任楼煤矿7_2煤顶板岩体特征研究

针对任楼煤矿开采72煤过程中,巷道在强大的动压作用下,破坏严重的情况,从岩性组成、岩层组合类型和顶板岩体结构三个方面,研究了煤层顶板岩体特征。研究结果表明,72煤顶板岩体岩性以软岩为主,岩层组合以"直接顶+老顶"的组合形式为主,岩体结构以碎裂和块裂结构为主。研究结果为巷道布置、支护形式选择、顶板管理提供了科学依据。     

陕北三叠纪煤田蟠龙至高家屯勘查区5号煤层顶板工程地质特征

研究区5号煤层位于三叠系瓦窑堡组第四段上部,煤层直接顶以泥岩、砂质泥岩为主,老顶以粉砂岩、泥岩和细粒砂岩为主,从岩性分布来看,总体呈现出向上变粗的沉积层序,对应的顶板类型为下软上硬型.进一步分析其岩石力学性质、测井曲线与岩体质量指标,参考岩层厚度、层理及裂隙等,综合分析确定该区5号煤层顶板属基本稳定型.该研究为煤矿的安全生产提供了技术支持.     

典型留巷顶板条件下巷旁充填体支护阻力分析

将工程实践中接触到的留巷顶板分为厚层直接顶、薄层直接顶和无直接顶3种类型,利用叠加连续层板模型,考虑巷帮煤体承载作用和导致顶板垮落诱因,得出了3种顶板条件下的巷旁支护阻力计算公式。研究表明,巷帮煤体、充填区域顶板承载性能的提高有助于降低巷旁充填体支护阻力。随直接顶厚度的减小,充填体支护阻力反而增大。基本顶层位不同,顶板垮落诱因不同。厚层直接顶时,顶板垮落为自重引起;薄层直接顶时,顶板垮落为基本顶上位岩层作用所致     

直接顶-基本顶耦合作用下采场顶板断裂力学模型研究与应用

周期来压是矿山压力显现的典型特征,准确进行采场周期来压步距预测是有效降低采场事故发生的重要途径。针对基本顶自身缺陷与直接顶耦合作用对周期来压步距的影响,视采场顶板为自带裂缝的有限板模型,根据覆岩协调变形机理,基于断裂力学理论建立采场顶板断裂力学模型,推导直接顶-基本顶耦合作用下周期来压步距函数式,以陕北某矿区2个工作面为例,分析基本顶岩石断裂韧度、裂缝深度、直接顶厚度和弹性模量等参数对周期来压步距的作用规律。研究表明：基本顶断裂韧度与周期来压步距呈近似线性关系;裂缝深度比(裂缝深度/顶板厚度)对周期来压步距影响较大,裂缝深度比达到0.8后,基本顶失稳破坏;直接顶厚度小于3 m时对周期来压步距影响较小,超过3 m后对周期来压步距影响显著。研究结果对采场顶板周期来压步距预测及支架选型具有重要的理论意义和工程价值。     

临涣矿区界沟煤矿工程地质条件研究

根据主采煤层顶底板岩体岩性类型及结构面发育程度对其稳定性进行了评价：72煤层顶板以中等稳定一不稳定类型为主,82煤层顶板以中等稳定类型为主,10煤层顶板以中等稳定一稳定类型为主。在大量统计见煤点硬质岩百分含量（k值）的基础上,结合顶板岩石的单轴抗压强度,对各主采煤层顶底板工程地质类型进行了划分：72煤层以一、二类顶板为主,82、10煤层均以五类顶板为主。综合评价该矿工程地质条件为中等即Ⅲ类二型。根据研究成果,指出该矿在采掘过程中可能出现的工程地质问题,并依此提出了治理建议。     

不同岩性顶板回采工作面矿压分布规律

采用数值模拟技术和现场矿压观测系统,研究了不同岩性顶板回采工作面矿压分布规律及其显现特征。结果表明,在煤炭开采过程中,不同岩性顶板回采工作面最大支承应力存在一定差异,在强度较高的砂岩顶板岩体中,支承压力大,工作面前方支承压力峰值距工作面距离小,初次来压步距和周期来压步距大,矿压显现强烈;而在强度较低的泥岩顶板区,顶板岩体不能和砂岩骨架层一样抵抗覆岩压力,且支承压力小,支承压力的峰值向回采工作面前方岩体内部推移,初次来压步距和周期来压步距小,矿压显现不明显。      

东欢坨矿顶板涌水条件与工作面水量动态预测

针对开滦东欢坨矿开采煤₈诱发的顶板涌(突)水问题,首先采用五个物理场的多源地学信息复合研究方法对煤₈顶板充水含水层进行了富水性综合分区。此外,在充分分析煤₈至顶板充水含水层间岩段的岩性特征基础上,将据《煤矿安全规程》计算出的导水裂隙带发育高度进行了全方位的岩性场定性校正,并编制了煤₈回采冒落安全性分区图。在此基础上,耦合叠加分析煤₈回采冒落安全性分区和其顶板充水含水层的富水性分区结果,对东欢坨矿煤₈回采顶板涌(突)水条件进行了综合评价,提出了A、B、C、D、E5个不同涌(突)水特征的分区划分方案。最后运用目前国际上先进的地下水流水质模拟评价的Visual Modflow专业软件系统,建立了三维可视化渗流模型,并对待采的2086、2188B回采工作面涌水量进行了动态实时预测。      

薄基岩煤层大采高综采工作面漏顶机制及控制技术研究

针对淮南矿区薄基岩煤层大采高综采工作面漏顶事故频发现象,采用实验室试验、理论分析及现场实测的方法对薄基岩工作面漏顶机制及控制技术进行深入研究。研究结果表明:薄基岩煤层大采高综采工作面顶板存在大小周期来压现象;直接顶的变形能与其所承接的上覆岩层自重成正比、与其岩体的弹性模量成反比关系;工作面漏顶与顶板来压密切相关,工作面顶板周期来压(关键层断裂回转)时,直接顶的变形能增加,导致直接顶岩体原生裂隙扩展、次生裂隙发育,从而增加漏顶的几率;采用废旧钢丝绳与注浆联合加固的方法对直接顶薄弱区域进行预加固,形成一个独特的空间网格加固结构,加固效果明显,能够有效防止工作面漏顶现象地发生。     

晋城矿区厚层脆韧性石灰岩顶板变形与控制特性研究

晋城矿区15#煤直接顶K2石灰岩厚8～12 m,结构致密坚硬,为坚硬难垮落顶板。针对厚层石灰岩顶板可能面临的大面积断裂和垮落,从而导致冲击地压等问题,通过岩石力学性质试验获得相关岩层力学参数,并运用关键层理论、数值模拟和相似材料模型试验,研究了厚层脆韧性石灰岩顶板的变形与垮落特性,得到了顶板初次来压步距20～25 m和周期来压步距10～15 m及垮落规律,并提出了顶板控制的技术途径,即初期中深孔爆破结合顶板关键层缓慢下沉综合控制技术。实践表明,厚层石灰岩顶板的垮落形态和垮落步距与理论和试验研究结果基本一致。该项成果为晋城矿区厚层脆韧性石灰岩顶板控制提供了有效途径。     

影响龙泉矿井采煤方法的地质因素分析

太原煤炭气化集团有限责任公司龙泉矿井是新建的大型现代化矿井，依据该矿井大部分钻孔揭露的煤层厚度大于6．0m．在综合分析该矿井开采深度，煤层厚度、煤层结构、夹矸层数及其硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、煤岩体裂隙发育程度等地质因素基础上，考虑瓦斯聚积程度及煤尘量等影响因素，对长壁综采分层开采法、综采一次采全高采煤法和长壁综采放顶煤采煤法三个采煤方案进行优选，最终选定该矿采用长壁综采放顶煤采煤方法，依靠地压破煤及自重放煤．提高厚煤层的回收率。     

彬长矿区“井上下”立体防治冲击地压新模式

随着煤矿开采强度的不断增大,矿井逐渐向深部转移,冲击地压灾害日益严峻。而深部冲击地压矿井往往存在一层或多层坚硬厚岩层,这些坚硬顶板厚度较大,整体性强,突然断裂时会释放大量弹性能,易引发冲击地压事故,严重制约矿井安全生产。以陕西彬长矿区孟村矿为例,针对矿区内煤层埋藏深、普遍存在多种坚硬厚岩层的特殊情况,提出针对性治理措施：对顶板上方0～80 m范围内厚度超过10 m的坚硬厚岩层进行破断、弱化处理,对煤层上方0～30 m范围的低位岩层采取顶板深孔爆破预裂措施,对煤层上方30～60 m范围内的中位坚硬岩层采取顶板定向长钻孔水力压裂措施,对煤层60 m以上高位坚硬岩层采取地面水平井分段压裂措施;使高、中、低位顶板产生的裂缝在垂向上实现贯穿,将顶板“切割”成相对规则的“块状”结构,使上覆岩层应力由“硬传递”转化为“软传递”;并结合煤层大直径孔卸压、煤层爆破等煤层卸压措施,形成了区域与局部相结合、煤层与岩层全覆盖的“井上下”立体防治模式。工程实践证明：采用“井上下”立体防治模式后,工作面103 J以上微震事件降低88%,周期来压强度降低23%,来压持续时间缩短61%,防冲效果良好。该技术模式的成功...     

Measurement of the Strong Pressure Appearance Laws with Hard Roof and Full Mechanized Mining Extra Thick Coal Seam

To master the laws of strong strata behavior of Tashan coal mine under Carboniferous coal mining process, the laws of strong strata behavior in 8107 working face was measured and analyzed. It was shown that the average initial weighting step of 8107 working face was 59.4 m. The average periodic weighting step of main roof was 16.2 m. The maximum working resistance during periodic weighting was 14,711.1 kN. The maximum working resistance during non-periodic weighting was 11,339.9 kN. The average dynamic load factor K during periodic weighting was 1.31. The stress of coal column on the side of the goaf could be divided into four zones (stress stabilization zone, stress slow-increasing zone, significant—increasing stress zone, stress reduction zone) along the strike of 8107 working face. There was a peak of lateral support pressure along the trend of 8107 working face. And the peak position was biased to the side of return airway roadway. With the increase of the distance from the down-side of return airway, the pressure peak of the inner coal body along the strike of 8107 the working face increased and the peak position decreased from the coal wall. The peak stress of coal column tended to be close to the up-side of return airway. And the distance from the down-side of return airway for the peak of inner coal was larger than that for the peak of coal pillar. The peak position of abutment pressure of hard roof was in the range of 10–25 m in front of 8107 working face under full mechanized mining extra thickness coal seam conditions. The relative stress concentration coefficient of k was 1.3–6.5. The range of 10–25 m from the front of the working face to coal wall was stress reduction zone. And the influence range of abutment pressure was about 80 m. It was of great significance to the control and practice of the surrounding rock of the stope for the mining of the hard extra-thick coal seam.     

淮南煤田口孜集勘查区深部煤层顶、底板工程地质特征研究

口孜集勘查区矿井目前正处于开发阶段,深部煤层顶、底板的稳定性对煤层开采方法具有很大的影响。在分析煤层顶、底板岩性在平面上变化规律的基础上,结合岩石物理力学性质,对影响煤层顶底板稳定性的因素进行了研究。依据本区顶板岩石的单轴抗压强度,结合钻孔工程地质编录RQD值和煤层开采的采高比,对主采煤层进行了工程地质分类,其中13-1煤层顶板在东北部及中部以周期来压顶板为主,而8煤在东南及西北部也以周期来压为主。另外,对该区深部开采的工程地质问题进行了预测,根据预测结果提出了相应的预防措施。     

无人工作面开采坚硬顶板冲击运动的3DEC数值模拟研究

分4个阶段模拟了无人工作面开采坚硬顶板采场顶板的运动规律.第1阶段,坚硬顶板的悬而不落是下一区段无煤柱开采的隐患.开采范围达到8 000 m2时的第2阶段,采场坚硬顶板的冲击性垮落,使工作面前方煤体及巷道既已形成的高应力区骤然释放.开采范围继续扩大的第3阶段和第4阶段,坚硬顶板从整体大范围冲击性运动向周期性分段运动转化.北京矿务局木城涧煤矿无人工作面坚硬顶板在采场面积约为8 000 m2的初次冲击性垮落,验证了3DEC理论研究结论,其强制放顶等防冲措施实施的最佳时机为第2阶段的开采活动结束之前.     

“三软”煤层顶板力学性能对瓦斯保存条件的影响

针对豫西芦店滑动构造区＂三软＂煤层（软顶、软底、软煤）瓦斯突出问题的特殊性,通过大量野外地质调查、岩石力学试验和瓦斯地质灾害实例分析,探讨了滑动构造区煤层顶板力学性能与瓦斯保存条件的内在关系;明确指出强度低、变形大且塑性软化特征强的软岩顶板容易形成封闭条件好的盖层,下伏煤层瓦斯难以逸散,从而提出了构造软岩分布区即瓦斯地质灾害高发区的结论。这一研究成果对我国东部滑动构造区的矿井瓦斯地质灾害防治具有一定的示范意义。