邢东矿深部开采底板突水机理研究及水力压裂技术应用

为研究深部开采底板突水机理,以邢东矿2129工作面为背景,通过理论计算建立了底板岩层破坏深度与工作面基本顶悬顶长度之间的关系,提出了利用基本顶水力压裂技术减小顶板悬顶长度,控制底板出水的思路。利用UDEC模拟了不同压裂步距下的底板应力演化规律,说明压裂步距在40 m以下时底板控制效果最好。开展顶板水力压裂后,矿压观测结果表明2129工作面的周期来压步距明显降低,说明采用的技术手段是合理有效的。

大埋深工作面微震活动规律研究

为了避免矿井突水的发生,实现工作面安全回采,本文以冀中能源股份有限公司邢东矿12210工作面为研究对象,通过在工作面建立微震监测系统,利用高精度微震监测技术对12210工作面进行实时、动态、连续监测。结果表明,微震事件主要集中在回采工作面内及工作面周围的断层附近;顶板微震事件主要集中在0~39.50 m,底板微震事件主要集中在煤层以下31 m范围内;过断层探巷时,微震活动响应明显;断层影响下的回采扰动对底板扰动深度最大值有显著影响;回采速度与微震事件总数、顶板事件数、底板事件数呈极显著正相关,与底板扰动深度最大值呈极显著负相关,相关系数分别为0.568、0.547、0.568、-0.376。

关闭小煤矿突水灾害隐蔽通道快速探查与治理技术

针对关闭小煤矿开采区域发生的突水灾害,采用物探、微震、钻探、奥灰水位网分析等方法查找到突水通道,并利用帷幕和灌注骨料相结合手段、多层交叉加固技术彻底封堵了突水通道和突水水源,矿井总体涌水量相比以往同期减少了62%,大幅减少了矿井排水费用,也保护了奥灰水资源,为矿井安全生产提供了保障。

基于层次聚类模糊综合评判的矿井突水危险性评价

选取山西介休鑫峪沟煤矿9号煤层为研究对象,针对其底板突水危险性问题,利用现有15个钻孔的煤层底板标高、煤层采深、煤层底板破坏深度、隔水层厚度、有效隔水层厚度、底板承受水压值、突水系数7个影响煤层底板突水的主控因素,采用层次聚类分析并结合肘部法则对鑫峪沟煤矿9号煤层底板突水性进行分区,共分为A、B、C、D、E五个区,并采用改进的层次分析法—AHP与变异系数耦合确权的模糊综合评判法对各分区进行突水危险性等级划分。结果表明,A区和C区为极危险区,B区为较危险区,而D区和E区为较安全区和安全区,与实际情况基本相符。

深部开采厚隔水层底板破坏模式及突水防控技术

深部开采厚隔水层底板高承压水突水灾害是制约深部煤层安全高效开采的重大问题。本文以邢东矿为研究对象,根据深部开采厚隔水底板的突水量变化和底板破坏特征,将作用于底板的应力扰动模式细化为远场基本顶失稳的动载荷和近场支承压力的静载荷扰动模式两类,并将深部开采厚隔水层底板破坏模式划分为采动裂隙与底板深部隐伏构造和贯穿断层直接沟通奥灰含水层破坏模式两种,以此构建了以“区域注浆加固治理+切顶卸压”为主的深部开采厚隔水层底板突水的防控技术,有效地预防了邢东矿深部区域厚隔水层底板突水灾害的发生。

F-RFPA^(2D)在煤层顶板突水危险性分析中的应用

煤层开采后其顶板破坏高度是影响采煤工作面支护和防治顶板溃水溃沙的主要因素之一。为了分析马兰矿28311工作面煤层顶板破坏高度,应用F-RFPA2D数值模拟软件建立了数值模型,按照采高3.5 m进行模拟,得出工作面上方直接顶初次垮落步距为4~8 m;老顶初次垮落步距为20~24 m,周期性垮落步距为12~16 m之间;导水裂隙带在发育到最大高度前具有时间性,马兰矿导水裂隙带具有突水危险性,按照裂隙带高度与采厚比反算,得到限高开采的最大开采高度为3.0 m,对于指导马兰矿顶板防治水具有重要的指导意义。

承压水上采煤突水的区域监控理论与方法

在大量现场观测承压水上煤系地层赋存特征及多含水层空间赋存特征分析的基础上 ,提出了承压水上采煤突水监控的区域预测理论与技术 ,编制了可供现场方便使用的菜单界面突水监控软件 。

我国煤层底板突水问题的研究现状及展望

从煤矿水文地质条件综合研究、煤层底板突水预报研究、煤层底板带 (水 )压安全采煤技术研究、突水机理研究、数据库及计算机成图技术、煤层底板注浆堵水技术 6个方面系统地总结了煤层底板突水问题的研究现状及存在问题 ,多角度展望了这一问题研究的未来发展前景。

矿区突水监控理论及模型

针对承压水上采煤的突水问题 ,详细分析了大量的突水事例及前人的研究成果 ,提出了承压水上采煤突水监控的理论与模型 ,编制了可供现场方便使用的菜单界面突水监控软件 ,并以太原市东山煤矿一采区带压开采为例 。

良庄井田地质构造特征及其对矿井突水的影响

根据大量地质资料揭示了山东良庄井田地质构造的发育特征,其断裂构造具有分区性、方向性、垂向分层性、成带性等特点,并推断井田内发育有滑动构造。探讨了该井田地质构造发育规律对矿井突水的影响,着重分析了滑动构造对矿井突水的作用。研究表明,断裂构造的分区性、方向性、垂向分层性、成带性及滑动构造对矿井突水有不同程度的影响。

浅埋煤层开采固液耦合的数值模拟研究

在前期固液耦合物理模拟的基础上,应用岩石破裂过程渗流与损伤耦合作用分析系统(F-RFPA2D),以大柳塔煤矿20601工作面50 m基岩厚度处为例,固液耦合模拟再现了采动后其上覆岩体破坏的动态发展过程;揭示了采场顶板破断后潜水向工作面溃流规律,松散层厚度和潜水水位对上覆岩层破断规律以及对开采参数的影响;模拟比较直观地得到了采动下岩层裂隙发展及贯通引起的突水过程。

神东矿区石圪台煤矿矿井突水因素

神东矿区石圪台煤矿萨拉乌苏组分布广泛、厚度大,富水性较强,是矿井涌水的主要水源。文章论述了石圪台煤矿22302工作面涌水特点,认为矿井涌水量主要与萨拉乌苏组含水层厚度、煤层上覆基岩厚度、煤层采高等因素有关,提出了对冒落带进行注浆加固、减少矿井水产生量和保持生态水位稳定的新认识。

基于有效应力概念的矿井临界突水系数修正及应用

矿井底板突水和水压致裂具有同源的力学机制,都是确定岩石(体)破坏的临界水压(突水系数为单位厚度的临界水压)。从水压致裂理论分析得出,有效应力系数对其作用显著。针对矿井底板破坏突水问题,通过对突水实例模拟分析,从稳态和瞬态两方面深入探讨有效应力系数变化对煤矿底板破断突水过程的影响。基于有效应力概念,推导煤层底板在不同渗透状态下临界突水系数的公式。最后,根据矿井底板不同的渗透特性,提出修正突水系数的计算方法和现场测试使用方法,对深刻理解岩体破坏突水的渗流力学本质、突水系数的内涵、指导底板注浆防渗设计,具有重要的理论和实用价值。

煤与瓦斯突出模拟试验研究

以自行研制开发的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统为手段,对其可靠性进行试验验证,并对不同含水率煤体发生煤与瓦斯突出时突出强度变化规律进行模拟试验研究。结果表明:研制开发的大型煤与瓦斯突出模拟试验系统的模拟试验结果与煤与瓦斯突出事故实际较吻合,且系统可靠性较好;随着含水率的升高,煤体发生煤与瓦斯突出的可能性减小,煤与瓦斯突出强度也呈减小趋势;在试验煤体含水率情况下,含水率与煤与瓦斯突出强度呈二次曲线关系。

矿山安全地质学:综述

矿山安全防控是一个复杂的系统工程,涉及到多学科,而其中的地质条件和成灾机理研究是事故防控中最重要的基础工作。但是,目前还没有系统地研究安全地质的学科和工作机制。因此,提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科。针对矿山建设和采掘安全生产的需求,介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题风险评价等,并对矿山安全地质研究中亟待解决的关键科学问题和防控关键技术发展趋势提出了建议和展望,同时,本文还简要综述了本期深部矿山安全地质专辑收录的主要文章在矿山安全地质方面的创新性工作,期望为深部矿山安全地质理论研究与灾害防控提供科学支撑。

高压注水煤层力学特性演化数值模拟与试验研究

为从细观上揭示高压注水过程中煤体裂隙扩展、应力场演化和高压水体在煤体中的渗流规律,利用考虑煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点以及煤岩介质变形破裂过程中透气性的非线性变化特性特征并基于煤岩破裂过程固-流耦合动力学模型开发的RFPA2D-Flow软件系统对祁南煤矿721工作面煤层高压注水进行数值模拟,同时进行高压注水现场试验研究。数值模拟结果表明:在高压水挤压作用下,钻孔周围煤体逐渐损伤、破坏,裂隙进一步扩展,渗透能力大大增加,渗透系数最大可以由0.5m/d增加到1580.0m/d,在钻孔附近煤体处平均增加14倍。现场试验结果表明:采取高压注水工艺后,工作面前方煤体卸压带宽度由2.5m增加到3.5m,应力集中带向煤体深处推移1.0m,表明高压注水消突效果比较明显。

煤层注水致工作面前方集中应力前移的机理分析

针对新兴矿煤层注水消除工作面冲击地压和煤与瓦斯突出过程中集中应力前移的问题,分析了注水润湿煤体并使其支撑能力下降而导致集中应力前移的机理;结合新兴矿地质条件,对钻孔注水过程进行了数值模拟,着重分析了注水后集中应力前移、煤壁位移增大和注水钻孔周边渗流场分布情况;数值模拟结果与理论分析结果相一致。另外推导出在注水时间一定时,注水钻孔的渗透半径及应力前移距离公式。

深井底板突水组合灰色物元判别系统及应用

深井底板突水预测是一个复杂的理论与技术问题,具有模糊性、灰色性和不相容性的特点。建立了深井底板突水的主控指标体系,通过灰色关联分析得到主控因素,应用熵值调整法确定了各主控因素在突水过程中的贡献权重。根据灰色物元分析理论,分别建立了线性灰色物元判别模型和最优灰色物元判别模型,采用VB6.0开发了深井底板突水组合灰色物元判别系统。该系统两种模块的并列运行和相互验证提高了判别结果的准确程度,使系统初步具备了受承压水威胁的深井工作面的危险度预测功能。应用该系统进行深井突水案例的模拟结果与实际情况比较吻合,这表明该系统对深井复杂条件下的矿井底板突水预测具有较好的应用价值。

高突煤层综采工作面立体化防降尘技术研究

针对高突煤层综采工作面尘源多、粉尘浓度高、风速大的问题,提出了分源治理、防降结合的思路,研究设计了由煤层注水、采煤机尘源跟踪喷雾、移架自动喷雾、钻孔泡沫除尘、回风巷尘控自动喷雾等组成的综采面立体式防降尘技术方案,并在平煤八矿戊9. 10-21050综采工作面进行现场应用。结果表明,该立体化防降尘技术对割煤、移架、打钻、转载等作业点的全尘、呼尘的降尘效率分别达到80%~88%、79%~86%,实现了高突煤层综采面粉尘的分源有效治理。

阳泉三矿K8101回采工作面突水机理浅析

介绍了阳泉矿区在有同层积水威胁情况下开采 ,留设安全保护煤岩柱的方法和有关技术参数。