复杂地质条件下超前预注浆技术应用效果分析

因沿空巷道受采空区残余回采应力及采空区边缘煤体塑性区的影响,加之掘进期间遇地质构造导致巷道掘进中出现随掘随冒的现象,无法进行常规支护。故探索一种以新型无机注浆材料为核心的层次注浆技术,对解决沿空巷道掘进期间围岩变形大,提高掘进安全及效率具有重要意义。该文通过工程实例研究复杂地质条件下超前预注浆技术方案,并对注浆效果进行窥视、监测,验证煤层顶板经过层次注浆加固后,巷道围岩变形得到快速控制,顶板淋水问题得以缓解,围岩裂隙得到有效充填,围岩稳定性增强,巷道变形得到有效控制,对复杂地质条件下安全掘进具有借鉴意义。

复杂条件下沿空留巷通防技术研究与实践

为了防止高埋深极复杂条件下采煤工作面的沿空留巷及采空区的自然发火,根据煤矿常采用的密排单体、膏水充填等留巷支护方式及效果,邢台矿在25303工作面采用沿空留巷预裂切顶卸压技术,基于该采区高埋深、地质条件复杂、瓦斯涌出量偏高等特点,采用了优化巷道布置、监测监控、采空区喷涂堵漏、注氮(浆)管路预埋、阻化剂喷洒等综合性措施。结果表明,采取的通风防灭火措施有效降低了采空区自然发火安全风险,留巷成型率增加,为沿空留巷采空区瓦斯、火灾防治提供了便利条件。

复杂采空区激光扫描异常点云过滤研究

针对复杂采空区激光探测点云数据处理过程中传统过滤方法无法过滤所有异常点的缺陷,综合运用弦高比和周长比判据及Open GL编程实现了异常点云拾取删除全面过滤。首先,在分析激光扫描轨迹线点云数据拓扑关系及异常点生成原因的基础上,综合运用弦高比和周长比判据对点云数据初步过滤;然后运用Open GL编程在显示界面上直接拾取删除异常点,实现了对点云数据二次精确全面过滤。工程应用实例表明,该方法不仅有效保留了采空区边界形态的完整性,也为矿山复杂采空区激光探测点云数据过滤提供了新思路,工程实用价值较高。

高应力复杂煤层沿空巷道锚注支护数值模拟研究

为了扭转高应力复杂地质条件下沿空巷道难以支护的现状,结合桃园煤矿1036工作面沿空巷道具体地质条件和支护工程实践,采用数值模拟软件UDEC建立了离散单元计算模型,分析比较了高应力复杂煤层沿空巷道采用U29型钢支护方案和锚注联合支护方案巷道围岩的应力和位移的分布及变化规律.结果表明,锚注联合支护方案,通过注浆将破碎围岩胶结成整体,改善围岩的结构及其物理力学性质,提高了围岩的强度,从而使围岩本身作为支护结构的一部分,承载能力得到了提高,围岩应力分布更趋合理,有效地控制了高应力复杂煤层沿空巷道的大变形,是解决该类巷道支护问题的有效途径.

复杂采空区对工作面开采影响的数值模拟分析

基于FLAC3D数值模拟软件对复杂采空条件下的工作面开采进行模拟,分别模拟不同推进距离对工作面基本顶塑性破坏区及围岩支承压力分布的影响,得出了采动过程中直接顶初次垮落步距和基本顶初次来压步距;煤层顶板开始与上覆破坏岩层导通时的推进距离;工作面最易发生压架事故的位置。模拟结果表明,运用数值模拟方法,可以较为全面地揭示复杂采空区下基本顶塑性破坏特征及破坏范围,围岩支承压力分布特征,有利于选择、优化设计方案,根据上覆煤层的采空条件,合理布置下部煤层工作面的开采位置。

微震监测预警机理在复杂多层采空区中的初步应用

针对广东省大宝山矿业有限公司铜硫矿下部存在复杂多层采空区的露天采场面临严峻的采空区稳定性问题,分析研究了该采场需要进行先进的微震监测预警预报系统的必要性,介绍了铜矿露天采场无线通讯和640m平硐有线通讯微震监测系统的建立并且做了初步应用的研究。对监测数据进行分析,综合分析了近5个月微震事件与爆破事件的范围、密集度和空间转移的变化,对近阶段矿山采空区稳定性进行了分析评估,圈定了危险区域。利用实时在线监测,依靠有线光缆和无线WiFi网络传输技术,实现对矿山采空区稳定性的监测预警,安全可靠地指导矿山生产。

老窑复合采空区下煤层安全开采技术研究

针对房采采空区下近距离煤层开采时上覆煤柱易失稳,易引发大面积顶板整体垮落灾害的问题,研究了房采采空区下煤层顶板破断特征,并以山西元宝湾煤矿为工程背景,分析了复合采空区下6#煤层顶板大面积垮落的可能性,研究了元宝湾煤矿复合采空区下煤层开采顶板致灾机理。在此基础上,以工作面安全回采为前提,为最大程度地降低顶板处理工程量,提出了以"采前预处理、采中监测分析跟进处理"为原则的顶板处理方案,为相似煤层开采提供借鉴。

采空区复杂顶板的三维分形特性及曲面模拟

以石人沟铁矿采空区探测为工程背景,首先基于分形理论,对采空区复杂顶板的三维分形特性进行定量研究,得到对应的分维值。针对采空区顶板具有自相似性的特点,应用参数方程分形插值迭代函数系统,对采空区顶板进行模拟分析。在现场有限的已知点的基础上,对采空区顶板曲面进行模拟重构。研究结果表明:采空区顶板具有明显的分形特性,顶板的三维分维值综合反映了边界线的复杂程度、暴露面积及垂直方向上起伏的剧烈程度,定量地表征了顶板的非线性程度;最终模拟重构的精度与参数ci密切相关,ci越小模拟精度越大,越接近实际情况。采空区的分形特性从本质上反映了采空区边界的非线性特征。

深埋复杂结构煤层小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

以鄂尔多斯深井营盘壕煤矿复杂结构煤层小煤柱沿空掘巷围岩控制为研究背景,采用地质力学测试和数值模拟分析的方法分析了煤层结构的特性和围岩变形破坏特征。针对巷道原生结构帮部上下不同物理力学性质和沿空掘巷非对称变形的特点,提出了"整体性、强韧性、薄弱部位重点支护"的围岩控制技术,结合现场条件提出了锚杆支护参数和支护设计。工业性试验及矿压监测数据表明,应用该技术后,支护体受力稳定,围岩控制效果良好,对同地区复杂结构煤层围岩控制提供指导。

洛钼露天矿复杂采空区治理一体化技术应用

介绍了洛钼露天矿采空区探测、采空区稳定性监测和采空区处理一体化技术。洛钼露天矿采用高密度电法和地震映象法对采空区位置进行初探,再利用钻孔探测和三维激光探测方法对采空区赋存形态进行精确探测。利用微震监测技术对采空区稳定性进行全天候、实时和立体监测,在对矿山采区岩体稳定性微震量化评估、爆破震动对采空区稳定性影响和采空区治理前后稳定性监测等方面取得了很好的应用效果。采用碎石充填和控制爆破技术对不同采空区进行处理,并根据采空区的赋存特点和处理的难易程度,对采空区进行分类一次处理或分次处理。洛钼露天矿采用该一体化技术已经成功治理了大量采空区,保障了矿山的安全生产,对矿山的可持续发展有着重要的意义,对国内外相似矿山有重要的参考价值。

复杂顶板条件下切顶留巷关键技术研究

针对店坪矿切顶留巷初期挡矸,锚索和单体液压支柱等支护体失效导致的巷道报废的问题,采取了全巷道顶板岩性探测的方法,分析了试验巷道的复杂顶板条件下切顶留巷的关键问题。通过建立留巷围岩稳定结构及其受力模型,分析了切缝高度及岩石碎胀性对基本顶运动的影响规律、恒阻锚索对顶板的支护原理以及液压支柱对切缝侧顶板的剪切作用,指出留巷的顶板运动,从时间和空间上可分为直接顶垮落期、基本顶断裂下沉期和压实稳定期3个时期,恒阻锚索支护和留巷动压期支护的参数设计要以顶板运动最剧烈期为基础进行计算。给出了留巷的预裂切缝、恒阻支护和动压期临时支护等关键技术参数的理论公式,并结合巷道各段围岩特性,将试验巷道划分7个区间段,并分段优化了留巷的关键技术参数。通过对现场留巷门架压力数据分析,滞后工作面0~60 m为直接顶垮落和基本顶周期性断裂阶段,顶板运动剧烈;滞后工作面60~160 m为垮落矸石逐渐压实阶段,顶板运动缓慢;滞后工作面160 m以后,留巷围岩变形逐渐趋于稳定。现场应用表明:分段优化前留巷顶底板和两帮累计变形量分别为1 200 mm和1 420 mm,巷道回缩率54%;采取分段优化后,两处变形分别控制在420 mm和435 mm以下,巷道回缩率在18%以下,留巷围岩变形控制效果良好。

复杂地形地质条件下老空水瞬变电磁探测技术研究

为了有效探测地形起伏高达263 m、黄土覆盖层厚达55 m的煤矿采空区积水,通过对比试验对瞬变电磁探测法发射线框的大小、发射频率、采样延迟时间、发射电流等进行了优化研究,对比优选结果表明,发射线框的大小240 m×240 m、发射频率16 Hz、采样延迟时间380μs、发射电流15 A为最适合探测区的探测参数。实际探测时布设60条测线,线距40 m,点距20 m,TEM发射线框27个。为消除干扰信号和地形起伏的影响,资料处理时先进行滤波消除噪声,再进行时深转换去除地形起伏的影响。资料解释表明,探测区内9号煤层有2个较大的积水区,15号煤层有3个积水区,积水区面积约891 884 m2,积水约149 090 m3。

大采高工作面复杂应力扰动下切顶卸压沿空留巷技术

针对寺河煤矿3^#煤大采高工作面复杂应力扰动下留巷难度大、临空侧复用巷道围岩变形严重等问题,采用水力压裂技术对巷道顶板关键层位进行定向预裂,将临空侧煤柱上方悬臂梁切落,以减小悬臂梁上覆荷载及回转变形力,切断或大大削弱岩梁传递到护巷煤柱和留设巷道内的荷载,从根本上改善巷道的力学环境。结果表明:水力压裂法切顶卸压技术的应用,有效改善了留设巷道围岩应力状态,控制了留设巷道围岩变形,避免了巷道二次甚至多次返修,降低了巷道的支护难度和支护成本。

复杂地质条件下大采高综采工作面过空巷技术

以阳煤一矿S8303大采高工作面过空巷为工程背景,建立了空巷上方基本顶破坏的力学模型,得出了工作面基本顶在空巷位置发生断裂失稳的临界支护强度,借助FLAC^(3D)数值分析软件,对高水材料充填后的空巷受采动过程进行了验证。

复杂地质条件下的沿空留巷实践

根据淮南矿区顾桥煤矿11-2煤层矿压显现规律,在1115(1)工作面采用沿空留巷"Y"型通风方式,通过采前加固支护、端头加强顶板管理、采后加强支护等措施,解决了深部开采高瓦斯、高地温及地质条件复杂难支护等问题,得出了一套在复杂地质条件下如何实现沿空留巷的施工方法。

复杂条件下充填工作面安全回采措施研究

2353膏体充填工作面采用沿空留巷(皮带顺槽)的方式进行回采,且1302老巷穿过2353工作面,给工作面的安全回采带来一定的难度,经过一系列技术措施的成功运用,工作面充填区顶底板和皮带顺槽基本无变化,并成功回采过老巷,提高了安全生产水平,创造了良好的经济效益和社会效益。

复杂构造应力采区沿空掘巷非对称支护研究

综放工作面处于复杂构造应力区,为确定该区域地应力状况,采用空心包体应力解除法进行现场地应力实测,确定该区域为构造应力为主的高应力区。以地应力实测结果为依据,采用实测主应力大小和方向对数值计算模型进行初始地应力的加载,有效减小了由于不考虑构造应力导致模拟结果的误差;结合沿空巷道在掘进及回采过程的受力及变形演化机理,设计出沿空掘巷非对称支护方案,非对称支护中设计使用肩部锚索专用紧固构件,减小了锚索被剪断的几率,有效提高了锚索承载质量。工业性试验与矿压观测结果表明:在以构造应力为主的复杂应力区采用不对称支护技术,沿空掘巷支护效果良好,技术经济效益与社会效益显著。

综合物探技术在采空区勘探中的应用

为查清四老沟矿南羊路工业广场下伏采空区分布,采用二维地震+高密度电法的综合物探技术对采空区进行勘探。二维地震法圈定了5个采空区异常区域。高密度电法圈定了2个采空区异常区域。综合2种物探成果,得到了工业广场下伏采空区的分布范围。钻探验证结果表明通过综合物探技术得到的采空区范围准确性高。

复杂地形条件下不积水采空区的TEM探测

受复杂地形条件的影响,快速准确探查不积水老窑采空区是煤矿地球物理勘探的研究难点。通过研究瞬变电磁法在煤矿水文物探中的探测技术,利用该方法受地形影响较小的特点,回避对低阻体反应敏感的思路,选用小发射线框、高发射频率、合适的时间窗口,在其他物探方法无法施工的地形复杂地区,完成了不积水采空区的探测工作,总结了其在探测资料中的高阻电性反映特征,推断的不积水采空区范围与巷道掘进揭露情况相符合,表明该方法可以用于煤矿高阻采空区的定位探测。