采动工作面瓦斯流动规律的探讨

在经典瓦斯流动理论基础上，将瓦斯在采动工作面前方煤层中的流动视为流动边界不断变化的一维流动问题，利用动坐标变换，求出在这种情况下瓦斯压力分布的解析解，比较了不同的工作面推进速度对瓦斯压力分布及瓦斯涌出量的影响。

平煤八矿14120采动工作面岩层运动规律分析

岩层运动是支承压力形成、动力灾害发生、巷道围岩破坏、矿井突水、构造活化等一切动力现象的根源。因此,研究工作面围岩运动对动力灾害防治、巷道围岩控制、采场支架选型等具有十分重要的意义。文章以平煤八矿地质条件为基础,采用数值模拟方法对平煤八矿14120采动工作面岩层运动规律进行了研究,以期为工作面采场控制及煤与瓦斯突出动力灾害防治提供依据。

相邻工作面采动影响下小煤柱巷道围岩应力时空演化特征研究

采动工作面小煤柱沿空掘巷受自身掘进和相邻工作面回采的双重扰动影响,巷道应力环境复杂,常规支护方式不能维持巷道围岩的稳定。以山西经坊煤矿3-5092回风顺槽为工程背景,采用分段支护的方法对巷道围岩的支护方式进行优化,并基于锚杆无损检测系统对巷道围岩的支护效果进行评价。结果表明:实体煤掘进阶段受掘进扰动的影响,稳定期内巷道围岩应力将重新分布,在巷道变形过程中锚杆能发挥主动支护的效果;在相邻采动工作面沿空掘巷相遇阶段,巷道围岩发生结构性应力调整,帮部锚杆的工作载荷整体高于顶部锚杆,需对煤柱侧巷道帮部进行加强支护;沿空掘巷阶段受掘进扰动的影响,锚杆轴力增大但增幅较小,此阶段巷道稳定性较好。通过现场工业性试验与锚杆轴力监测,揭示了不同阶段巷道围岩的时空应力演化特征,验证了分段支护设计方案的合理性。

工作面采动破坏过程电阻率动态响应特征研究

矿井电阻率法在采煤工作面水害隐患监测中发挥着重要作用,但工作面采动破坏过程的异常响应会对底板水害隐患的识别形成较大干扰。为了提高矿井电阻率法对采煤工作面底板水害隐患监测的解释精度,同步考虑覆岩破坏和底板破坏的影响,建立工作面采动破坏过程动态地电模型,通过矿井电阻率法三维数值模拟和反演成像,分别进行顶板监测和底板监测,分析采动破坏过程的电阻率动态响应特征,识别和提取底板水害隐患的电阻率响应特征。分析结果表明:采动破坏过程形成的电阻率异常区随回采工作面推进向前移动,在超前支撑压力的作用范围内会出现相对低阻异常,在采空区范围内会出现相对高阻异常;工作面固定位置的电阻率响应在回采过程中会经历先降低、后升高、再降低的过程,该过程与工作面回采过程中顶底板经历的周期性应力变化和破坏过程基本一致;底板水害隐患的低阻异常响应强度与其相对回采工作面的位置有关,当底板水害隐患的展布范围与采空区范围有所重合时,采空区的高阻异常响应会削弱底板水害隐患的低阻异常响应;当底板水害隐患的展布范围与超前支撑压力影响区范围有所重合时,二者的低阻异常响应会叠加在一起,使低阻异常响应得到一定幅度的增强;针对底板水害隐患进行纯异常提取后,可以消除采动破坏过程的影响,不同位置的底板水害隐患其纯异常响应强度基本一致,其垂向影响范围均大于采动破坏的垂向影响范围。

山区地下深部临近采煤工作面地表沉陷规律研究

为了揭示山区地下深部临近采煤工作面地表沉陷规律,以晋城煤业某矿1310工作面为研究对象,采用实测研究方法分析地表动静态特殊沉陷规律。结果表明:山区地下深部临近采煤工作面地表移动盆地平底部分下沉值严重不对等,变形值也不再为0,上、下山方向下沉曲线拐点偏向煤柱上方一侧;走向边界角63.1°,走向移动角72.8°,走向拐点偏移距148 m,上山拐点偏移距-20 m,下山拐点偏移距-21 m。这是因为高反坡作用减弱了原有沉陷程度和沉陷范围,致使地表采动影响范围减小,边界角和移动角增大;临近采煤工作面则相反,增强了原有沉陷程度和沉陷范围,扩大了地表采动影响范围,致使移动变形曲线变缓,减小了拐点偏移距,拐点转移到煤柱上方,致使上、下山拐点偏移距为负值。研究成果可为类似条件下沉陷规律揭示与沉陷预测提供参考。

深井不等宽断层煤柱诱发冲击地压机理研究

以采深超千米且存在不等宽断层煤柱工作面为工程背景,分析了断层构造应力和临断层采动工作面上覆岩层运移对冲击地压的影响,进而研究了不等宽断层煤柱诱冲机理。研究表明,断层构造应力和煤层上方悬露覆岩应力叠加超过不等宽断层煤柱综合强度导致了冲击地压发生。通过构建断层构造应力模型、悬露覆岩载荷模型和不等宽断层煤柱承载模型,推导了不等宽断层煤柱能否发生冲击的力学判别式,可用于断层煤柱区域冲击危险区的精确划分,为提前采取针对措施提供依据。研究成果经现场实践,实现了工作面安全开采。

基于多时相遥感数据的矿区地表植被与土壤变化监测

基于多时相的Landsat遥感数据,以陕西省榆林市大柳塔矿区为例,通过图像处理得到地面归一化植被指数(NDVI)和土壤指数两个研究要素,结合矿区采掘工作面,提取了采区和非采区样本点的时序数据,使用单一变量法对比分析其时序变化情况,并对研究区域的植被和土壤未来变化趋势作了预测。结果表明:矿井工作面采掘活动破坏了地面植被和土壤的稳定性,降低了其对环境影响的抵抗和恢复能力,矿区植被覆盖度逐年增加,但是土壤受侵蚀情况严重;在未来几年内,大柳塔矿区的植被覆盖度会持续增加,土壤较容易受到侵蚀,特别注意地面采矿活动区域和受扰动影响区域的土壤保护,改善土壤退化现状。

平煤八矿巷道空间应力分布规律的理论研究

平煤八矿的区域瓦斯治理巷道设计钻孔施工量大、有效抽放长度短、抽放瓦斯浓度低、衰减快,明显影响煤层抽放效果。为了优化区域治理工程设计,本文以八矿巷区域防治资料为依据,采用数值模拟的方法,分析了单条巷道及两条巷道不同叠加状态的应力分布,并确定了八矿区域瓦斯治理工程中掩护巷应设计在垂直巷道距离10m以内的卸压区。