蒙陕深埋煤层首采工作面顶板富水性和涌水量差异研究

针对蒙陕接壤区存在水文地质条件不清、水害问题多发、水资源漏失严重等问题,通过分析区内呼吉尔特矿区4个矿井首采工作面顶板地质水文地质特征、回采过程中涌水量变化及差异性,查清了矿区煤炭开采初期扰动下的水文地质条件,结果表明:四个矿井首采工作面涌水量,均随着工作面回采呈逐渐增加趋势,其中葫芦素和巴彦高勒矿井首采工作面最大涌水量分别为645.0 m^(3)/h和494.0 m^(3)/h,且七里镇砂岩含水层不同区域存在富水性差异,导致涌水量的增加呈台阶式,波动性较大,与该区域七里镇砂岩含水层厚度较薄、富水性较弱的特征一致;门克庆和母杜柴登矿井首采工作面最大涌水量分别为1372.0 m^(3)/h和938.0 m^(3)/h,且七里镇砂岩含水层整体富水性较强、富水性较均一,涌水量的增加呈平稳增加态势,波动性较小,与该区域顶板七里镇砂岩含水层厚度较大、富水性较强的特征一致。

丁集矿西三采区首采面煤巷的支护设计

淮南矿区深井巷道围岩合理支护是保证矿井持续安全高效开采的重要保障,如何建立“多、快、好、省”的支护方式至关重要。以丁集矿西三采区首采面为工程背景,采用理论计算、数值模拟、现场监测等方法确定并验证适合该首采面的合理支护策略,可为淮南矿区同等地质条件下的巷道支护提供技术参考。根据综合柱状图可得巷道顶板为复合顶板,依据巷道围岩地质力学评估结果与围岩分类标准,综合评定1632(3)轨顺、运顺围岩为Ⅳ类稳定性较差岩层。通过理论结算得出:轨顺设计顶帮锚杆长度为2.5m,顶板锚杆间排距为0.75m×1m,设计帮部锚杆间排距为0.85m×1m、锚索长度为6.3m、间排距为1.05m×1m时能满足支护要求。由不同支护方案模拟得到巷道应力、位移云图和塑性区分布情况,经综合比较,确定方案一(2.5m锚杆+6.3m)的支护效果最好。现场监测表明:顶帮部锚索载荷最大为78kN,之后基本趋于稳定;巷道底鼓量最大为150mm,帮部最大位移为50mm,顶板离层值最大为42mm,整体变形量较小,支护效果较好。

小保当煤矿首采区三维地质特征研究

地质构造的复杂多变性严重制约了现场的生产,传统地质勘探难以实现全方位勘察,结果存在较大误差,难以满足实际生产需求。针对以上问题,本文选取陕北小保当一号井首采区为研究背景,采用三维地震勘探的方法对采区断层地质构造和上覆岩土覆盖层厚度变化趋势开展勘探作业。勘探研究表明,小保当一号井首采区共发现9条断层,均为正断层,其中2^(-2)煤层分布2条断层,5^(-2)煤层分布7条断层,断层落差相对较小;2-2煤上覆岩土覆盖层厚度为50~115 m,勘探区覆盖层厚度由东北向西南逐渐变厚,最大厚度为115 m。在开采该区西南部时,应选取较大工作阻力支架,采区东北区域开采时,加强矿井涌水量和漏风等问题的监管,对突发灾害开展防治工作。

高强度回采的首采面一次见方期矿压规律研究

神东煤炭集团布尔台煤矿301综放工作面作为12上煤层的首采面,在一次见方期的日进尺平均达到8.35 m的高强度级别。为研究高强度回采的首采面在一次见方期的矿压规律,通过钻孔应力计、微震系统和支架压力系统进行联合监测分析。应力计监测表明,301强采动首采面在一次见方期间超前支承压力影响范围分为缓慢影响范围和剧烈影响范围;主要运输巷正帮侧9 m和副帮侧7 m范围内、辅助运输巷正帮侧15 m和副帮侧5 m范围内,受采动影响较大而易导致煤体塑性破坏,呈现帮鼓及锚杆失效等问题。由微震监测和支架压力可知,工作面在见方前后40 m时,上覆岩层运移较强烈;工作面距离见方位置越近,上覆岩层运移越强烈;在见方后30 m左右,顶板活动最剧烈,支架压力较大。

沿空留巷首采工作面封闭关键技术研究

工作面封闭是确保采矿区安全的关键,可有效避免火灾问题。为解决沿空留巷首采工作面封闭效果较差的问题,结合肥田煤矿210701综采工作面案例,研究首采工作面封闭技术的应用。研究从顶板管控、挡矸、支护角度出发,设计采空区防漏风技术方案。研究结果表明,挡矸及支护、注浆固化等首采工作面封闭技术,为工作面封闭提供了新的思路和技术工艺,有利于确保接续工作面的安全、高效生产。

汾源煤业5-101首采综放工作面防灭火技术研究与应用

为降低火灾影响实现煤炭安全高效回采,以汾源煤业5-101综放工作面为研究对象,结合回采煤层倾角大、地质构造发育等特点,从推采缓慢(初采及过断层等期间)、正常回采2个方面出发,给出防灭火技术方案。具体为:当采面推采缓慢时,采用以注三相泡沫为主的防灭火技术方案,在正常回采时采用以预防性灌浆与注氮惰化采空区为主的防灭火技术方案,同时配合监测、端头封堵、架间封堵漏风等防灭火措施。工程实践应用后,5-101综放工作面回采期间未出现遗煤自然发火问题,表明现场使用的防灭火技术方案可满足采面防灭火需要。该研究成果有利于指导汾源煤业类似开采条件下的回采工作面防灭火技术体系建立,为矿井今后的防灭火工作提供了指导。

坚硬顶板首采工作面初采阶段水力压裂综合治理技术研究

针对坚硬顶板条件下首采工作面初采期间顶板难以垮落问题,以巴拉素煤矿2102工作面为研究背景,采用理论分析及现场试验等方法,建立了工作面初次垮落力学结构模型,提出了“定向长钻孔+常规短钻孔”水力压裂综合弱化治理技术,揭示了基于“长钻+短钻”水力压裂技术的顶板弱化机理,综合评价了压裂后顶板弱化效果。研究表明:未进行压裂治理时,力学模型得到初次垮落步距为77 m,工作面合理水力压裂范围为垂直方向12.26~23.43 m,水平方向0~30.8 m。压裂施工过程中长钻孔最高压力达到26 MPa以上,短钻孔压裂最高压力达到52 MPa以上,均出现明显压降,降幅最大达到26 MPa。治理后工作面呈现“频繁小来压”矿压显现特征,水力压裂治理效果显著。通过“定向长钻孔+常规短钻孔”水力压裂综合弱化治理技术,保障了2102工作面初采期间安全回采,为类似条件工作面初采阶段强矿压灾害治理提供了可借鉴治理方法。

近距离下煤层首采面开采对软弱煤岩破坏变形特征的影响

为研究近距离下煤层首采工作面开采对软弱煤岩破坏变形特征的影响,以熊家湾煤矿20903首采工作面为研究背景,基于数值模拟、理论分析和现场观测等手段分析近距离首采工作面开采对软弱煤岩(C8煤层)的裂隙发育、应力变化以及膨胀变形等特征的影响。研究表明:随首采工作面推进,煤体裂隙网格持续发育,表现为裂隙产生到裂隙稳定发育、裂隙稳定发育到弯曲下沉和弯曲下沉到裂隙压实阶段;C8煤层膨胀变形呈“压缩→膨胀→稳定”的变化规律,其煤层最大膨胀变形值为12.1 mm和11 mm,位于卸压膨胀稳定区内;根据现场观测可知,C8煤层软弱煤岩整体稳定,部分煤岩体存在破碎裂隙区,局部顶板岩石虽已发生松动,但对岩层稳定无太大影响。

某矿近距离突出煤层群首采工作面瓦斯治理技术研究

矿井瓦斯事故严重影响煤炭资源正常生产,针对高瓦斯矿井的瓦斯处理问题,采用经验总结、理论分析以及现场验证与实践的手法,对近距离突出煤层群首采工作面瓦斯治理技术进行了研究,具体分析了近距离突出煤层瓦斯分布特征,提出了穿层钻孔预抽采、工作面回采预抽采以及采空区埋管抽采的首采面瓦斯治理措施,并通过工程实践验证了瓦斯治理措施的可行性。

深部突出采区首采面瓦斯综合治理技术及应用

基于深部突出采区瓦斯、地质、煤层赋存等条件,从矿井瓦斯治理路线、保护层开采、掘进及回采期间瓦斯治理等方面,提出首采面掘进期间采用顶板抽采巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯,回采期间采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯加穿层钻孔抽采被保护层和邻近层瓦斯的综合治理方案,有效解决工作面瓦斯超限问题,达到了区域消突目的,实现了安全高效生产。

孟村矿首采工作面开采沉陷监测研究

为了解决孟村煤矿开采沉陷及岩移参数问题,结合首采工作面进行监测点布设、沉陷监测和数据计算分析。总结了首采工作面地表沉陷规律,计算了地表沉陷岩移参数,包括边界角、移动角、充分采动角等,并获取了概率积分法预计参数。为后续工作面开采、保护煤柱留设和建构筑物保护提供了指导。

厚煤层综放首采工作面区段煤柱留设宽度研究

为了避免煤炭资源的浪费,厚煤层综放工作面需要确定合理的区段煤柱宽度。以山西某矿2314工作面为工程背景,引进扰动因子和掘进因子修正了区段煤柱的理论计算公式,并根据煤柱应力现场实测和数值模拟手段来综合确定了工作面区段煤柱的留设尺寸。研究结果表明,采用理论计算、现场实测、数值模拟研究手段分别得到的合理区段煤柱尺寸基本一致,综合各因素确定工作面煤柱留设尺寸为30m。

综放首采工作面异常矿压显现分析及控制措施

矿井首采工作面的矿压特征往往因缺乏相应数据和经验而存在较大不确定性,针对9102工作面的具体地质生产条件和面临的围岩支护难题,在汇总大量观测数据与资料的基础上,对工作面常规情况及异常情况下的矿压显现特征进行分析,进而依据具体的矿压显现特征设计了9102综放工作面采场围岩控制体系,制定了相应围岩控制措施。现场实践效果表明,工作面推采过程中仅发生局部轻度片帮冒顶事故,未发生大范围严重冒顶片帮事故,保障了工作面的安全生产。

煤矿薄煤层首采工作面回采巷道布置及支护方式

以某煤矿薄煤层首采工作面为案例,结合首采工作面回采巷道地质结构特点,介绍一种回采巷道布置及支护方式。此巷道布置和支护方式主要分为回采巷道布置和回采巷道支护设计两部分内容,在介绍回采巷道布置及支护方式以后,为验证该回采巷道布置及支护方式的可行性,分别采用数值模拟和工程应用分析两种方式进行工程验证分析,最终确认此回采巷道布置及支护方式具有较强可行性。

煤矿薄煤层首采工作面回采巷道布置及支护方式

以某煤矿4171s首采工作面为研究案例,介绍一种适用于薄煤层首采工作面回采巷道布置及支护方式,并将布置方式和支护设计应用于工作面回采巷道生产实践,确认布置方式和支护设计具有较强应用价值。

邵寨煤矿Ⅰ盘区首采工作面矿压显现规律研究

为保证邵寨煤矿Ⅰ盘区1502首采工作面的安全开采,采用现场监测和理论分析相结合的方法,对该工作面的支架工作阻力和顺槽围岩变化规律等进行了分析,得出该面的矿压显现规律:该工作面初次来压步距平均为32.56 m,周期来压步距平均为12.84 m,超前支承压力影响范围为100 m。研究结果可为邵寨煤矿Ⅰ盘区后续工作面的开采设计提供依据。

浅析丁家寨煤矿首采开拓设计应用

为了对丁家寨煤矿首采工作面进行开拓设计,查明了丁家寨煤矿可采煤层层位及厚度变化,确定可采煤层的连续性,控制前期开采范围内各可采煤层的可采范围,使综采工作面达到设计生产能力,矿井设计生产能力45万t/a,开拓、开采合理布局,矿井尽快投产,达到投入少、见效快的目的。

带压开采首采工作面底板破坏深度研究

为得到离柳矿区柳家庄煤矿8号煤层首采工作面底板破坏发育特征,采用数值模拟及现场实测相结合的方法,研究了80101首采工作面底板破坏裂隙的发育形态及深度、不同工作面宽度条件下的底板破坏深度发育特征;根据压水判别依据,确定了5组底板破坏探测孔裂隙发育深度的实测数据。数值模拟结果表明：未受相邻采场采动应力影响下的首采工作面底板破坏深度发育较小,底板破坏在工作面走向上呈倒马鞍形,即工作面端部两侧底板破坏深度最大,最大破坏带向外侧倾斜为剪切破坏为主;工作面中部底板破坏深度小,以拉张破坏为主;底板破坏深度受工作面宽度影响较大,底板采动破坏深度与工作面宽度呈线性变化。现场实测结果表明,柳家庄煤矿80101首采工作面底板破坏深度为16.32~16.92 m,验证了数值模拟的有效性,同时为离柳矿区下组煤带压开采提供了基础资料。

青海柴达木盆地察尔汗盐湖首采区钾镁盐矿床开发及老卤排放对液体钾矿的影响现状

察尔汗盐湖首采区钾矿床开发利用所产生的水氯镁石——俗称“老卤”,没有合理的排放和开发,使矿床KCl品位降低,其造成的危害是一个长久持续的过程,解决矿床开采过程中造成的矿床老化问题的根本途径是如何将老卤合理开发利用。

深部煤层渗透特征及首采关键层卸压改造技术

针对我国煤层开采地质条件复杂、含煤地层中煤层群广泛发育、突出煤层群瓦斯灾害严重的特征,采用理论分析、数据统计和工程实践相结合的方法,系统分析了我国深部煤储层渗透特征,即深部煤体呈天然粉化结构,微、小孔发育,渗透率通常小于10^(-6)μm^2;提出了应依据安全性、经济性和统筹规划的首采关键层选择内涵和首采关键层"钻孔卸荷"的理论模型,确定在埋深大于800 m时,吨煤钻孔长度、钻孔间距等定量化关键指标;在此基础上,介绍了我国采用地面井压裂、井下顺层钻孔和穿层钻孔改造首采关键层的技术途径,配合邻近层卸压瓦斯抽采方法构成立体瓦斯抽采模式,实现了高瓦斯突出矿井煤与瓦斯2种资源的安全高效开采。