多煤层复合采动顶底板裂隙带发育规律研究

基于友众煤矿多煤层复合采动顶底板裂隙发育情况,分别采用理论计算、数值模拟和钻孔实测等方法进行研究,计算统计出150202工作面顶板垮落带发育高度分别为40.11~63.09 m、50.2 m、54~57 m,3种方式结果变化范围基本一致。结合矿井地质条件和研究结果可知,15号下煤层采动裂隙带在无构造区域内不会导通上覆3号、6号含水层,在贯穿性断层或陷落柱赋存区域内存在联通导水的可能性。因此,煤矿制定“物探先行、钻探验证、查清构造、上防下采”的防治水原则,为相关类型矿井生产提供依据。

复合煤层开采覆岩裂隙带发育特征

复合煤层开采过程中的重复扰动作用易诱发顶板剧烈变形、矿压显现异常等问题。为探明黄陵二号煤矿复合煤层开采状态下的覆岩裂隙带发育特征,运用3DEC数值模拟软件建立全尺度的数值模型。对复合煤层开采状态下的覆岩运移图与裂隙场发育图进行分析,并对下组煤开采前的覆岩裂隙特征进行钻孔实测分析。结果表明,上组煤层开采扰动造成地层中存在大量劈状裂隙与垂直裂隙,造成赋水空间增大,部分裂隙被地层中泥岩类物质充填。下组煤开采使垮落带增大37%~56%,导水裂隙带增大了约42%~46%。同时,复合开采所形成导水裂隙带高度明显大于单煤层开采裂高,总体增大9%~15%。

矿井煤层综放开采导水裂隙带发育高度研究

针对马道头煤业存在煤层开采导水裂隙带与地下含水层连通,突水事故风险高的问题,该矿进行了导水裂隙带发育高度预测研究。分别采用经验公式计算法、关键层理论分析法、数值模拟法预测3号煤层8404采区的导水裂隙带高度为183~200 m。为验证理论预测的准确性,进行现场两个钻孔冲洗液漏失量、岩芯完整性实测,确定导水裂隙带发育高度为196~216 m,证明了理论分析法的准确性和实用性。

煤矿综放开采裂高采厚比范围的确定

为计算某井田位于含水层下3号煤层采用综放开采的采后顶板裂隙带高度,采用类比法、数值模拟和试采工作面实测的方法分别确定。通过计算得出:采用类比法确定裂采比为18,裂隙带高度为163.08 m,;采用数值模拟确定裂采比为14.57,裂隙带高度为132 m;工作面实测的裂采比为13.47,裂隙带高度为122 m。通过综合分析可得:综放开采的裂采比小于综采分层开采的裂采比;当顶板岩性为坚硬岩层,采用综放开采时其裂采比的范围在12.71至18之间,该井田的裂采比应取值为14.57。研究确定了3号煤层综放开采的裂采比,为防止工作面与含水层导通提供了理论依据。

自燃倾向煤层井下巷道煤壁高温点反演模型应用模拟研究

根据热量平衡原理,结合易燃煤层自燃理论、巷道松动圈裂隙发育理论,在假设条件下,建立了煤体高温点位置与温度的反演推算模型,对工作面两巷13.1～67 m的重点探测区域内的高温点进行了反演计算;结合反演计算所得数据作出工作面两巷帮部和顶板3D曲线图,最终确定两巷40、50 m处为最易燃位置;最后在0409工作面回风巷进行了井下钻孔实测,验证了反演模型计算结果的正确性,为理论上精确分析巷道煤壁自然发火位置提供了新的思路与途径。

井-地-孔联合微震在多煤层开采顶板断裂高度监测中的研究

华北煤田西部鄂尔多斯侏罗系煤田顶板水害严重,而其导水裂缝带高度是评价顶板水害程度的关键水文地质参数,因此准确测定导水裂隙带发育高度是顶板水害防治的关键技术。井-地-孔联合微震监测技术具有实时、连续、动态、长期监测的优点,可以在地面、井下和孔中等位置布置传感器,形成对测区的全方位监测,具有比传统微震监测技术更高的定位精度,尤其是垂直方向的定位精度更高,能够满足防治水的要求。以布尔台煤矿42202工作面为例,在地面和井下巷道同时布置传感器,构建了井-地联合微震监测系统,对工作面回采过程中顶板裂隙发育高度进行实时监测,监测结果表明:42202工作面回采时顶板岩层破裂产生的地震波能够顺利穿越上组煤采空区到达地面,被仪器接收。此次监测回采工作面长800m,工作面回采过程中顶板裂隙发育高度为150~160 m,其测量结果与钻孔实测法获得的结果一致,而且工作面靠近未采区域侧的顶板裂隙比靠近采空区侧的更发育。研究表明利用井-地联合微震监测技术可以对工作面回采过程中顶板裂隙发育高度进行实时、高精度监测,对于顶板水害防治具有重要意义和实用价值。

灵新煤矿导水裂隙带发育高度数值模拟研究

煤矿的开采利用给国民经济发展带来巨大的收益,但也引发了许多环境地质问题,特别在煤层开采过程中,煤层上覆基岩变形破坏形成的裂隙通道极易发生矿井涌(突)水事故,时刻威胁着井下工人的生命安全。本文以灵新煤矿051505工作面为研究对象,利用Flac3D数值模拟软件,对14号主采煤层上覆基岩导水裂隙带高度进行了模拟研究。模拟结果表明:当煤层开采厚度为2.5 m时,导水裂隙带发育最大高度为59.5 m。同时选取经验公式法对导水裂隙带高度进行了计算。最终通过钻孔实测法得到的结果与前两种方法对比分析,数值模拟结果与钻孔实测结果基本吻合,认为数值模拟方法能够高效、简单、合理达到预测导水裂隙带高度的目的,也为同类矿井安全、绿色生产提供一定的借鉴。

东北白垩纪煤田倾斜煤层顶板导水裂隙带发育高度研究

为了合理确定开采上限和正确留设防水煤柱,解放"三下"煤炭资源,同时保障煤矿安全生产,确定煤层顶板导水裂隙带高度是技术关键。以黑龙江鸡西市新发煤矿为例,介绍了地面实测法、工程地质模型试验法、数值模拟法和经验公式计算法4种确定导水裂隙带的方法,并对不同方法得到的结果进行了对比。结果表明,地面实测法较为真实的反映了顶板垮落带及裂隙带的发育状况,更切合实际,因此,最终采用了地面实测法的结果。该研究对解决东北白垩纪煤田中的倾斜煤层开采上限,具有一定的指导和推广意义。

浅埋近松散含水层下综放开采覆岩破坏特征

为实现浅埋近松散含水层下厚煤层综放安全开采,综合采用数值模拟、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔电视观测方法,对伊犁四矿覆岩破坏特征进行研究。研究结果表明:21-1煤层覆岩破坏最大高度可按照垮采比3.3进行预计,垮落带顶点距离古近系含水层22.72～25.35m,由于煤层埋深浅且基岩柱薄,导水裂缝带高度将穿过基岩柱,发育至第四系松散层底部,研究结论可为伊犁四矿后续水体下安全开采提供数据支撑。