煤矿上分层水文地质异常区综合治理技术

上部工作面开采技术落后,常采用巷道式和房柱式采煤法,回采率较低,形成的采空区在空间上不规则、无规律,采空区易积水,积水水源主要是含水层补给水。为保证矿井安全生产,需要对含水异常区施工定向钻孔进行疏放水,采用瞬变电磁法对采空区含水区域的疏放水效果进行验证。

基于冲击地压-矿震协同控制的隔离煤柱合理宽度研究

针对陕蒙地区深部矿区工作面隔离煤柱宽度设计不合理导致冲击地压和矿震频发的现状,采用案例调研、理论分析和现场监测等方法,对隔离煤柱区冲击地压和矿震的发生机理及隔离煤柱合理宽度进行了研究。以近年来陕蒙深部矿区工作面在隔离煤柱区发生的3起典型冲击地压和矿震事件为工程背景,根据动力显现特征和诱发机理不同,将其分为煤柱局部破坏型冲击地压、煤柱整体失稳型冲击地压和煤柱区厚硬砂岩组破断型矿震3类。分别建立了采空区侧向支承压力估算模型、采空区转移应力估算模型、煤柱承载应力估算模型和关键层挠度弯曲变形力学模型,揭示了不同宽度隔离煤柱诱发局部冲击、整体冲击和矿震的机理。研究结果表明:2101工作面和2201工作面间隔离煤柱不发生局部冲击的宽度为5~6 m或不小于128 m;不发整体冲击失稳的宽度为不小于138 m;不发生矿震的宽度为498 m。在此基础上探讨了不同宽度隔离煤柱对冲击地压和矿震的影响,提出了基于冲击地压-矿震协同控制的合理隔离煤柱宽度设计方法,以期为陕蒙深部矿区相似条件工作面隔离煤柱宽度设计提供参考。

坚硬煤层综放开采工作面液压支架选型研究

为了保障坚硬煤层安全经济开采,探索坚硬煤层综放开采工作面液压支架选型方法,以甘肃靖远矿区红会一矿1715综放工作面支护为例,通过计算工作面所需液压支架的支护强度、工作阻力、初撑力和支撑高度等参数,比对了ZZF5200/19/32型液压支架的设计参数,得出ZZF5200/19/32型液压支架的支护性能可以满足1715综放工作面的支护要求,研究成果为类似煤层开采进行液压支架选型提供了参考。

采空区综合物探技术分析及应用

采用综合物探的方法,查明地方煤矿开采造成的采空区及采空积水的位置及其范围,应用于红会第一煤矿,对于煤矿生产及矿井建设具有重要意义,为安全隐患治理、煤矿采区设计或防治水工程实施提供了参考依据。

沿空掘巷围岩稳定性控制方案

为了提高煤炭回采率,甘肃靖远矿区红会一矿1715运输巷道采用沿空掘巷与1713采空区留设窄小煤柱的方式护巷掘进,但是,巷道掘进过程中围岩稳定性控制问题凸显。针对1715运输巷道沿空掘巷留设窄小煤柱围岩稳定性难以控制的问题,根据自然平衡拱理论,计算了巷道两帮及顶板的破坏深度,并以此为基础,结合悬吊理论,设计出了巷道锚杆锚索支护参数,提出了切顶卸压和巷道锚杆锚索联合加固的围岩稳定性控制技术方案,为沿空掘巷窄小煤柱围岩稳定性控制提供了参考。

大倾角定点贯通钻孔轨迹精准控制工艺

甘肃靖远煤电股份有限公司红会第一煤矿南101综放工作面受上部210m位置老窑水仓威胁,开采前必须探放;在101工作面回风顺槽采用全断面定向钻机施工了两个精准导通水仓定向钻孔,孔深分别是248m、251m,最大高差213.8m;总结大倾角下“钻杆+螺杆马达+定向钻头”慢速回转复合开孔工艺、“滑动定向+慢速复合”增斜工艺、后直线段地层异性慢速回转角度补偿工艺以及上下位移与平均协同控制工艺,为类似矿井探放水提供参考。

大高差老窑水仓精准定向导洞技术

随着煤矿向深部开采,采煤工作面面临的水害越来越复杂、越来越严重,尤其是大采高的综放工作面,采动影响后冒落带和裂隙带发育程度高,特别容易受附近含水地质体威胁。定向钻进技术因其轨迹精准可控,在煤矿井下探放水中发挥着越来越重要的作用,在老空水、顶底板水探查及注浆加固中得到成功应用。在钻孔的轨迹控制方面,滑动钻进、复合钻进均有了较好的研究基础,但目前缺乏对大倾角下轨迹精准定向导洞技术的研究。甘肃靖远煤电股份有限公司红会第一煤矿南101轻放工作面上方212~215m处白银会通煤业公司水仓大量积水,威胁南101工作面的回采安全,开采前必须对老窑水仓进行探放;经过科学分析与控制,在101工作面回风顺槽采用全断面定向钻机施工了精准导通水仓定向钻孔两个,孔深分别为248m、251m,最大高差213.8m,单孔最大出水量60m^(3)/h;总结了一套大高差精准导洞工艺技术,包括贯通点选取、钻孔轨迹设计、误差分析、钻孔轨迹控制等,为类似矿井老窑水害的探查提供了借鉴。

采空区下巷道开拓安全距离研究

针对红会一矿南翼井田1500运输下山在距巷道顶板上方23.3 m积水采空区下巷道开拓安全距离的确定这一问题,采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,对巷道开挖后松动圈发育范围及特点进行了研究。结果表明:采空区底板破坏区与巷道围岩破坏区之间岩层厚度满足安全隔水条件,1500运输下山布置在积水采空区下方的安全性是足够的。