冲积层防水煤柱上提工作面的防治水对策

开滦矿区煤系地层上覆由于防水煤柱留设过大，造成了大量的煤炭储量呆滞。为了提高煤炭资源回收率，确保安全生产，开滦林南仓矿在西二采区进行了工作面采后的导高观测试验研究，测量导水裂隙带岩层的漏失情况，为提高开采上限提供了地质依据，防水煤柱由原来的65m缩小到53m，成功地在1221上工作面进行了试验开采。     

新集二矿东翼11-2煤层提高开采上限的研究与实践

为了提供提高煤层开采上限的根据，开展了新集井田东翼11-2煤层防水煤柱厚度、岩性组合特征及含水性的研究，井进行了推复体夹片地层下井田东翼11-2煤层的开采实验，在26m防水煤柱下实现1111200工作面安全回采，取得较好的经济效益。     

小槽煤重复采动条件下断层防水煤柱宽度的数值模拟研究

为了合理确定断层防水煤柱宽度,利用FLAC数值模拟技术,根据小槽煤(太原组12下煤和16煤)重复开采的条件,对断层煤柱宽度进行数值模拟。结果表明,上、下两层煤开采时,围岩应力、塑性区分布及其变化特征不同,所需的断层防水煤柱宽度变化较大,12下煤开采时断层防水煤柱宽度为20 m;16煤重复采动条件所需的煤柱宽度为50 m左右。重复采动条件的断层煤柱留设宽度模拟结果能形象地刻画断层受采动影响程度,指导性更强,比《煤矿防治水规定》中的计算方法更具有一定的优越性,更能有效指导矿井16煤的断层防治水工作。     

潘谢矿区水文地质特征与缩小防水煤柱机理

淮南潘谢矿区年总设计生产能力为 2 10 0× 10 4t。区内第四系松散层厚 16 9～ 437m ,为巨厚松散强含水层 ,设计留设80m防水煤岩柱 ,防水煤柱储量达 6× 10 8t。通过开展缩小防水煤柱试采研究工作 ,将原设计留设的 80m防水煤柱减小到6 0m左右 ,局部仅 40m。本文通过总结潘谢矿区 10年来缩小防水煤柱工作面成功的开采实践 ,比较系统地阐述了潘谢矿区水文地质特征、覆岩破坏规律及缩小防水煤柱机理。     

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。      

“四含”水体下留设防砂煤岩柱开采可行性研究

通过对童亭煤矿水文地质条件分析,证实“四含”属弱含水层,以静储量为主,补给水源不足,而矿井为防止“四含”水进入矿坑,留设了厚层防水煤岩柱,使大量的煤炭资源被压,造成资源的浪费。为解放防水煤柱,提高回采上限,达到提高资源的回采率,根据童亭煤矿开采的地质条件与水文地质条件,计算出冒落带高度、保护层厚度、防砂煤岩柱厚度、以及工作面回采时的最大涌水量,从而确定回采上限标高为-235m,将回采上限提高了30m。340工作面留设防砂煤岩柱开采的实验成功,为工作面上提开采提供了可靠的地质依据。     

金乡煤矿松散含水层下开采的水文地质研究

讨论了巨厚松散含水层下开采合理留设煤柱的问题。在分析金乡煤矿底部含水层水文地质条件的基础上,模拟实际开采情况,用数值法求得合理的防水煤柱尺寸为59m。应用地下水动力学原理,求得留25m防砂煤柱时的疏于水量为192m3/h。指出在金乡煤矿留设防砂煤柱是最合理的。      

兖州横河煤矿防水煤柱工程地质研究有创新

兖州横河煤矿防水煤柱工程地质研究有创新兖州矿务局横河煤矿与中国矿业大学合作，对该矿先期采区厚含水松散层下采煤防水煤柱的国设进行研究。以往兖州煤田３＃煤层分层开采防水煤柱多按导水裂隙带高８０ｍ来设计。研究认为，３＃煤层开采顶分层后的导水裂隙带高度为６０...     

煤层顶板"两带"高度的微地震监测技术

主要介绍了中国和澳大利亚两个煤矿在长壁开采过程中的微地震监测成果，并进行了深入的理论分析和研究。该监测的主要目的是动态测定煤层开采过程中顶板岩石“两带”（冒落带和裂隙带）的发展规律和高度，以指导相邻采区留设合理的防水或防砂煤柱。观测结果表明：研究区域“两带”的最大高度均没有到达煤层上方的含水层，顶板突水的可能性非常小，这一结果与实际情况符合；同时也表明微地震监测是确定“两带”高度及设计防水和防砂煤柱的一种可靠手段。     

煤柱挖潜影响下断层活化FLAC3D数值模拟研究

为研究断层防水煤柱挖潜对断层的影响,分析断层活化的危险性,应用FLAC3D数值模拟分析软件,以荆各庄矿1196F工作面开采挖潜F3断层防水煤柱为原型,对煤柱挖潜影响下F3断层活化进行了数值模拟分析。研究表明:F3断层防水煤柱的挖潜,打破了原有的应力平衡,在一定程度上影响了断层带内的应力分布,致使断层上下盘的应力增量和位移显著不同,并在工作面斜上方断层带内产生了剪应力变形增量集中,该位置最易引发断层活化,但由于F3断层挖潜后还剩60m宽度,煤柱挖潜对F3断层的影响是局部的,没有引起断层带内物质产生剪切破坏,F3断层没有产生活化。该结论得到了物探和钻探成果的验证。     

逐阶段安全提高巨厚松散含水层下煤层开采上限研究

为最大限度回收煤炭资源,安全缩小防水煤柱,针对淮北矿区煤层普遍上覆巨厚第四系松散含水层,煤层顶板不稳定情况,淮北刘东煤矿把提高开采上限工作分为防水、防砂两个阶段推进。首先通过研究分析西三采区第四系底部含水层和黏土隔水层等水文地质资料,确定西31000工作面第四系底部含水层为弱富水性,水体采动等级为Ⅱ级;然后通过数值模拟、物理模拟和对比分析等方法研究开采后的覆岩破坏高度,并与井下实际观测值进行对比,确定西31000工作面采后导水裂缝带的发育高度为41.3 m;据此提出了安全、合理的防水开采上限高度。安全回采后,成功解放呆滞储量22万t,为下一步进行防砂安全开采打下了良好的基础。      

矿区古风化壳属性与缩小防水煤柱机理

对黄淮矿区古风化壳进行了详尽分析和简易分带,重点研究了开采煤上方风化带的工程地质特性,探讨了临界风化带开采缩小防水煤柱的机理。      

防水煤柱工程地质研究使兖州煤田开采储量大增

防水煤柱工程地质研究使兖州煤田开采储量大增山东省邹城市横河煤矿与中国矿业大学对厚含水松散层下开采防水煤岩柱工程的地质研究，在方法卜有创新，总体卜达到了国际先进水平，最近已由有关专家通过了技术鉴定。兖州煤田内现有的统配煤矿三号煤层的分层开采，大多是按８...     

厚松散含水层薄基岩下厚煤层防水煤柱综放安全开采分析

通过对朱仙庄矿87采区厚松散层及薄覆岩的含水层、隔水层及基岩风氧化带工程岩组特性的分析,采用物理模拟、FLAC3D数值计算及现场实测的综合研究方法,对一次采全厚综放开采覆岩移动破坏规律进行了深入研究。研究结果表明,采区内松散层下部的第四含水层组富水性极弱,补给条件差,且基岩风氧化带具有较强的隔水性能,可以留设防塌煤柱开采;采用综放开采时,其覆岩最大垮采比为1.69,在-240m标高以下的防水煤柱内实现了一次采全厚放顶煤安全高效开采,取得了显著的经济效益。     

断层防水煤柱可靠度分析

为了合理设计防水煤岩柱的宽度,使用了可靠度分析的“JC”方法,分析了水压力、煤层抗张强度及突水系数的不确定性,建立了防水煤柱可靠度分析的极限状态方程。并计算了与防水煤柱有关的可靠度指标、失效概率和安全系数。参考其它事故的死亡率,防水煤柱的失效概率为1× 10 -5~1× 10 -6比较合适。      

霍洛湾煤矿22101工作面顶板两带发育规律

在详细分析霍洛湾煤矿水文地质条件基础上,根据2-2煤层上覆不同岩层的岩石力学参数建立了工作面回采过程中覆岩变形与破坏特征的数值模拟模型,研究了工作面回采过程中顶板覆岩在不同来压阶段导水裂隙带和垮落带的发育高度;通过对钻孔冲洗液漏失量的现场观测,进行了“两带”发育高度的探测。将数值模拟结果及现场观测资料对比分析,确定22101工作面的导水裂隙带高度为33.6~37.8m,垮落带高度约9.6m。这为评价研究区水体下开采可行性和水体下开采防水煤柱的设计提供了科学依据。      

浅埋近距煤层开采覆岩与地表裂缝发育规律及控制

我国西部神府东胜煤田主要赋存浅埋近距煤层,煤层埋藏浅,覆岩上部厚松散层大范围分布,近距煤层开采导致覆岩与地表裂缝发育严重,加剧了原本脆弱的生态环境进一步恶化。为探究浅埋近距煤层开采覆岩与地表采动裂缝发育规律,掌握其控制方法,以柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采为背景,结合实测统计分析、物理模拟和分形理论,掌握浅埋顶部单一煤层开采和重复采动下覆岩与地表裂缝发育特征,揭示煤柱布置对裂缝发育的控制作用。研究表明,煤层开采导致的地表裂缝可分为平行于工作面的动态裂缝和工作面开采边界地表裂缝(切眼边界侧地表裂缝和区段煤柱侧地表裂缝),动态裂缝在开采后能够实现自修复,工作面开采边界的地表裂缝不能自修复。下煤层开采区段煤柱侧覆岩与地表采动裂缝发育严重,其与区段煤柱错距密切相关。1-2煤层开采后,基岩垮落角为60°,土层垮落角为65°,边界煤柱侧地表裂缝的宽度为0.26 m。下部2-2煤层开采,煤柱叠置、错距20、40 m时,区段煤柱侧覆岩采动裂缝宽度分别为0.81、0.45和0.22 m,地表裂缝宽度分别为0.65、0.30和0.12 m。通过确定合理煤柱布置方式,能够有效控制覆岩和地表采动裂缝的发育程度,据此确定柠条塔煤矿1-2煤层和2-2煤层开采的合理煤柱错距应大于40 m。      

朱集煤矿导水断层边界防水煤柱合理留设研究

朱集煤矿1111(1)工作面以F29断层为北边界,F29断层落差35 m,倾角70°,断层切割上下含水层,为较大导水正断层。在布置采煤工作面时,需留设断层边界防水煤柱。根据淮南矿区经验,留设防水煤柱一般取经验值80～100 m,故1111(1)工作面布置至F29断层前100 m。根据科学计算,得出准确防水煤柱宽度为60 m,这样既能提供矿井安全回采的科学依据,又能减少压煤量,提高回采量。并可为今后其他采煤工作面留设防水煤柱提供参考。     

新密煤田王行庄煤矿13、15采区提高开采上限可行性研究

由于以往工作中,在13、15采区范围内对松散层勘探大多采用无心钻进,松散含水层水位标高、富水性等水文地质条件及二1煤层露头展布形态的控制程度相对较低,王行庄煤矿原设计按65 m垂高留设防水安全保护煤柱。通过电法勘探、地质钻探、抽水试验、岩土取样化验等综合勘探手段对13、15采区提高开采上限进行可行性研究。经分析,将新近系中部的第3含水层段松散砂层含水层段确定为煤层上覆松散含水层;工作区安全保护煤柱属防砂安全保护煤柱,允许开采等级Ⅱ级;经计算,以基岩以下15 m垂高的界线作为13、15采区开采上限,与原设计65 m垂高留设防水安全保护煤柱相比,允许开采上限的垂高减少50 m,释放了主采煤层的可开采区域。     

近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷煤柱宽度研究

目前关于沿空掘巷煤柱尺寸及巷道围岩稳定性方面研究多为单一煤层,近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷窄煤柱留设条件复杂,需考虑同一煤层侧向支承压力与上部遗留煤柱应力集中的双重影响。以新疆石梯子西沟煤矿东翼采区近距离煤层群开采为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法开展研究。基于极限平衡理论建立1E302工作面沿空掘巷窄煤柱宽度计算力学模型,计算结果表明,工作面窄煤柱宽度不小于4.92 m,分析窄煤柱巷道围岩随界面黏结力和应力集中系数变化规律。FLAC3D三维数值模拟运算指出,受遗留煤柱应力集中作用影响,巷道应布置在煤柱边缘0～8 m,当煤柱宽度大于5 m时,煤柱中出现较稳定的承载核。理论计算和数值模拟综合确定窄煤柱宽度为5 m。工程实践应用表明,巷道支护效果良好。本文提出的近距离煤层群开采遗留煤柱下沿空掘巷窄煤柱宽度的确定方法,可为类似条件下窄煤柱合理宽度计算提供借鉴参考。