河流下综放工作面覆岩破坏特征和陷落柱防水煤柱留设研究

目的长平矿Ⅲ2317工作面在开切巷处揭露陷落柱,地表丹河流向与工作面推进方向一致,受采动影响,陷落柱内部水体及河水可能通过开采裂隙导入回采空间,从而造成工作面突水。针对以上问题,方法本文采用理论分析、数值模拟和现场观测等方法,对回采工作面覆岩“两带”高度、覆岩破坏特征和陷落柱煤柱留设宽度进行研究。结果结果表明:工作面顶板垮落带与导水裂隙带最大发育高度分别为18.38,93.85 m,河水对工作面不构成突水威胁;无煤柱开采时,陷落柱一侧顶板裂隙沿陷落柱胶结面向上高度发育;结合理论计算和数值模拟分析,确定煤柱宽度为35 m。工作面在留设35 m煤柱条件下安全完成回采,地表变形特征符合预期,最大下沉量达到4000 mm,回采过程中工作面未发生突水事故。结论研究结果可为类似条件下的煤层安全开采提供理论和经验支撑。

断层影响下煤层开采突水风险流固耦合数值模拟研究

断层引起的底板采动突水是煤矿防治水中的重要问题,研究因采动引起断层活化,以及对底板渗透性变化全程进行演化是解决此类问题的关键。在前人成果的基础上总结了采动过程中围岩渗透性变化规律及渗透系数-体积应变耦合方程,将其嵌入FLAC3D流固耦合模型中。并以济宁二矿103下03工作面八里铺断层为背景,模拟不同煤柱尺寸情况下底板断层突水演化规律。结果表明:八里铺断层对于103下03工作面安全开采具有重要影响。防水煤柱尺寸为90 m时,奥灰水会沿导水通道进入采空区,引发突水事故;当其为100 m时,采动过程是安全的,且有效隔水层厚度约5 m。最终确定济宁二矿103下03工作面八里铺断层防水煤柱留设宽度取100 m。

防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用

针对煤矿井下紧邻断层的防隔水煤柱稳定性保护问题,以鹤壁中泰矿业3309工作面防隔水煤柱为工程背景,对防隔水煤柱切顶卸压定向爆破参数设计及工程应用进行研究。通过对切顶卸压前后防隔水煤柱支撑压力分布进行对比分析,揭示了切顶卸压定向爆破作用机理,采空区顶板垮断时大悬臂结构被切断进而迅速垮落,防隔水煤柱上方侧向支撑压力缓慢上升然后延伸至深处缓慢下降到原岩应力。利用FLAC3D和ANSYS/LS-DYNA软件建立不同不耦合系数定向聚能爆破模型,数值模拟结果显示,切顶卸压后应力峰值降低了约27.8%,且峰值位置与3309工作面煤柱帮的距离明显增大,改善了3309工作面回风巷道附近区域应力环境;综合考虑切缝效果和炸药利用率,确定了不耦合系数1.7为正常段最优装药结构;根据数值分析结果和断层分布情况对3309工作面回风巷道进行系统性差异化爆破参数设计,现场应用表明切顶卸压定向爆破效果良好,对防隔水煤柱的保护起到了有效的作用。

防水煤柱在断层影响下的合理化留设研究

以长春兴煤矿22601工作面、五家沟煤矿5214工作面采空积水区及WF_(19)大断层为研究对象,结合研究区地质、水文地质资料,对相邻工作面间防水煤柱留设尺寸的安全进行了研究。首先分析22601工作面与WF_(19)正断层、5214工作面采空区之间的联系,研究断层的充水水源及导水通道。通过理论计算和数值模拟方法对断层保护煤柱留设宽度进行计算,对比2种方法理论计算结果,并结合实际情况,初步确定工作面保护煤柱留设宽度。基于矿井安全开采的原则,结合工作面实际保护煤柱宽度、工作面初采及初次来压、断层富水区域等因素对22601工作面断层保护煤柱宽度进行安全评价,并针对断层水害防治提出建议。

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。

同层位老空积水区防隔水煤(岩)柱的计算方法

煤矿井下采掘作业生产期间,为了避免老空水在高水压作用下破坏原始煤(岩)层(探水线)稳定性而发生井下透水事故,本文通过对采掘破坏影响以及老空透水机理进行分析,提出了“同一煤层,老空区导水裂缝带范围与开采煤层导水裂缝带范围不连通为基础,并保证足够的挡水岩柱”的防治措施,充分考虑老空积水区水头值高低、煤(岩)层厚度、强度、岩层移动规律、采煤后形成的导水裂缝带等相关因素,确定了合理的计算方法,从而对老空区防隔水煤(岩)柱尺寸进行计算。该方法思路正确,可达到安全警示与矿井保安的目的。

郭屯煤矿3303工作面断层防水煤柱留设研究

针对郭屯煤矿采动影响造成断层活化导通新近系含水层的问题,以3303工作面为研究背景,通过导水断层留煤柱理论计算得出煤柱留设宽度为47.66 m,在此基础上使用FLAC3D模拟软件进行了数值模拟,深入研究了留设40 m、50 m、60 m煤柱情况下防水煤柱应力及塑性变化,分析了向阳断层防水煤柱受采动影响的破坏机理,得出了断层下盘在采动影响下的应力及塑性变化规律。根据现场实际情况,采取了留设50 m防水煤柱,使用导高观测仪实测工作面“两带”高度,断裂带最大高度发育至距离3煤层65.49 m处,小于工作面最薄基岩处,断层也未发生旋转下沉等大规模破坏现象。工作面回采完毕后,涌水量也未发生较大变化。实践证明,向阳断层防水煤柱留设的合理性,对同类型工作面具有一定的参考价值。

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。

钱营孜矿F_(22)高角度正断层防水煤柱留设宽度研究

高地应力作用下煤层采动诱发断层活化引起的承压水突涌,是深部开采矿井水害的主要形式之一,而预留断层防水煤柱依然是防止断层活化导水最主要的方法。以钱营孜煤矿F_(22)高角度正断层为典型实例,依据已有的钻探、物探和巷探资料,基于煤矿具体的水文地质和工程地质条件,以现场及室内试验数据为基础,采用有限差分数值分析方法对钱营孜矿F_(22)断层下盘靠近断层带的W3221工作面开采后防水煤柱的留设宽度进行了研究;同时根据理论公式对F_(22)断层防水煤柱的宽度进行了计算验证。结果表明:当煤柱宽度小于40 m时,断层带顶、底界面应力变化幅度及位移差会显著增加,煤层顶、底板的位移变化幅度也明显增大,断层带顶部出现塑性破坏区并且范围逐渐扩大;综合得出宽度为40 m的防水煤柱可有效防止断层活化突水。

大采深复杂水文地质条件下导水断层探查治理技术研究

邢东矿隶属冀中能源股份有限公司,矿井采深大于800 m,水文地质条件复杂,开采过程中主要受煤层下伏奥灰岩溶水威胁。因井田范围内存在数条大型导水断层,落差均在50m以上,为保障安全生产,按规定留设有防水煤柱。为延长矿井生产服务年限,最大限度回收资源,如何对导水断层进行探查治理,以解放防水煤柱逐渐成为研究重点。本文基于邢东矿近些年导水断层探查治理经验,论述了不同技术手段的特点和实施效果,为相似条件下导水断层探查治理提供经验借鉴。

受矿坑充水影响工作面防隔水煤柱留设分析

利用数学模型对山西沁和能源集团九鑫煤业有限公司矿坑充水情况进行模拟分析,预测矿坑充水量,确定防隔水煤柱留设宽度。根据矿坑面积及断层实际情况,在矿坑内沿已控制的地质断层上盘边界线上设置防隔水煤柱点位,通过点位连接确定防隔水煤柱边界线,以此完成防隔水煤柱设计。为验证设计的有效性,进行对比实验,证明了设计方案矿坑工作面导水量小于传统设计方案矿坑工作面导水量。

断层防水煤柱留设计算研究综述

【目的】留设科学合理的断层防水煤柱可以在提高资源利用率的前提下,有效防止断层煤层开采过程中突水事故发生,因此对断层防水煤柱宽度的计算方法进行分类综述具有理论意义。【方法】通过对断层防水煤柱宽度计算方法进行横向对比和纵向总结,分析了各类计算方法的特点,并对其发展方向提出了展望。【结果】断层防水煤柱宽度计算方法主要有理论计算、数值模拟、相似材料模拟等,应针对具体情况选择合适的计算方法。【结论】在实际运用中,影响断层防水煤柱宽度的因素复杂且多样,必要时可采取综合的计算方法。

钱营孜煤矿W3_(2)11工作面断层防水煤柱合理宽度留设分析

针对钱营孜煤矿F15逆断层下盘W3_(2)11工作面采动时留设断层防水煤柱合理宽度,通过现场钻探成果分析了断层及覆岩含导水性,并按照规范对留设煤岩柱高度进行验算,以及构建FLAC 3D数值模型的综合方法,确定了W3_(2)11工作面防水煤柱合理留设宽度。结果表明:F15断层及覆岩层富含导水性较弱;安全防砂煤岩柱最大高度33.15 m、防水煤岩柱高度98.16 m,均小于实际留设煤岩柱326 m;W3_(2)11工作面需留设断层防水煤柱宽度由原60 m缩至10 m是安全可行的。W3_(2)11工作面根据设计留设防水煤柱宽度已安全顺利开采,说明设计方法是可行的,可为相似工作面提供参考。

陈蛮庄煤矿3602工作面突水分析及防治水措施

3602工作面开采过程中出现突水,为了分析工作面突水原因,通过对近露头煤柱留设情况及底板三灰岩层富水情况分析,并基于矿山压力理论,得出工作面涌水增加是停采导致底板破坏深度增大引起的。根据当前出水情况,提出了底板注浆加固、留设防水煤柱、疏水降压以及井下水害探测等防治水措施,确保工作面安全开采。

九鑫煤业水文条件复杂区域防隔水煤柱留设研究

防隔水煤柱是煤矿预防发生透水事故的一种重要设施。通过对九鑫煤业水文地质条件进行梳理,依据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》,对该矿2号开采煤层水文条件复杂区域防隔水煤柱留设进行研究和设计,详细计算了断层、裂隙带,陷落柱,老空积水区防隔水煤柱留设尺寸,并对两个积水量较大的采空区进行瞬变电磁探测,减少和杜绝恶性突水事故的发生,确保煤矿的安全回采。

如何利用防水煤柱进行矿井水害防治

矿井水灾是煤矿常见的灾害之一,一旦发生矿井水灾,将严重影响矿井正常生产,甚至威胁到井下工人的生命安全。基于此,主要对矿井开采可采取的防治水措施和留设安全煤岩柱防治水措施进行了探讨研究。针对矿井水灾,煤矿企业应根据井下实际情况,合理选用不同种类的防水安全煤柱进行综合防治,确保煤矿生产安全。

石港煤业F14断层15号煤层防水煤柱留设宽度研究

为保障石港煤业F14断层影响下15号煤层的安全生产,以15212综采工作面为背景,进行防水煤柱留设宽度的研究,综合运用资料调研、井下钻探、数值模拟等手段,分析表明,F14断层属于弱富水性和弱导水性断层,建议F14断层防水煤柱留设宽度为30 m,相较于原设计100 m宽防水煤柱,在保障了工作面的安全生产的同时,可增加煤炭储量45.4万t,具有良好的经济、社会效益。

FLAC^(3D)在陷落柱防隔水煤(岩)柱留设中的研究与应用

金桥煤矿四采区东部发育一岩溶陷落柱,为了确保陷落柱东侧4316工作面的采掘安全,利用FLAC^(3D)数值模拟软件,对煤层开采过程中顶板的应力分布、岩体的变形、移动和破坏状态情况进行模拟分析。结果表明,防隔水煤(岩)柱留设25 m左右较为合理。

巨厚松散层下防水煤柱合理留设及其数值模拟

防水煤柱合理留设是巨厚松散层下煤炭开采设计的基本参数。通过对东欢坨矿第四系巨厚松散层地质特征分析,揭示了本区第四系巨厚松散层中的含、隔水层厚度及其结构分布特征和对煤炭开采充水的影响,建立了巨厚松散含水层下防水安全煤柱计算模型和理论,提出了在巨厚松散层下的防水煤柱留设的非线性计算方法,计算东欢坨矿8煤层防水煤岩柱的高度为65.62 m。根据流-固耦合理论,应用FLAC3D数值模拟计算软件,模拟了东欢坨矿8煤层开采过程中上覆岩层变形破坏规律,揭示了煤层顶板岩体冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带的分布规律,获得了防水煤柱高度及相关工程技术参数,验证了巨厚松散层下防水煤柱留设的非线性设计方法和计算模型的可靠性,为巨厚松散层下防水煤柱合理留设探索了可行途径。

潘谢矿区缩小防水煤柱开采实践

通过总结潘谢矿区 10a来缩小防水煤柱工作面成功的开采实践 ,系统地阐述了潘谢矿区水文地质特征、覆岩破坏规律。