宁东煤田“三下”压煤条带煤柱穿巷开采技术的适用性及其关键力学问题研究

宁东能源基地是国家规划的13个亿吨级大型煤炭基地之一,是国内少有的百亿吨级整装煤田,随着各矿井陆续投产,常规开采中"三下"压煤、保护煤柱及边角残煤等引起了大量的煤炭损失,这与国家可持续发展的国策不符,而穿巷开采是回收宁东煤田"三下"压煤条带煤柱可行的办法,为此需要解决好三个关键问题:首先,在综合考虑地质条件等因素后确定技术方案,同时结合理论分析与现场监测等手段,做好"采留比"的设计,主要包括确定巷道临界宽度和兼顾经济性和安全性的最小煤柱宽度;其次,要控制好掘采后巷道的充填质量,必要的时候可以在充填体中注浆,以提高充填堆积体的整体强度和空间刚度,增强充填体对顶板的支撑能力和对煤柱的约束强度,以减轻顶板大范围离层;最后,为了保证穿巷开采的顺利实施,在开采工艺上可以采取间隔式跳采法,这样大大降低了掘采过程中巷间煤柱失稳的概率,提高了永久损失煤柱回收的效率。通过实施穿巷开采,地面基本实现无矸石堆存,地表沉陷和次生地质灾害得到有效控制,地下水系和地面生态环境破坏程度大幅度降低,实现绿色开采。

重力小波分析方法在宁东煤田预测中的应用

宁东地区是宁夏规模最大的含煤区,已发现9个石炭—二叠纪和侏罗纪大煤田。笔者对宁东地区1∶20万区域重力资料进行进一步处理,根据宁东含煤区石炭—二叠纪煤田与侏罗纪煤田2种类型,采用2.5D正演建立煤田重力场模型,并说明采用位场分离方法能够分离与识别含煤区;利用小波分析方法对布格重力进行分析,结果发现:小波一、二、三阶细节与已知的煤田对应较好,而滑动平均等传统的位场分离方法分离的局部异常则无明显对应关系。利用重力小波一、二、三阶细节预测了宁东地区石炭—二叠系和侏罗系含煤区的远景,充分发挥了1∶20万区域重力资料在煤田勘探中的作用。

含水砂岩顶板巷道失稳破坏特征及分类研究

运用理论分析、实验室试验和现场实测方法,研究了宁东煤田主采煤层含水砂岩-水相互作用下物理力学性质及巷道顶板变形破坏特征,提出了富水巷道的内涵并对其进行了分类,阐述了分顶控制的基本思路.结果表明:含水砂岩分为粗粒泥质长石砂岩和中粒泥质长石岩屑砂岩,且在水作用下,含水砂岩破坏形式发生了变化,从干燥状态下沿岩样轴向的拉张破裂向端面碎裂破坏过渡;含水砂岩顶板巷道呈现以软弱岩层扩容变形和含水砂岩离层为主的分阶段变形破坏特征,含水砂岩浸水后强度迅速降低,富水巷道分为第Ⅰ,Ⅱ类富水巷道.