近距离不规则采空区下综放煤巷分区控制研究

为了解决近距离煤层巷道围岩大变形破坏的控制难题,以小峪煤矿不规则采空区下近距离厚煤层综放煤巷为工程背景,将试验巷道划分为普通段、采空区下及残留煤柱下等多个区域,通过地质雷达探测、钻孔窥视、理论计算、数值模拟等方法对比分析了不同区域煤巷围岩变形破坏特征。结果表明:近距离不规则采空区下综放煤巷围岩塑化破坏范围为2.15 m;工作面超前剧烈采动影响距离为26 m;综放煤巷回采帮松动范围大于实体煤帮0.5 m。基于此,提出了普通区煤巷常规支护及采空区下与残留煤柱下煤巷槽钢锚索加强支护的分区联合控制技术,工程实践表明分区组合支护技术显著控制了围岩大变形,保障了综放工作面的安全回采。

采空区自然发火危险区域判定

针对采空区煤炭容易发生自燃问题,且采空区发火危险区域尚不明晰,通过对采空区内气体监测以及建立采空区流场和温度场耦合数学模型,采用该模型对采空区自然发火数值模拟,判断出发火危险区域位置,从而对煤炭安全高效生产起到良好的指导作用。

基于微震的采空区稳定性分级研究

为监测潘洛铁矿采空区稳定性,预测并防治采空区失稳导致的灾害,结合潘洛铁矿引进的IMS微震监测系统,对其台网误差进行了调试与反演,并统计与分析了矿井尺度的微震活动性特征。同时将主要采空区进行了有效分区,并对各分区的微震频次、能量、时间序列、βn分布、η值、CUFIT模型等特征进行了分析,最后结合采空区分级标准对各分区综合分级,为现场采空区稳定性监测提供参考与依据。

铁路通过小型采空区的综合勘察与线路优化

在地形地质条件复杂地段,地质选线对铁路工程具有重要的意义。以某铁路线路通过一小型采空区为例,在线路无法绕避的情况下,采用综合手段对采空区进行探查。先在现场地质测绘调查的基础上针对性布置物探测线探查,再根据探查结果合理安排钻探对探查结果进一步修正。通过对资料的综合分析,详细绘制采空区范围和规模,对线路方案进行优化调整。现场施工表明综合勘察手段对线路优化具有良好效果。

采空区注氮参数与氧化带分布关系研究

为了采取合理的注氮方案降低采空区自燃危险性,利用FLUENT软件模拟了注氮前后采空区自燃带范围的改变情况,并分析了注氮位置和注氮量对采空区氧化带位置分布的影响,从中拟合出最佳的注氮参数。依据理论研究结果,取得了理想的现场注氮效果,研究结论可为类似采空区防火工作提供参考。

高速铁路采空区桩板结构路基沉降数值模拟

桩板结构在国内多条高速铁路软土黄土路基中已得到广泛应用,但该结构用于处理路基采空区的研究成果不多。以合肥至福州高速铁路采空巷道上方车站桩板路基为研究对象,数值模拟分析路基的变形规律,为桩板结构处理高速铁路采空区地基设计施工提供有价值的参考。研究表明:路基沉降主要集中于地基浅层;桩身长的桩的沉降量要小于桩身短的沉降量;穿过采空巷道的桩和没有穿过采空巷道的桩两者沉降量相差不大;结构能够有效限制采空巷道顶板变形;采用桩+承台板结构作为采空巷道地基的工程处理方法是有效的。

地下多层复杂空区处理的工程实践

介绍了洛阳栾川钼业集团股份有限公司三道庄矿区多层复合空区的赋存形态、空区处理方案以及采用切割深孔区域整体崩落法一次爆破同时处理多层空区时的工程实践;切割深孔区域整体崩落法处理地下多层复杂空区的孔位布置、施工、装药、爆破及网路、施工安全管理等,对国内外同类型矿山资源的安全、合理的开发利用具有重要参考意义。

浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域判定

根据安家岭一号井工矿4106工作面的实际情况,采用现场实测与数值模拟相结合的方法对该浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域进行了研究,以采空区松散煤体气流微循环非线性渗流模型、采空区松散煤体温度分布数学模型和采空区松散煤体内氧气迁移模型为基础,建立了基于FLUENT的采空区氧浓度分布三维数学模型,模拟结果与现场实测数据基本吻合,为准确划定浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域提供了新的技术手段。最后,根据采空区自燃危险区域范围确定了上隅角预埋管灌注三相泡沫与下隅角预埋管注氮气交替实施的防灭火工艺,实施效果良好。

古山矿采空区危险区域划分方法比较

为解决古山三井综放工作面采空区自燃防治及危险区域划分的难题,并探究采用温升率划分自燃危险区域的可靠性和确定合理指标值,通过采用现场气体和温度监测与理论分析相结合的方法,研究综放工作面采空区氧气浓度和温度及温升率的分布情况、氧气体积分数划分氧化危险区域分布情况、温升率划分危险区域分布情况,结果表明,在采空区内较深处靠近进风一侧部分区域温度相对较高,采空区距离工作面较近的区域温升率大于1℃/d,埋入采空区越深温升率越小;采用温升率和氧气体积分数法划分采空区氧化危险区域时两种方法之间存在着较大的差别,以温升率在0~1℃/d作为氧化升温带的划分标准更为合理.

沿空掘巷围岩破裂分区探测及其应用

利用YTJ20型岩层探测记录仪对沿空掘巷围岩破裂进行分区探测,基于探测结果,应用巷道支护悬吊理论对巷道原支护方式进行评价和合理化研究。在未贯通巷道的已开掘段选取3个巷道断面,每个断面布置5个测点,采用岩层探测记录仪对各个测点进行钻孔摄像探测。观察其破裂变化过程,对探测结果统计,并作出破裂分区图。分析探测结果得出:顶板离层裂隙分散,裂隙较发育,采空区侧煤帮较实体煤侧破裂严重。据探测结果对巷道原支护参数提出修正:锚杆长度缩短200 mm,取消实体煤侧的锚网支护,经矿压监测表明,支护效果良好。

大倾角煤层顶板垮落充填量化特征及覆岩分区破断分析

为探究大倾角煤层开采直接顶垮落在采空区下部量化充填特征、覆岩破断特征和工作面长度的影响规律,分析了直接顶破碎岩块在采空区倾斜方向的滑移规律,并推导出采空区下部区域充填接顶长度L的计算公式;基于此,分析了基本顶破断失稳量化特征,推导出基本顶沿走向和倾向上的破断失稳公式,并结合工程实例运用UDEC数值模拟验证了理论推导的合理性。结果表明:大倾角煤层开采在直接顶垮落自行充填的作用下,基本顶沿倾斜方向分为稳定区、易失稳区和悬顶区,并且各区段长度与工作面长度呈正相关;基本顶发生破断的位置处于破碎岩块充填体的上方,并且会在充填体的作用下沿倾斜方向上保持一定长度(L-x1)的稳定结构。该研究可以为大倾角工作面合理长度的布置提供借鉴。

抽放条件下采空区煤自燃危险区域判定

瓦斯抽放不仅会增大采空区漏风,引起"三带"迁移,加大采空区煤自燃危险性;而且会造成采空区的紊乱及瓦斯积聚,致使采空区遗煤自燃危险区域更加复杂。针对建北矿4204工作面高瓦斯赋存实际情况,通过现场观测,得出采空区浮煤厚度、氧浓度和漏风强度的分布规律,并结合煤自然发火特性参数对采空区进行危险性分析,划分了抽采条件下采空区"三带"范围,确定了采空区自燃危险区域及预防采空区遗煤自燃的工作面安全推进速度。

包西铁路毛乌素沙地大面积煤矿采空区地质选线研究

包西铁路在陕北有红柳林接轨方案和大保当接轨方案。红柳林接轨方案在乌兰木伦河两岸通过大面积范围的煤矿采空区;大保当接轨方案无采空区,但通过风沙区,广泛分布的煤矿采空区及风沙区控制线路方案。通过对采空区和风沙区分布综合勘察,分析评价采空区稳定性和风沙区活动性及危害,并从工程地质条件、压煤、工程建设难度、工程投资对两大接轨方案进行综合比选,推荐投资较省的大保当接轨方案为贯通方案。

某铁路采空区工程地质选线研究

某铁路沿线煤炭资源广泛分布,采空区大范围存在,其中新建A站至新建B站段地质条件最为复杂,本文重点对该段线位进行比选。通过资料搜集、现场调查走访、物探探查、InSAR沉降分析、采空区影响宽度计算等综合勘察方法,查明了研究区开采现状及采空区的工程地质特征,从工程地质条件、煤矿压覆、工程投资,并结合煤矿开采规划,对各方案进行综合比选,提出了推荐方案。

钻孔瞬变电磁方法探测越界开采采空区的应用

煤矿井下越界开采扰乱煤炭资源开发秩序,同时存在巨大的安全隐患,准确探测越界开采采空区及其边界对安全采掘极为重要。常规的矿井瞬变电磁探测方法容易受到巷道中的金属和电磁信号干扰,探测精度有限,难以满足采空区边界精准解释的需求。为了解决这一问题,提出一种钻孔中收发信号的钻孔瞬变电磁方法和施工工艺,利用其远离巷道和靠近异常体的特点,提高异常信号在实测数据中的占比;并研究可行域约束的OCCAM反演算法,进一步减小体积效应影响,实现了对越界开采采空区的电阻率精细成像。结合山西某煤矿的工程实践,对该方法精准探测邻矿越界开采采空区规模、性质的实用性和有效性进行了检验。结果表明,钻孔瞬变电磁方法是矿井地球物理技术与钻探工艺技术的高效结合和有益补充,基于可行域约束的OCCAM反演算法能够有效应用于越界开采采空区的边界精确成像解释。

谈某矿区地面塌陷的成因及治理方案

介绍了地面塌陷的概念和种类,结合龙岩市某矿区地面塌陷的特例,通过现场的踏勘、工程物探及钻探,并参考原有地质资料,矿区地下开采情况,分析得出此次地面塌陷的成因及提出合理的治理措施。

RTK技术在煤矿工作面地表移动观测站的应用

煤矿沉降监测中,由于矿区的地表变化、地域面积大、地形变化复杂,传统的测绘方法已无法满足现在的测绘需求,使得GPS-RTK方法被广泛的应用于煤矿采空区沉降实际使用中。文章通过实际应用案例,对RTK区域沉降监测方法进行分析,并提出合理的改进方法以提高其精度,从而提高了实际应用的效率。

基于多参量的采空区煤自燃危险区域划分方法研究

工作面采空区漏风强度、浮煤厚度、氧气体积分数等多个因素共同影响采空区内的煤自燃危险区域分布范围。以王家山煤矿中二202工作面为研究对象,采用公斤级煤自然发火试验装置,测定煤样放热强度、耗氧速率等自燃特性参数,结合理论公式计算采空区危险区域划分参数的阈值(浮煤厚度、氧气体积分数、漏风强度、最短发火期、耗氧速率)。综合关键参量,构建了采空区煤自燃危险区域的划分方法。通过现场束管检测分析和Fluent流体模拟技术,观察采空区内氧气浓度场、气流场的分布规律,确定了王家山煤矿大倾角工作面采空区煤自燃“三带”及工作面每日最小安全推进度。研究成果对现场防灭火工作具有一定的指导意义。

阿勒泰地区某金矿充填制备站的建设及应用

新疆阿勒泰地区气候条件恶劣、地域偏远,矿山工程建设外部条件有限;阿勒泰正元国际矿业有限公司根据充填制备站的建设需求,在原有尾矿压滤干排的基础上实施了"以浓密及压滤的方式处理尾矿,采用浓密机浓缩料浆、压滤机跟进压滤工艺获得满足生产的尾砂浆"的建设方案,解决了气候环境制约和施工条件限制的难题;工程符合矿山实际,降低了建设投资,提高了充填效率,获得了较好的企业效益,为类似矿山因地制宜建设充填站提供参考。

煤矿采空区瓦斯爆炸区域划分

采用理论分析与试验室研究相结合的方法对采空区瓦斯爆炸区域划分进行了研究。研究分为2部分:一是以通风对采空区瓦斯的携带作用为理论基础,用烟气作为示踪气体在自制的采空区瓦斯流场试验台上进行相似模拟试验,根据示踪气体在采空区的分布情况划分"强流区"的范围;二是以渗流和扩散理论为基础,采用自制的瓦斯运移装置进行试验,跟据CH4的运移速度来确定"渗流区"的范围。同时结合现场实际情况,由于开采造成的上覆岩层跨落和地面塌陷形成对采空区瓦斯流场的扰动和挤压,使得采空区瓦斯流动可能产生瓦斯爆炸。因此结合自燃引爆瓦斯的观点和"U"型发火区理论可以确定采空区"瓦斯易爆区"主要存在于"渗流区"上下两巷的冒落带内。