综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度的计算公式及适用性分析

确定煤层顶板导水裂缝带高度可为顶板防治水、采掘工程布置、防水煤柱留设以及瓦斯抽采设计提供依据。采用井下仰孔注水测渗漏法,实测山西西山煤田镇城底矿8煤导水裂缝带高度为57.98 m,其中冒落带高度16.72 m,裂隙带高度41.26 m。依据实测结果并收集了8个矿综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度数据,利用数理统计回归分析的方法,得出了适用于综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度计算的经验公式,并与《煤矿安全规程》中相应经验公式进行对比分析,结果表明,该公式适用性好,而《煤矿安全规程》中有关公式应用于中厚煤层综采一次采全高开采条件预测,其误差较大。

特厚煤层分层综放开采覆岩破坏规律数值模拟

以华亭陈家沟煤矿综放采场实测导水裂隙带发育高度成果数据为基础,应用FLAC3D反演计算模拟分层综放开采引起的煤层覆岩破坏规律,并与实测数据进行了对比分析得出:分层综放开采后覆岩移动破坏形成"拱"式承载结构,拱脚压应力高度集中;导水裂隙带发育形态也近似为"拱形",与实际探测高度拟合度较好;分析了开采过程中覆岩的位移场、应力场和塑性破坏区分布规律。

综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度研究

为防治顶板水、防水煤柱留设而需合理确定顶板"三带"高度。以西山镇城底矿8煤为研究对象,采用井下仰孔注水测渗漏法和瞬变电磁法实测导水裂缝带高度,运用FLAC3D软件对上覆岩层的冒落、岩移规律进行了数值模拟。结果表明:数值模拟与现场实测得到的导水裂缝带基本一致,综合确定导水裂缝带高57.58 m,其中冒落带高16.32 m,裂缝带高41.26 m,说明《煤矿安全规程》中有关导水裂缝带统计经验公式不适用于中厚煤层综采一次采全高开采条件。

大厚度含水层下厚煤层保水开采研究

针对大采高开采过程中易造成上方隔水层的断裂,导致含水层向井下涌水,对矿井生产安全造成威胁的问题,以刘庄煤矿三盘区4301大采高工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和仰孔注水测漏法分析工作面覆岩含水层和隔水层的发育特征,确定上覆岩层中的主要含水层及隔水层。在辅助运输巷内利用井下仰孔注水测漏法对煤层开采过程中裂隙发育范围进行测定,并通过经验公式计算厚煤层开采过程中裂隙带发育高度。采用FLAC^(3D)数值模拟软件对相同地质条件下不同采高的煤层开采过程进行模拟,确定裂隙发育高度,并判定是否与含水层贯通。通过以上研究可知,采高不同导致裂隙的发育高度存在差异。在工作面裂采比为27.9~31.6的前提下,采高小于5.5 m时,上覆岩层出现离层带,采动过程中安定组泥岩弯曲下沉,使部分裂隙压实闭合,保水效果良好;采高为6.0 m时,覆岩裂隙贯穿安定组隔水层而发育至宜君-洛河组含水层,工作面涌水量增大,工作面存在安全隐患。最终确定刘庄煤矿采高为5.5 m时,能够实现矿产效益最大化,同时也能保证安全生产。在刘庄煤矿4303工作面进行现场应用,未出现涌水灾害事故,保证了矿井的安全生产,验证了本次研究的科学合理性。

导水裂隙带高度井下仰孔探测装置改进及应用

为了解决钻孔双端封堵测漏装置在探测煤层顶板导水裂隙带所存在的问题,发明了可通过钻具上下移动实现胶囊、测试段与注水系统之间连接与切换的转换阀,并采用此转换阀对注水装置进行了改进。改进后的装置简化了孔口仪表和供水系统,消除了由于单独供胶囊起胀用的注水或注气管路缠绕、堵塞引发孔内事故的隐患,同时此装置在孔深较大、孔内水量与水压较大时依然适用。研究结果表明:通过在高家堡矿井首采工作面试验,利用TD1、TD2、TD3钻孔实测煤层顶板导水裂隙带最大发育高度分别为86.56、84.37和88.03 m;改进后的装置结构简单、可靠性高、适用性广,可应用于井下仰孔探查煤层顶板导水裂隙带高度。

仰孔注水测漏法在磁窑沟13102工作面防治水的应用研究

合理的防治水技术可有效治理矿井水害,而精确判断导水裂隙带发育高度是制定防治水方案的前提。以磁窑沟煤矿13102工作面为工程背景,采用理论分析和现场探测的方法对工作面水害治理展开研究。研究结果表明,采用仰孔注水测漏法探测,工作面导水裂隙带发育高度为40~93 m;根据导水裂隙带发育高度确定工作面需重点防治的水害,为上覆10-2号煤层采空区积水和大气降水;采用采空区探放水和回填地表塌陷裂缝的方法,对磁窑沟煤矿13102工作面进行水害防治。