采空区防水密闭墙稳定性监测与抗水压能力研究

井下采空区储水是西部生态脆弱区保水开采的重要手段之一，防水密闭墙的稳定性关系到采空区储水的安全性。针对采空区防水密闭墙稳定性难以监测、抗水压能力难以预测这一关键问题，以察哈素煤矿井下采空区防水密闭墙为背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法，测试了煤层及顶底板力学性能，获得了煤体及顶底板最小抗压强度；考虑密闭墙结构的受力特点，计算推导了不受采动影响情况下防水密闭墙的最大承压能力；建立了防水密闭墙数值模型，分析了超前采动影响和不同水头高度（6、9、12、15 m）下密闭的受力状态、变形及破坏情况；研发了井下采空区防水密闭墙应力、位移监测系统，并基于理论分析，合理布设监测点，且在现场进行了应用。在此基础上，结合理论分析与数值模拟结果，确定了防水密闭墙的最大安全水头高度和警戒水位线的水头高度。结果表明：超前采动对防水密闭墙损伤有一定的影响，且水压作用加大了密闭墙与煤柱接触面间裂隙滑移范围；采终防水密闭墙承受的最大水头高度为12 m，防水密闭墙的警戒水位线的水头高度为9.6 m；防水密闭墙在墙体与煤柱的接触面以及密闭墙体顶底角位置为结构弱面，易发生破坏，应注意加强密闭墙相嵌与煤岩体位置以及...     

井下采空区储水复用防水密闭墙硐室安全评估

根据对井下采空区储水复用防水密闭墙硐室安全影响因素的分析,建立了以墙体自身强度、围岩强度、防水煤柱宽度、采空区水体性质和水压大小作为评估单元的定性和定量相结合的安全评估程序。在分析平板式防水密闭墙承压强度计算不宜采用圆柱形、楔形和倒截锥形防水闸门承压强度计算公式的基础上,构建了平板式防水密闭墙承压强度计算的物理模型和数学模型。根据李家壕煤矿防水密闭墙工程实际参数,定量计算了墙体硐室可承受的安全水头高度和所需的安全防水煤柱宽度,结合定性评估结果,校核李家壕煤矿防水密闭墙硐室安全性能满足井下采空区储水复用的要求。     

开采煤层上方老空区积水的防治技术

 矿井下水平煤层的开采须重点防治上水平的老空区积水。本文通过分析凌志达煤矿3号煤层老空区积水对开采15号煤层的影响,介绍了凌志达煤矿在防治老空区积水方面所采取的技术措施,详细介绍了探放水技术参数、探放水过程中所遇到的问题及经验教训,并提出了防治老空区积水的建议     

直墙式防水墙设计方法与实践

直墙式防水墙一般不用掏槽，可节省工程量，为涌水量大的矿井或采区安全开采提供有力保障。该方法与一般防水墙设计方法不同的是：利用材料力学中的剪切强度条件原理，结合井下防水墙的具体要求，导出墙体厚度计算公式，利用公式进行承载能力验证和墙体厚度计算，施工简单安全。     

高水速凝砂浆材料密闭墙关键参数设计

针对传统密闭墙工艺复杂、抗压能力差,存在漏风危险等问题,棋盘井煤矿在9~#煤工作面采用高水速凝砂浆材料构筑密闭墙。本文分析了工作面巷道及煤层顶底板应力分布和变形规律,确定了合理的密闭墙构筑位置,同时基于高水速凝砂浆材料的物理力学特性,针对不同厚度的密闭墙应力变形进行数值模拟,得到适用的密闭墙厚度,最终确定密闭墙布置在工作面顺槽内,距大巷6 m,厚度为3 m。     

几种煤矿井下瓦斯抽放方法

介绍了高位水平钻孔、高位穿层钻孔、邻近层、本煤层 (交叉钻孔、卸压区抽放、深孔预裂爆破 )、上隅角、顶板老空区、密闭老空区抽放等 9种煤矿井下瓦斯抽放方法和效果     

冲击地压矿井密闭治理技术研究

冲击地压矿井的采空区及密闭管理为深井开采新问题。星村煤矿3煤自然发火期短、冲击倾向性强,三采区已回采工作面封闭后,密闭区内存在冲击地压、瓦斯、自然发火等危险因素,为消除密闭区空巷存在的隐患,通过密闭内空巷充填、密闭外加设全断面金属网,有效的避免了密闭内由于冲击地压造成密闭墙伤人事故,有效提高了密闭治理水平。     

薛虎沟煤矿2~#煤层老空区积水防治措施

煤矿老空区积水对煤矿的安全有着显著的影响,为了提高煤矿开采的安全性,有必要通过探放水的手段对煤矿老空水进行防治。薛虎沟煤矿采用地面物探与钻探相结合的手段进一步查清积水区和采(古)空区范围,做好井下开采煤层及上覆煤层采空积水探放水工作,及时疏排采空积水,防止发生透水事故。为避免与减少矿井采空水对矿井充水的影响,留设足够的防水煤柱,同时留设疏排水孔,应对未来开采区域邻近的采空区积水疏排,确保煤矿生产的安全。     

罗克休泡沫在阳煤一矿充填堵漏方面的应用

阳煤一矿将罗克休泡沫材料应用于老空区密闭墙堵漏风、冒顶区充填及老煤仓空间充填,成功地根治了老空区密闭裂隙漏风,消除了老空区产生的CO泄漏和局部高温点对矿井的威胁,保证了矿井的安全生产。     

隔层探放水技术在梨园河矿的应用

<正>梨园河煤矿老空区积水的探放工作主要在本煤层进行。2218工作面回采完毕形成老空区,由于长时间密闭,现积水严重,其下方5218工作面的回采工作受到严重威胁,为防止回采期间上覆老空积水沿导水裂隙带突然溃出,根据《煤矿防治水规定》要求,在5218工作面进行隔层疏放,彻底解除隐患,确保矿井5218工作面安全回。     

复合水体下特厚煤层综放开采安全性研究

为解决采空区和地表塌陷积水组成的复合水体下综放开采安全性问题,以灵露煤矿一采区Ⅱ3特厚煤层所面临的由Ⅱ2-1煤层采空积水和地面塌陷积水组成的复合水体下开采为例,采用工程类比和理论分析相结合的方法,计算得出了综放开采覆岩破坏高度以及防水、防砂和防塌安全煤岩柱高度|基于采空区积水区和开采煤层之间的距离与安全煤岩柱高度的差值,采用克里格差值法分别绘制了采空区积水对开采煤层充水、溃砂和防塌的影响图,综合分析了一采区Ⅱ3受顶板复合水体威胁情况,最终评价了复合水体下综放开采的安全性。研究结果表明：一采区开采能满足对地表塌陷积水留设防水安全煤岩柱的要求,地表塌陷水体下特厚煤层综放开采是安全的|对复合水体采取留设安全煤岩柱,物探和钻探疏放水相结合等综合防治水技术措施后,复合水体下综放开采是安全可行的。     

薛湖煤矿矿井充水主控因素与矿井涌水量预测研究

河南薛湖煤矿在开采过程中受到了水害的影响,为了确保煤矿安全、高效生产,分析了矿井水文地质条件,研究了矿井冲水的主控因素,并对矿井涌水量进行预测计算。研究结果表明,薛湖煤矿矿区发育六大含水层（组）和三大隔水层（组）,煤系地层的二叠系砂岩裂隙含水层是危害矿井生产的主要含水层,随着生产的进行,顶板砂岩水多被疏干,对生产的安全不会造成很大的影响。二2主采煤层的直接充水水源为二叠系二2煤层顶板砂岩裂隙承压水,间接充水水源为二2煤层底板和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水,矿井的自身采空区积水是薛湖矿的充水水源之一。二2煤的导水途径主要有裂隙、断层和封闭不良钻孔3种,高角度正断层可能成为导水通道。越往深部开采水压将会越大,构造和裂隙的发育增加了底板水涌入矿井的危险。选取比拟法和稳定流解析法对采区矿井涌水量进行计算,比拟法计算的全矿井正常涌水量656 m 3/h、最大涌水量787 m 3/h比较符合近年来矿井充水的实际情况,可以作为下一步矿井开采的依据。但随着开采水平的不断延深,太灰岩溶水向矿井突水的概率也将大大提高,若出现短期内多点突水情况,将会超过比拟法预算的最大涌水量。     

水体下急倾斜煤层采空区矸石充填顶板控制

采用数值计算和物理模拟方法,分析了水体下急倾斜煤层开采采空区矸石自溜充填顶板控制效果。结果表明：采空区矸石充填可以有效降低工作面顶板下沉挠度,减小区段平巷围岩变形;矸石充填限制了相邻分带煤柱的横向变形,减小其变形破坏程度以及降低相邻分带回采时的矿压显现;矸石充填使覆岩内的应力发生转移和重新分布,有效降低了覆岩导水断裂带的高度,减少了防水煤柱的塑性破坏范围。     

音频大地电磁法在矿山资源储量核实中的应用研究

南方石墨鲁塘矿区煤矿大多垮塌或被水淹没,井下测量难以达到资源储量核实的目的。为了解决该项难题,提出了采用音频大地电磁测深法探测采空区与保有区分布范围。介绍了音频大地电磁法探测的工作流程,首次提出了采空区综合指数这一概念并进行了说明,并对勘探成果及应用展望进行了相关说明。勘探结果表明,音频大地电磁测深法二维电阻率成像能够识别煤系地层及其上下围岩,分析煤层电阻率分布的二维连续性、成层性以及纵向梯度的变化,可定性解译煤层的采空、上下围岩的塌陷松动以及采空区的充填属性,从而为该区资源储量核实提供了有力支撑。     

李村煤勘查区水文地质特征及充水因素解析

利用勘查区做过的详查勘探,分析该区的水文地质特征、各充水含水层的特征和充水因素,进而对二₁煤层开采过程中取得的煤层顶板砂岩含水层水、太原组石灰岩含水层水及寒武系灰岩含水层水、老窑老空水、断层水向矿井充水的资料进行充分的分析。在开采时,采取超前探放水、留足防水煤柱等措施,有效防治水害对煤矿安全生产的威胁。     

反射槽波在双柳煤矿探测采空区边界的应用

老窑采空区一直是困扰煤矿安全生产的危险隐患，为了查清老窑破坏区边界，防止危险事故发生，利用矿井槽波地震反射探测技术对疑似采空区域进行远距离探测。通过对已知采空区进行槽波试验，分析出槽波对采空区反映的频谱特征，形成辨识采空区边界范围的判断依据，然后有针对性地探测疑似区域。研究结果表明:山西省河东煤田双柳矿3（4）号煤层槽波的频散特征明显，正常煤体的槽波主频集中于100~200 Hz，速度在1 000 m/s左右；而采空区槽波能量微弱且不连续，横波的能量超过槽波，整体杂乱无章；采空区槽波主频区间较正常煤体略高，速度略低     

大海则煤矿顶板富水含水层下开采水害防治研究

为了解决顶板富水含水层下开采过程中所面临的水害问题，以侏罗纪煤田榆横北区大海则煤矿为例，通过分析矿井水文地质条件，确定了主要充水水源和充水通道，计算了防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，并预测了矿井开采2号煤层时的涌水量，提出了相应的防治措施。结果表明:矿井开采2号煤层时，其主要充水水源为煤层顶板侏罗系延安组、直罗组含水层水，主要充水通道为覆岩导水裂隙带。通过计算防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，分析判断其在现有2号煤层开采条件下，不会受到顶板白垩系洛河组强含水层影响。采用解析法和数值法进行矿井涌水量预测，取其算术平均值作为参考。结合矿井条件和现场实际，提出井下钻探、地球物探、水文地质监测等综合防治措施，通过预防、探查、疏排、监测等手段，共同解决矿井水害问题。     

高瓦斯低透气性单一厚煤层综放开采顶煤瓦斯治理技术研究

为解决高瓦斯特厚单一煤层在综放开采条件下顶板大面积来压时造成回采空间大面积瓦斯超限难题,运用岩石力学、流体力学、渗流力学等理论为支撑,采用Fluent数值模拟技术重点对回采空间上的顶煤内的卸压解吸瓦斯运移及浓度分布规律进行探讨研究,得出综放工作面充分卸压的顶煤与采空区浅部直接顶所围成的冒落未压实区域存在瓦斯积聚现象且浓度较高。针对顶煤瓦斯这一积聚规律,通过采用高位煤层钻孔抽采顶煤瓦斯技术,有效解决了采空区瓦斯突然涌出造成的瓦斯超限问题。     

丰达煤矿水文地质条件分析与防治对策研究

急倾斜煤层覆岩破坏发育规律较为复杂，其顶板导水裂隙带发育高度不完全可控，其浅部老空老窑积水易构成较大隐患。针对丰达煤矿急倾斜的二₁煤层，矿井安全生产面临较严重的浅部老窑积水水害威胁状况，通对分析矿井水文地质条件尤其是老空水和地下水水害威胁程度，提出了“地面井下相结合、探查疏放工作持续开展、老窑灰岩水害防治兼顾”的防治对策，开展井下泄水巷结合常规钻探疏放老空水同时对寒灰水进行探查，确保浅部老空水疏干放净和寒灰水安全带压开采，为矿井安全采掘和急倾斜煤层的探查与防治提供对策。     

房式采空区下中厚煤层开采防治水研究

针对房式采空区下中厚煤层开采的水害防治问题,以晋能集团同富新煤业矿井10号煤层开采为工程背景,采用数值模拟的研究方法对煤层开采的覆岩裂隙发育特征及连通性进行了分析。研究表明,煤层开采后裂隙发育至上覆房式采空区,易引发采空区积水下泄。据此,对积水灾害防治进行了设计,具体对采空区积水量、探放水钻孔设计、钻场设置、回采期间的水害防治进行了研究。工程实践表明,探放水系统的应用有效避免了上覆采空区的积水灾害,保证了10号煤层的安全高效开采。