坚硬顶板控制技术研究

针对某矿区煤层灰岩顶板厚度大、致密坚硬的特点,提出了采用切眼放顶和顺槽预爆破拉槽的顶板控制措施,确定了放顶高度,并给出了具体的放顶、拉槽方案以及爆破工艺,对坚硬顶板控制具有一定的借鉴意义。     

坚硬顶板采场采空区岩层离层遥测研究

利用梁弯曲理论,根据岩层间变形不协调性关系,建立了坚硬顶板离层的判别条件,并指出了相应参数对顶板变形的相对影响程度。采用遥测技术监测坚硬顶板采场采空区岩层离层,结果表明,遥测系统可以有效采集到顶板岩层离层发育信息,通过监测曲线的分析,能够确定采空区顶板产生离层的位置,进而可预测出顶板垮落厚度。利用遥测系统采集到采空区顶板失稳前的离层信息,及时采取相应的措施,可保证坚硬顶板煤层安全开采。     

坚硬顶板强制放顶断裂力学模型研究

为了保证坚硬顶板工作面的安全高效生产,根据坚硬顶板初采期间的岩层结构特点,基于断裂力学理论,建立了中部拉槽强制放顶断裂力学模型,推导了基本顶初次破断距的表达式,分析了岩层断裂韧度、裂缝长度等参数对初次破断距的影响规律。研究结果表明：基本顶的初次破断距随断裂韧度的增大而增加,随裂缝长度和基本顶上覆荷载的增大而减小;在基本顶断裂韧度或上覆荷载一定的条件下,人工裂缝长度比达到0.6以后,基本顶初次破断距保持不变。研究结果可为类似工程的设计和施工提供依据。     

坚硬顶板运动特征的数值模拟及非线性动力学分析

分别从三维离散单元法及非线性动力学方法两个角度研究了坚硬顶板的运动规律,得到了较一致的结论。坚硬顶板的初次垮落具有冲击性,应力水平较高,该阶段的LE1为负值,系统处于有序的定常态;所研究条件下实施防冲措施的最佳时机在第2阶段开采活动结束之前,可促使坚硬顶板从冲击性整体运动向周期性分段运动转化;∑(+LEi)表明第4阶段的混沌程度最高,对应应力水平适中的周期性运动阶段。研究表明,除了初次冲击性垮落阶段,坚硬顶板运动系统在其它阶段均处于孕育着变化的混沌态。     

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.     

芦岭煤矿8煤层顶板特征研究

基于钻孔岩心资料,分析了芦岭煤矿8煤层顶板的岩性类型和顶板的结构类型,统计了顶板30m以内砂岩的厚度和8煤直接顶厚度。按照硬质岩石百分含量(K)的大小将顶板岩体岩性分为硬质岩体、中硬岩体和软质岩体三类;按照直接顶厚度/采高的比值(Km)将顶板的工程地质类型分为无周期来压顶板、周期来压顶板和周期来压强烈顶板三种类型,得出了8煤顶板类型分区。研究结果为该矿工作面布置方法、顶板支护方式的选择提供了依据,为顶板事故的预防提供了参考资料。     

淮北芦岭煤矿煤层顶板水平井煤层气抽采效果分析

淮北芦岭煤矿为高瓦斯突出矿井,煤层碎软低渗,瓦斯抽采困难。应用“十二五”期间开发的紧邻煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采技术,试验井已取得产气突破。为了深入分析评价地面煤层气抽采对煤矿瓦斯灾害的防治效果,基于目标煤层特征,分析煤层顶板水平井的产气规律,利用产能数值模拟技术,对生产井数据进行了历史拟合,在此基础上,进行水平井产能预测,分析水平井抽采过程中煤层气含量和储层压力变化趋势。结果表明：水平井抽采影响范围主要为裂缝和近井筒区域,井筒-裂缝系统外部区域受影响较小;水平井影响范围随抽采时间的延长逐渐增大,预测1、3、5、8、10 a的影响面积分别为0.113、0.193、0.242、0.311、0.350 km²;随着水平井抽采时间的延长,剩余含气量和储层压力逐渐降低,预测水平井抽采5 a,水平井控制范围内瓦斯含量最低可降至2.86 m³/t,平均可降至4.2 m³/t,降低50.6%。储层压力最低可降至0.85 MPa,平均可降至2.30 MPa,降低66.2%。煤层顶板水平井技术对煤层气开发和瓦斯灾害防治效果显著,是实现碎软低渗煤层瓦斯地面预抽的有效手段。     

煤层滑覆顶板水文地质工程地质特征

豫西诸煤田主采煤层二₁煤层顶板非原生顶板,而是滑动构造的滑覆体。其由下而上可分为断层带、破碎带、裂隙带。它的水文地质条件简单,但工程地质条件复杂。岩石破碎,力学强度指标较低,回采中顶板不易管理。按其稳定性可分为较稳定的、不稳定的和极不稳定的三类,且以后两类为主,对这些顶板管理的基本措施是:短工作面,控顶距,快速推进,及时放顶,正常循环,不放大炮。     

坚硬顶板孤岛工作面冲击地压机理及前兆判别

以忻州窑矿8939工作面为工程背景,运用弹性板理论分析坚硬顶板破断期间释放的弹性能量值,并利用FLAC^3D数值模拟划分工作面回采期间的高应力区域,同时根据分形理论分析微震事件的时间分布、空间分布与冲击地压的内部关联。研究结果表明：坚硬顶板断裂前,悬露顶板由于旋转下沉不断对工作面前方煤体缓慢加载,由于过程缓慢,应力与能量不断向煤岩体深部转移,不易发生冲击地压。当顶板断裂时,会瞬间释放大量的弯曲应变能,对工作面周围煤体产生强大的脉冲作用,若脉冲能量超过冲击地压的临界值,则发生冲击地压的可能性较大。且冲击地压发生之前,煤岩体处于非稳定状态,会与外界积极交换能量,此时微震事件处于活跃期,当微震能量超过一定数值或微震事件的分维值低于某临界值时,易发生冲击地压。     

卧龙湖煤矿102工作面顶板采动效应研究

基于卧龙湖煤矿的岩石力学测试资料,运用FLAC3D数值模拟软件,分析了102工作面在回采过程中的应力重分布、覆岩的变形和破坏特征。数值模拟结果表明,随着工作面的向前推进,垂直方向应力和位移成增加的趋势,采空区中间部位岩体位移近于垂直方向。研究结果为工作面布置方法、顶板支护方式的选择和采区设计提供了依据,为顶板事故的预防提供了参考资料。     

测井参数在准东煤田大井矿区一井田煤层及顶底板强度评价中的应用

测井所计算出的岩体弹性强度ε值和RC非常近似,相关性也很好。大井矿区一井田利用声波测井及密度测井,获得岩石速度与密度参数,以此计算岩石强度参数。与24组岩样试验值比较,其绝对差值率为19.77%。计算发现在实验值小于20MPa时,测井计算的岩体强度值偏大;当试验值在20～30MPa之间时,测井计算的岩体强度值偏小;当试验值大于30MPa时,两者非常接近,但测井值偏小者居多。根据测井计算的岩石强度,对该井田B1煤层及其顶底板强度进行了评价,并绘制了B1煤层及其顶底板岩体强度分区图。     

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.     

浅埋近水平煤层采动地面变形规律研究

以神府矿区大柳塔煤矿１２０３综采工作面为例,探讨了浅埋煤层开采过程中,地面下沉变形孤过程及有关参数,为地面建筑物的安全煤柱留设提供了依据。『     

煤层底板破坏的断层效应模拟及其在防治水中的应用

梁北煤矿已发生5 次寒武系灰岩底板突水事故,造成重大经济损失。根据矿井的水文地质条件,建立了煤层开采的FLAC 数值模型,利用岩石力学及渗流力学理论,分别模拟了无断层和有断层条件下煤层底板采动破坏带的演化规律,重点讨论了断裂深度及断层空间位置对底板破坏深度的影响。结果表明,断层的存在可使底板采动破坏深度增加20%~33%,断层是突水重点防范区域,遇断层前10 m 直到过断层15 m 须加强防治水工作。根据模拟结果设计了梁北矿11041, 11151,11111 三个工作面底板的注浆加固工程,重点注浆层位分别为底板破坏范围和寒武系顶部裂隙发育带,注浆工程增强了底板的阻水能力,实现了工作面的安全回采。     

华亭矿区5号煤层煤相研究

研究了华亭矿区5号煤层煤岩煤质特征，对其成煤植物、成煤环境、古气候变化进行了综合分析；在此基础上，结合微观煤相标志，划分了5号煤层煤相，共划分出6种煤相类型：陆地苔藓沼泽相；浅覆水-滞流森林沼泽相；中等覆水-滞流森林沼泽相；深覆水-滞流森林沼泽相；浅覆水-滞流草木混生沼泽相和开阔水域沼泽相。并对5号煤层煤相类型在垂向上的演化规律及影响该煤层煤相变化的因素进行了初步分析。     

煤层顶板砂岩水定向钻孔预疏放效果检验

煤矿井下定向钻进技术具有钻孔轨迹可精确控制、有效距离长、一孔多用等优点。针对唐家会矿顶板水害,采用定向长钻孔进行预疏放,通过首采工作面的疏放水实践以及穿层钻孔检验,顶板水疏放效果明显,为工作面掘进和回采提供了安全保障。     

Research on Roof Fracture Characteristics of Gob-Side Entry Retaining with Roof Cutting and Non-pillar Mining in Thick Coal Seam,China

Geotechnical and Geological Engineering - Based on the S1201-2 large height mining in the 2–2 coal seam of Ningtiaota colliery with on-site microseismic measurement, physical simulation and...     

榆神矿区榆树湾井田及其邻区主采煤层赋存特征研究

利用榆神矿区榆树湾井田及其邻区钻孔资料,采用趋势分析法研究了2-2煤层厚度及其底板高程变化特征,探讨了煤层赋存特征及其成因。结果表明：2-2煤层由南东向北西赋存高程降低,同时煤层厚度变小;2-2煤层厚度的局部性变化受到盆地微古地貌特征或聚煤期基底沉降幅度的控制：煤层底板次级凹陷部位煤层增厚,次级隆起部位为煤层的次级减薄区,说明古地貌低洼处或盆地基底沉降幅度较大的地区对聚煤有利;榆树湾井田和邻区相比是煤层赋存最好的区域。     

浅埋近水平煤层采动岩移与塌陷机理研究

以神府矿区大柳塔煤矿1203综采工作面为例，建立了覆岩移动的有限元地质模型，探讨了浅埋近水平煤层采动条件下的岩移和塌陷的岩体应力位移变化，为合理设计开采方案、减少塌陷范围、保护生态环境提供科学依据。