夹角,并基于现场钻孔实测数据对数值模型及岩性参数的合理性进行了校核,分析了不同采厚、工作面倾向长度、走向长度与推进速度对沙吉海矿高强度开采软弱覆岩"两带"最大高度的影响。研究结果表明:该矿高强度开采软弱覆岩"两带"最大高度随采厚的增加而增加,但与工作面的倾向长度、推进速度没有明显关系;高强度开采软弱覆岩工作面达到"两带"最大高度时所需的工作面推进距离与采厚成正相关关系,与倾向长度、推进速度成负相关关系。

软弱覆岩的两类结构模式及对导水裂缝带高度的抑制性

控制采动导水裂缝带不波及隔水层是水体下安全开采的关键。在软硬互层覆岩中的软弱泥岩和近风化带覆岩是两类典型的软弱覆岩。实例分析表明,软弱覆岩在导水裂缝带的发育过程中具有抑制性作用,近风氧化带内开采,导水裂缝带高度将显著下降;而厚层覆岩内泥岩只有赋存于导水裂缝带高度经验范围内,其抑制导水裂缝带发育作用明显。

采动软弱覆岩结构下断层对覆岩破坏规律影响研究

复杂地质构造下软弱覆岩透水规律是一个极其复杂的物理力学和时间演化过程。本文以大平煤矿N1S1工作面为例,应用非线性有限元软件Midas(GTS),采用Morh-Coulomb准则,建立了二维有限元模型,结合N1S1工作面的实测数据,模拟研究了复杂地质构造下软弱覆岩中断层附近的应力场、断层附近的位移场、破坏场随工作面推进过程的分布演化规律。

厚松散层软弱覆岩工作面“三带”发育特征与高度研究

为探究厚松散层软弱覆岩地质条件下采动覆岩运移规律,基于葛泉煤矿11915工作面采矿地质条件,采用室内相似模拟方法,分析该工作面推进时的直接顶初次垮落、高位覆岩破坏动态过程,得出该工作面覆岩垮落带、断裂带与弯曲带(简称“三带”)高度范围;分析了采动覆岩“三带”内岩层位移特征,得出位于垮落带、断裂带与弯曲带内的岩层位移曲线呈波动性递减趋势。研究结果表明:11915工作面垮落带范围为10~25 m,断裂带高度范围为43~48 m,位于48 m之上的岩层属于弯曲带范围,相似模拟结果与现场实测结果相近,验证了相似模拟实验的合理性。

软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度研究

导水裂缝带发育高度是预防煤层顶板突水的主要技术参数,与煤层采厚、开采方法、覆岩岩性等采矿、地质因素相关。为探查敏东一矿软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度,采用钻孔冲洗液漏失量观测方法进行现场实测,实测结果表明:综放采厚为7.7 m时,导水裂缝带发育高度为79.78 m,裂高采厚比为10.36。同时采用数值模拟、相似材料模拟对实测结果进行验证,模拟结果证实实测数据准确。

综放开采条件下软弱覆岩破坏特征及防治水技术研究

煤层回采后覆岩破坏特征与煤层开采方法及覆岩性质相关,覆岩破坏特征主要指导水裂缝带发育高度及其形态,是顶板水害防治的关键技术参数。在分析矿井水文地质条件的基础上,采用钻孔冲洗液漏失量观测、数值模拟与经验公式3种方法综合确定了敏东一矿软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度,结果表明:综放开采厚度为7.7 m时,导水裂缝带发育高度为80 m。研究成果填补了我国北方大雁、扎赉诺尔、伊敏河等矿区的研究空白。通过对南一采区东西翼水文地质条件的对比分析,发现西翼水文地质条件较为复杂,提出以加强煤层顶板探放水与控制煤层开采厚度为主的防治水技术方法,并计算出工作面不同范围内的煤层开采厚度。

井下仰孔探测软弱覆岩导水裂缝带的试验研究

针对在软弱覆岩应用传统地面深钻孔法探测导水裂缝带难以奏效的问题，分析了软弱覆岩工程地质和采动运移的特点，设计了合理的观测方案和钻孔参数，于井下仰孔应用双管双端封堵测漏新技术，首次成功地获得了软弱覆岩导水裂缝带发育的高度、形态和过程等特征；尤其是最大发育高度及其形成时间等参数，对软弱覆岩水体下安全开采是至关重要的，具有重要的生产和理论意义。

软弱覆岩条件大断面切眼机掘支护技术

东庞矿 2 10 1冲 (Ⅱ )工作面采用锚梁网、锚索、单体板梁联合支护 ,优化掘进施工工艺 。

软弱覆岩综放开采导水裂缝带高度探析

为准确获得覆岩软弱、煤层厚度变化明显、综放开采条件下采场的导水裂缝带高度,以新登煤矿31101工作面为例,采用理论计算、相似模拟、现场注水漏失量检测等多种方法对比研究导水裂隙带高度。结果表明,在该工程背景下,不同方法所得结果差异较大,为保证生产安全,拟合在不同条件和方法下得到的最大“两带”高度,得出适应该矿井的计算模型,该模型能够与已有的研究成果相互印证,计算结果可靠。研究认为,为了进一步精确计算“两带”高度,至少要采用一种现场实测方法,并需要结合多种方法对比研究,以获得适用的经验公式或拟合出新的公式,此次研究成果针对复杂的地质条件,具有更强的适用性。

巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采覆岩破坏高度研究

为了确定巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采条件下覆岩破坏特征,以老虎台矿55003工作面为对象,采用数值计算、微震监测和瞬变电磁探测方法对区域分层综放开采过程中覆岩破坏高度进行分析,确定了采出厚度与覆岩破坏高度的关系。研究表明,抚顺矿区巨厚煤层软弱覆岩条件下覆岩破坏高度与采出厚度呈线性正相关,覆岩破坏高度为采出厚度的8.4倍。巨厚煤层软弱覆岩的破坏高度比坚硬覆岩综放开采要小。覆岩破坏主要受到油页岩和绿色页岩组成的岩层结构的制约,同时受到F7-1断层和F7断层的影响。

频发微震下上覆软弱岩体边坡动力稳定及失稳模式

水库蓄水诱发的高频次微小地震对库岸边坡稳定性存在一定影响。采用振动台物理模型试验,结合UDEC离散元分析方法,以三峡库区杉树槽滑坡为原型,研究了频发微震作用下典型上覆软弱岩体边坡的累计损伤过程、动力响应特征及破坏模式。结果表明:在频发微震作用下,模型边坡自振频率不断降低,阻尼比不断升高,完整性降低;坡体加速度响应在初始阶段和微震阶段体现出"高程效应"和"趋表效应",而在小震加载后,坡体动力响应与上述特征出现偏离;在反复微震下,坡体的破坏演化过程可概括为"次级节理发育→次级节理扩展→上部岩体破碎→后缘裂隙扩张→滑面贯通→边坡失稳破坏"阶段;离散元数值分析结果表明,上覆软弱岩体边坡在频发微震下的变形主要发生于岩层分界面以上,后缘裂隙以下的上部岩体,随着地震次数的增加,其永久位移不断增大,边坡稳定性系数不断降低,边坡破坏特征与振动台试验结果相吻合。

软岩厚煤层综放开采覆岩破坏特征实验研究

为了探讨软弱岩层条件下厚煤层综放开采的覆岩破坏及矿压显现规律,运用三维相似材料模型实验台对铁煤集团大平煤矿S2S9工作面开采过程进行了实验研究,综合运用内部传感器监测和外部量测来获取模型应力、位移。实验结果表明:在未充分采动前,覆岩裂隙带范围总体趋势是按"梯形"的方式向上向前扩展,在工作面的推进过程中,直接顶初次垮落步距为20 m,老顶初次垮落步距为34 m,周期垮落步距为10 m左右,垮落带高度约为21 m,导水裂隙带高度达约为120 m。回采工作面推进过程中,前方煤壁垂直应力逐渐增加,工作面推至既定工作面长度时达最大值;内应力场范围为10 m左右,峰值点距煤壁80 m左右,前方煤壁应力挠动范围在200 m左右;软弱覆岩发育裂隙部分在后期弥合。该研究为软弱覆岩下厚煤层安全开采提供参考依据。

海下软覆岩煤层顶板离层水发育规律数值模拟研究

运用离散元软件对某矿海下软弱覆岩2煤顶板离层水空间发育规律进行了数值模拟研究,结果证明:顶板软弱覆岩条件下会发生离层现象,在4.36 m采高和开挖步距为10 m情况下,开挖距离为200 m时会发生3次离层现象,且离层发展一直处于"产生—发展—闭合稳定—产生"的循环过程;根据工作面突水特征、突水水源和突水通道等因素分析,并与数值模拟结果进行对比,得出该矿工作面突水并不是导水断裂带直接导通互层含水层所致,而是由于离层突水所致。

近浅埋煤层软岩条件下综采工作面顶板破断规律

为了研究软弱围岩条件下综采工作面顶板运移规律,依据现场工程地质特征,采用数值模拟、相似材料模拟对工作面破断过程进行了研究。通过相似模拟实验,确定了直接顶与老顶的构成和工作面来压步距,分析了近浅埋煤层软弱覆岩条件下矿压演化规律。通过数值模拟,分析了软弱覆岩条件下覆岩应力分布特点和支承压力特点,为工作面支架选型、现场工程管理提供依据。

煤矿老采空区地基注浆处治后稳定性评价研究

采空区引发的地表沉降影响建筑物安全,且其影响通常贯穿于构筑物的整个使用寿命。针对注浆法处治后的老采空区建筑地基,根据荷载临界影响深度与附加应力影响深度等分析评价方法,开展稳定性分析及建筑物对采空区稳定性影响评价研究。结果表明:建筑物所形成的附加应力在正常工况条件下不会引起采空区活化。提出了采空区地基稳定性综合评价研究方法,也为类似工程提供了技术借鉴。

我国水体下综放开采技术的应用及展望

综放开采技术在水体下采煤领域中的应用情况、观测研究现状及其发展战略与趋势。

井下导水断裂带高度预测分析

结合具体工程实际,通过经验公式、数值模拟预测和现场实测对井下导水断裂带高度进行了比对分析,发现数值模拟预测同现场实测结果最为接近,这表明数值模拟预测能有效应用在软弱覆岩综放作业面的导水断裂带高度预测作业中,对其回采作业的安全开展具有重要推动效果。