高承压水条件下近断层开采突水模式及煤柱设置

防止断层水破坏最有效的方法是设置防水煤柱。以往煤柱宽度的计算主要采用经验公式,计算结果与实际相差较大。综合考虑矿压和承压水压力建立了“双压”控制下近断层煤层顶底板突水的水力模型,在考虑断层性质、矿压和承压水压力的基础上,提出了1种计算大型正断层采煤防水煤柱宽度的新方法。将研究成果应用于红旗煤矿五指岭支断层防水煤柱宽度计算,并利用FLAC3D软件进行数值模拟,对开采影响下煤柱宽度的计算进行校核。

新兴煤矿采空积水区下采煤的防水煤岩柱设计

在采空积水区下采煤的防水煤岩柱设计关系到矿井的安全生产和资源开发的合理性,需要在一定的理论指导下完成。文章以新兴煤矿的延深设计为例,通过分析覆岩破坏规律,分别计算冒落带、裂隙带的最大高度和保护层高度,最终确定以+150^+180 m水平之间煤岩柱作为防水煤岩柱,并采取必要的开采技术措施,为±0m水平的安全开采提供了可靠的科学依据。

河下多煤层安全开采顺序对导水裂隙带高度的影响

为研究河流下多煤层开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育高度影响的问题,根据1930煤矿煤岩物理力学指标及多个钻孔实测数据,采用理论分析和UDEC软件数值模拟的方法对位于河流下1930煤矿的4,5,6号煤层的不同开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育情况进行分析。结果表明:当开采顺序不同时,上覆岩层导水裂隙带高度不同;利用"三带"法、比值法对多煤层开采顺序进行判定,排除开采顺序在理论上不可行的方案;当按煤层4→5→6逐层开采时,导水裂隙带高度分别为54.2,74.3,74.3 m,按5→4→6顺序开采时对应的导水裂隙带高度分别为74.3,74.3,74.3 m;然后通过数值模拟方法对可行方案进行优化验证,当按煤层4→5→6逐层开采的导水裂隙带高度分别为54,78,128 m,按5→4→6顺序开采对应的导水裂隙带高度分别为76,83,60 m。最后确定按煤层5→4→6的上、下行混合顺序开采更为合理。

白垩系含水地层立井突水淹井治理技术

结合五举煤矿主立井在穿过白垩系含水地层时遭遇的突水淹井事故,分析了事故特点并确立治理方案,提出了西部富水地层立井普通法施工突水淹井事故的综合治理技术。以静水位施工水下混凝土止水垫截水为先导工作,实施控制性排水协同壁后注浆封水,最后进行工作面渐进式高压深孔预注浆堵水。介绍了水下混凝土止水垫的参数设计、特制底卸式吊桶和水下自流平特制混凝土配比、水下止水垫浇筑与养护工艺、止浆垫联合加固及渐进式深孔预注浆等技术。成功解决145.68 m水下360.97 m3/h的涌水井筒淹井事故,为西部地区立井普通法施工及其防治水工作积累了实践经验。

济宁二号煤矿十采区隔水煤柱安全性评价

为了解决济宁二号煤矿十采区开采邻近采空区积水突水隐患问题,基于采区地质、水文地质条件,采用理论计算和数值模拟方法对煤层开采隔水煤柱破坏深度进行了理论计算和过程模拟分析,在此基础上,结合规范中经验公式对十采区与邻近十一采区间隔水煤柱稳定性进行综合分析评价。研究结果表明:按《煤矿防治水规定》采区间隔水煤柱尺寸略小于安全隔水煤柱临界值,存在发生十一采区老空水涌突的可能性,必须在十采区开采前对十一采区积水实施控压疏放,控制水压不大于0.4 MPa。该研究成果为十采区开采老空区水害防治提供了基础依据。

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。

UDEC模拟厚松散层及超薄覆岩条件下开采防水煤柱覆岩突水可能性

通过UDEC（Umversal Discrete Element Code）对厚松散层及超薄覆岩条件下某矿工作面4种工况开采防水煤柱覆岩破坏特征的数值模拟以及物理模拟对计算结果的验证，得到了工作面走向中部覆岩冒落带高度随放采比的增大而增大、裂隙带高度随放采比的增大而发展缓慢的结论。覆岩沿高度方向形成“三带”，但不同于其它条件下的放顶煤开采，采空区走向中部覆岩裂隙带高度与冒落带高度基本一致，顶板岩层呈现整体弯曲下沉。当放采比为2：1与2．5：1时，顶板岩层呈现整体弯曲缓慢下沉，裂隙带最大发育高度为20—22m。通过对覆岩破坏规律以及采区水文地质特征的分析，覆岩突水可能性很小。

薄基岩风氧化带附近防水煤岩柱的合理留设

为了合理确定鲁西煤矿的开采上限,依据已有的钻孔资料以及水文地质补充勘探资料,对第四系下部隔水层情况、基岩厚度、基岩岩石力学参数、基岩风氧化带等条件进行综合分析,然后对比鲁西煤矿实测资料、"三下"规程经验公式以及兴隆庄矿薄基岩条件下的经验公式分别得出的导水裂缝带发育高度,确定应用"三下"规程中的经验公式预计3111II工作面开采后覆岩裂缝带发育高度,选取覆岩岩性为"中硬",取中误差为0。结果表明:利用该方法确定3煤分叉区只开采下分层,留设防水安全煤岩柱高度为38 m,3煤合并区按照2个分层开采,留设的防水安全煤岩柱高度为49 m。

下保护层开采数值模拟与突水危险性评价

为了确定断层附近防隔水煤(岩)柱的合理宽度,解决煤炭安全生产问题,以山西省某矿下保护层开采为工程研究对象,用FLAC3D数值模拟软件进行了数值仿真计算,充分考虑了断层的产状和落差,再现了回采工作面在推进过程中的顶底板采动裂隙的发展情况,并结合经验公式法确定了隔水煤(岩)柱的合理宽度。同时还利用数值计算结果,对该矿六采区下保护层开采作了突水危险性评价。研究结果表明:断层不但是影响保护层开采底板扰动破坏程度的重要因素,也是确定防隔水煤(岩)柱宽度的关键所在。在对矿井突水危险性评价中,应该考虑采动对底板扰动破坏的影响。

回收防水煤柱诱发顶板变形机理研究

在煤矿开采中为防止地表沉陷及保护水资源,大量压煤以防水煤柱的形式存在于井下。为回收煤柱,利用FLAC^(3D)数值分析的方法阐明了回收防水煤柱后采空区顶板的变形机理;并以某矿为研究基础,建立了防水煤柱开采数值计算模型,确立了顶板变形的主要参数,提出了可行的开采方案,解决了煤矿因防水煤柱而产生的大量压煤问题。

熵权属性测度理论在导水裂隙带高度预测中的应用

确定导水裂隙带高度是水下开采防水煤岩柱尺寸设计的关键。结合导水裂隙带形成机理和分布形态,选取采场采深、采厚、煤层倾角、覆岩单轴抗压强度和工作面斜长五个主要影响因素作为导水裂隙带高度的判别指标。利用24组样本数据,构建导水裂隙带高度的熵权属性测度预测模型。为检验模型的有效性,将其用于预测丁集煤矿1262(1)工作面导水裂隙带高度,结果为66.03m,与采用Midas/GTS-Flac3D耦合模拟得出64.63m的结论非常接近。研究结果表明,熵权属性测度模型预测的相对误差较小,可以在工程实际中推广应用。

瞬变电磁法在煤矿防水中的应用研究

矿井水害一直是困扰煤矿以及废弃矿井的重大安全问题之一,矿井突水尤其严重威胁着煤矿的生产安全。文章以鹊山矿十里河床及周边采空区瞬变电磁法探测数据为基础,试图判断地下采空区是否有充水的可能性并提出建议,希望降低井下因对地下水判断不足而造成的人员伤亡和财物损失。

开采覆岩破坏工程地质预测的理论与实践

煤层开采造成的覆岩破坏范围和高度是水体下采煤留设防水煤岩柱和老采空区基岩稳定性评价的重要依据，本文以岩体工程地质力学为理论依据，对覆岩破坏机理和判据等进行了研究，详细分析了覆岩工程地质类型及其组合、岩体结构特征、地层倾角、地质构造、地应力、地下水及开采条件对覆岩破坏高度及发育规律的影响。文中提出了覆岩破坏预测的工程地质学方法，并给出了应用实例。

潘一煤矿底分层缩小防水煤柱综采可行性分析

通过对潘一煤矿西二采区缩小防水煤柱块段13-1煤底分层赋存条件及其顶板岩性特征的研究,顶分层覆岩破坏规律的分析与研究,上覆松散含水层及基岩风化带的划分与评价,以及顶分层试采工作面出水及压架原因分析与研究,论证了本底分层块段缩小防水煤柱上综采的可行性。

露天矿烧变岩高边坡卸荷机理与稳定性研究

烧变岩裂隙发育、富水性强,严重威胁露天矿山采剥安全生产及其边坡稳定。为确定露天矿烧变岩高边坡隔水煤岩柱宽度,以新疆昌吉某露天矿北帮烧变岩高边坡为研究对象,通过构建坡体开挖卸荷的驼峰分布力学模型,将坡体卸荷松弛区域划分为拉裂区和压剪区两部分,分析了边坡后缘拉裂区裂隙的最大扩展深度;以卸荷松弛带宽度表征塑性剪切滑动面位置,推导了弹塑性条件下边坡浅表部破碎带与卸荷松弛带宽度的理论计算公式,进而确定了塑性滑动面位置及形态。结果表明:边坡后缘裂隙临界扩展深度随边坡倾角的增大而增大;卸荷松弛带宽度随岩石强度参数的增大而减小,随岩层埋深的增大而增大;北帮边坡后缘裂隙临界扩展深度为9.42 m,火烧区水位线处卸荷松弛带宽度为6.94 m;坡体潜在滑面安全系数均大于设计评价标准值;确定了北帮烧变岩高边坡的隔水煤岩柱留设安全宽度为36 m,为该矿的安全高效生产提供了技术保障。

受断层影响的水库下采煤可行性分析

针对我国煤炭资源储量逐年减少,矿井生产接续紧张的现状.以某矿拟采工作面为例,通过综合分析工作面的地质、水文地质条件,利用突水系数法排除了工作面底板奥灰突水的可能性,确定位于水库下方的F3断层威胁矿井2#煤的安全开采.经计算和分析研究,当采用分层充填开采和预留断层防隔水煤柱宽度为60 m时,可以最大限度地降低矿井开采受水库的威胁,为实现水库下2#煤的安全开采提供理论依据,可以有效缓解矿井生产接续紧张的现状.

辽宁三台子水库下特厚煤层综放开采覆岩破坏特征

为确保水库下特厚煤层综放开采安全,合理留设防水安全煤岩柱,大平煤矿采用钻孔冲洗液耗失量法对覆岩破坏进行了观测研究。经对7个工作面测站12个覆岩破坏观测钻孔实测资料分析研究得出:煤层采出厚度7.54～15.17m,工作面推过36～40d,滞后工作面距离110～120m时覆岩破坏发育最充分。实测导水裂缝带高度为采高的15.31～19.97倍,明显大于类似软弱覆岩地层条件普通长壁全陷法开采覆岩破坏导水裂缝带发育高度。导水裂缝带上方,明显有集中发育的离层破碎带存在,实测离层破碎带高度为181.58～390.75m,是采高的24.22～36.00倍。

富煤一矿水体下采煤可行性分析

根据我国现阶段水体下采煤理论及开采经验,系统地分析和研究了富煤一矿水体下采煤的技术及条件,通过对煤层覆岩条件及其防水特征研究后,认为本矿井的煤层覆岩条件和留设的防水安全煤岩柱特征均有利于水体下开采全部煤层,但地表破坏和覆岩破坏的沟通强度、采深采厚比值的研究结果显示,开采M_(15)号煤层以上的煤层是安全的,开采M_(15)号以下的煤层则需要在开采上部煤层时进行监控监测,以便采取适合本矿井的综合措施后确定能否开采。

逐阶段安全提高巨厚松散含水层下煤层开采上限研究

为最大限度回收煤炭资源,安全缩小防水煤柱,针对淮北矿区煤层普遍上覆巨厚第四系松散含水层,煤层顶板不稳定情况,淮北刘东煤矿把提高开采上限工作分为防水、防砂两个阶段推进。首先通过研究分析西三采区第四系底部含水层和黏土隔水层等水文地质资料,确定西31000工作面第四系底部含水层为弱富水性,水体采动等级为Ⅱ级;然后通过数值模拟、物理模拟和对比分析等方法研究开采后的覆岩破坏高度,并与井下实际观测值进行对比,确定西31000工作面采后导水裂缝带的发育高度为41.3 m;据此提出了安全、合理的防水开采上限高度。安全回采后,成功解放呆滞储量22万t,为下一步进行防砂安全开采打下了良好的基础。

基于相似模拟试验的断层防水煤柱留设研究

为研究煤层回采过程对断层的影响,以龙东煤矿东二采区边界断层F孙断层为原型,通过相似模拟试验,对7号煤层开采过程中的断层带岩体变形破坏特征、煤层底板应力及位移情况进行监测分析。试验结果表明,随着煤层开采的不断推进,断层带会受到采动作用的影响而发生变形甚至开裂现象;近断层处应变发生改变,煤层底板应力变化明显;并随着断层煤柱宽度的减少,断层带两侧岩体开始出现位移差,断层出现活化的趋势。为防止断层活化导水,应避免断层带两侧岩体出现位移差,据此确定了F孙断层防水煤柱的宽度应不少于50m,并通过经验公式计算,验证了相似模拟试验结果的可靠性。本研究成果为确定合理的断层防水煤柱宽度、保证煤矿安全生产提供了有益依据和参考。