高强度综采中至坚硬覆岩裂缝带发育规律研究

为了研究中硬偏坚硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏坚硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏坚硬覆岩高强度综采条件下(分层综采和综采放顶煤)覆岩裂缝带高度与M/n成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用于类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

综采放顶煤覆岩破坏规律与机理研究

根据现场实测资料,结合相似材料模拟试验、数值计算,系统研究了潞安矿区综采放顶煤条件下覆岩破坏规律和导水裂缝带发育规律,揭示了覆岩破坏与岩层移动的机理。综采放顶煤条件下导水裂缝带异常发育,在同样采厚的条件下导水裂缝带最大高度比分层综采增大1.32倍,比普采增大2.23倍。综采放顶煤条件下裂高采厚比为19.75,与普采、分层综采初次采动条件下的裂高采厚比相近,基本符合初次采动导水裂缝带的发育规律。     

中硬偏硬覆岩高强度综采覆岩裂缝带发育规律研究

 为了研究中硬偏硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏硬覆岩高强度综采条件（分层综采和综采放顶煤）覆岩裂缝带高度与 成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用来类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度研究

导水裂缝带发育高度是预防煤层顶板突水的主要技术参数,与煤层采厚、开采方法、覆岩岩性等采矿、地质因素相关。为探查敏东一矿软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度,采用钻孔冲洗液漏失量观测方法进行现场实测,实测结果表明:综放采厚为7.7 m时,导水裂缝带发育高度为79.78 m,裂高采厚比为10.36。同时采用数值模拟、相似材料模拟对实测结果进行验证,模拟结果证实实测数据准确。     

海下综放开采防水安全煤岩柱厚度的确定

针对龙口海域下开采的实际情况,分析了海域扩大区水文地质条件,收集整理国内13个矿区综放开采导水裂缝带高度实测数据,选取采厚、基岩柱厚度、倾角、顶板单轴抗压强度、泥岩比例和覆岩结构6种因素作为导水裂缝带发育高度预测模型的影响因子,建立导水裂缝带高度预测模型,并对不同采厚条件下导水裂缝带高度进行了预测;应用FLAC软件进行了断层条件下覆岩破坏规律的模拟,计算了不同落差、不同倾角的正断层对导水裂缝带发育高度的影响,得出在软弱覆岩类型综采工作面（采厚4.4 m）有正断层（倾角45~65°）、落差小于6.0 m的情况下,导水裂缝带发育高度较之正常地质条件下增大14.4%~22.2%.提出了综合考虑断层和正常条件的防水安全煤岩柱设计,确定在海域放顶煤开采正常覆岩条件下防水安全煤岩柱厚度为55.5 m;受断层影响条件下,防水煤岩柱厚度为62.5 m.     

厚煤层综放开采水资源与环境保护技术研究

结合潞安矿区水体下采煤实例,分析研究了综采放顶煤条件下覆岩破坏规律与导水裂缝带发育规律,提出了综采放顶煤导水裂缝带最大高度的计算方法和计算公式,并在多个矿井成功进行了水体下综采放顶煤开采技术实践,有效保护了矿区水资源和生态环境。综采放顶煤条件下,导水裂缝带的发育高度要比普采条件下、分层综采条件下大得多,综采放顶煤条件下的裂高采厚比与分层开采初次采动的裂高采厚比基本相同,导水裂缝带的发育形态仍呈马鞍形。     

软弱覆岩的两类结构模式及对导水裂缝带高度的抑制性

控制采动导水裂缝带不波及隔水层是水体下安全开采的关键.在软硬互层覆岩中的软弱泥岩和近风化带覆岩是两类典型的软弱覆岩.实例分析表明,软弱覆岩在导水裂缝带的发育过程中具有抑制性作用,近风氧化带内开采,导水裂缝带高度将显著下降;而厚层覆岩内泥岩只有赋存于导水裂缝带高度经验范围内,其抑制导水裂缝带发育作用明显.     

覆岩破坏充分采动程度定义及判别

随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。     

深厚松散层薄基岩条件下覆岩破坏高度实测分析

赵固一矿首采面上覆松散层厚大于518 m,基岩厚小于80 m,为获得开采后覆岩垮落带和导水裂缝带的高度,合理确定工作面开采上限,采用地面钻孔观测法对该首采面覆岩的破坏高度进行了观测,并对钻孔设计、钻孔施工和"两带"高度判别方法进行了研究分析.观测结果表明:该首采面垮落带发育高度为13.1 m,垮采比为3.85,导水裂缝带发育高度大于29.2 m,裂采比大于8.59,该结果与相似模拟试验值和数值模拟值基本吻合,相互得到验证.     

青龙寺煤矿高强度综采覆岩破坏特征实测研究

为探索青龙寺煤矿地质采矿条件下的垮落带和导水裂缝带发育高度，采用现场地面钻探、钻孔漏失量观测法、彩色钻孔电视成像技术、经验公式、类比分析综合研究方法，对5-20101与5-20105工作面覆岩垮落带、导水裂缝带高度进行实测及特殊性分析。结果表明：青龙寺煤矿地质采矿条件下垮落带最大高度为9.7～17.0 m,垮采比为4.1～7.4;导水裂缝带发育最大高度为41.47～46.87 m,裂采比为17.4～20.4;工作面推进速度可影响上覆岩层的回转角度及稳定结构的形成，高强度快速推进综采工作面地质采矿条件下的“两带”发育高度具有垮落带、导水裂缝带发育高度大的特点。     

综放开采导水裂缝带的发育特征与最大高度计算

根据现场不同矿区的实测资料,探讨了综采放顶煤条件下导水裂缝带发育规律和特点,研究了综采放顶煤导水裂缝带最大高度的计算方法和计算公式。结果表明:综采放顶煤条件下,导水裂缝带的发育高度要比普采条件下、分层综采条件下大,分别增大1.37倍和2.31倍。综采放顶煤的裂高采高比与分层开采初次采动的裂高采高比基本相等,导水裂缝带的发育形态仍呈马鞍形。在进行水体下综采放顶煤开采时,可利用给出的计算公式进行导水裂缝带最大高度的计算。     

芦沟煤矿软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度研究

为准确计算软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度,确保水库水体下采煤的安全,采用地面钻孔冲洗液漏失量法对芦沟煤矿32101工作面导水裂缝带高度进行了现场实测,并根据上覆岩层岩性及结构进行了理论分析计算,综合确定了水库下放顶煤开采工作面导水裂缝带高度。结果表明:根据钻孔冲洗液漏失量法现场实测得到的导水裂缝带高度与理论分析计算得到的导水裂缝带高度基本一致,现场实测与理论分析综合确定的导水裂缝带高度能够满足工程实际需要。芦沟煤矿软硬交互覆岩放顶煤开采导水裂缝带高度为采厚的17.2倍,水库水体下采煤是安全可行的。     

石泉煤矿厚煤层综放开采导水裂缝带高度实测研究

为研究石泉煤矿厚煤层综放开采导水裂缝带发育规律,为矿井工作面浊漳河下采煤提供科学依据,采用地面钻探水文观测和钻孔电视方式探测了30105综放工作面导水裂缝带发育高度和钻孔内裂隙直观展布特征,并将实测结果与相邻潞安矿区其他煤矿实测数据进行了对比分析.结果表明,本矿井实测综放导水裂缝带发育高度为顶板以上114.51～117.54 m,裂采比为19.09～19.59,高度基本与采厚成正比,并获得了裂缝带高度计算经验公式.研究成果可以用于指导本矿井河流下采煤和顶板水害防治.     

充填开采覆岩导水裂缝带高度发育规律研究

我国东部地区的煤矿对于建筑物下压煤广泛采用井下充填开采。针对充填开采覆岩导水裂缝带发育高度问题,采用井下打仰上孔双端堵水观测技术,对唐口煤矿9301充填开采工作面进行了覆岩破坏探测,通过分析基准孔、采后钻孔分段注水观测数据,确定了充填开采导水裂缝带高度值及裂采比。通过采用数值模拟软件UDEC,模拟得到了充填开采工作面不同推进长度下覆岩导水裂缝带发育高度值与覆岩裂缝动态变化规律。基于英国数学家提出的麦克斯韦体（Maxwell体）及鲍依丁-汤姆逊（Poyting-Thomson）岩石蠕变模型,建立了充填体压缩变形量计算公式,提出了通过增加充填抗压强度来降低覆岩导水裂缝带发育高度的方案,为煤矿井下充填开采技术推广应用,实现建筑物下安全开采提供了技术依据。     

半胶结中低强度围岩导水裂缝带发育特征研究

为获得半胶结中低强度围岩条件下巨厚浅埋煤层开采导水裂缝带高度及发育特征,以榆神矿区金鸡滩煤矿101工作面与转龙湾煤矿23103工作面为例,分别采用地面钻孔探测(岩芯工程地质编录、冲洗液漏失量观测及钻孔电视系统)与井下探测(钻孔双端封堵测漏法)对采空区上覆岩层导水裂缝带高度及形态进行了现场探查,采用相似材料模拟和数值模拟对不同开采煤层厚度的导水裂缝带演化规律及发育高度进行了研究。根据现场实测和模拟结果,结合其他相似条件的矿井实测数据,对导水裂缝带发育高度与煤层采厚的关系进行了拟合分析。研究表明：大跨度工作面导水裂缝带发育高度与煤层采厚为二项式关系,随采厚增加,导水裂缝带高度增大,但增大趋势变缓;导水裂缝带发育形态为平顶拱形,在工作面推进距离与工作面斜长近于相等时,“裂隙拱”在垂向上不再扩展,此时导水裂缝带高度达到最大。     

陕北某矿3号煤层开采导水裂缝带高度测定

导水裂缝带的发育规律及其高度测定对矿井绿色安全开采具有重要意义。为掌握工作面开采过程中的覆岩垮落规律与裂隙发育规律,以陕北某矿3号煤层1309工作面为研究对象,采用物理模拟和工程类比方法进行实验测定。结果表明,工作面充分采动后的导水裂缝带高度为101.7 m,裂采比33.9;覆岩中第二关键层可以有效地抑制竖向裂隙的发育,对该工作面的导水裂缝带发育起主要控制作用。研究成果可对该煤矿开采过程中顶板水害防治提供一定的指导和借鉴。     

综采导水裂隙带多因素影响指标研究与高度预计

在分析了导水裂隙带发育高度受多种因素影响的前提下,提出了新的参数指标即硬岩岩性比例系数,代替顶板岩层单轴抗压强度,避免了现行规范中坚硬、中硬、软弱、极软弱顶板类型划分时单轴抗压强度统计不确定问题,以及未反映顶板软硬岩层组合结构问题。以39例综采导水裂隙带实测数据为基础,采用多元回归分析,得到综采导水裂隙带高度与煤层采高、硬岩岩性系数、工作面斜长、采深、开采推进速度多因素之间的非线性统计关系式,并用于淮南谢桥矿首采面的导水裂隙带高度预计。     

采煤方法变革对导水裂缝带发育规律的影响

依据大量的现场实测资料，总结了中硬覆岩厚煤层／早工采条件下炮采、综采及综救 开采方法对导水裂缝带发育高度及其分布形态的影响。     

大平煤矿综放开采顶板裂隙带发育规律研究

为研究大平煤矿厚煤层综放开采导水裂缝带发育规律,采用地面钻探和实验室试验方式探测了综放工作面导水裂缝带发育高度以及裂隙带顶界面以上隔水岩层的物理力学特性,并将本矿井实测结果与相邻潞安矿区综放裂缝带实测数据进行了对比分析。结果表明,本矿井实测综放导水裂缝带发育高度为顶板以上105.53～112.62 m,裂采比为19.18～19.42,高度基本与采厚成正比,并获得了裂缝带高度计算经验公式。岩石力学试验结果表明,裂缝带顶界面上覆各岩层均有吸水软化现象,软化系数为0.29～0.85,对抑制裂缝发育扩展比较有利。研究成果可以用于指导本矿井河流下采煤和顶板水害防治。     

井下仰孔探测软弱覆岩导水裂缝带的试验研究

针对在软弱覆岩应用传统地面深钻孔法探测导水裂缝带难以奏效的问题，分析了软弱覆岩工程地质和采动运移的特点，设计了合理的观测方案和钻孔参数，于井下仰孔应用双管双端封堵测漏新技术，首次成功地获得了软弱覆岩导水裂缝带发育的高度、形态和过程等特征；尤其是最大发育高度及其形成时间等参数，对软弱覆岩水体下安全开采是至关重要的，具有重要的生产和理论意义。