高承压水体上采煤危险性的多因素综合评价研究

基于高承压含水层上采煤产生的水文地质工程地质问题的复杂性,建立了高承压水体上采煤危险性多因素综合评价模型,通过分析永煤公司陈四楼煤矿水文地质、工程地质及开采技术条件可知,影响研究区高承压水体上采煤安全性的因素多且复杂,确定了煤层底板破坏深度、煤层底板抗压强度、煤层底板隔水层厚度、煤层底板水压、煤层底板标高和断层密度6个因素影响该研究区煤层高承压水体上开采的主控因素。以21111工作面高承压水体上采煤为例,应用高承压水体上采煤危险性多因素综合评价模型,获得工作面的开采危险性指数分区等级图,根据评价结果指导矿井的煤层底板注浆改造,通过煤层底板注浆改造,21111工作面回采时,整个工作面的涌水量约为5 m³/h,主要为顶板砂岩水,底板基本无水。     

庞庞塔煤矿9~#煤层带压开采安全性及治理措施

庞庞塔煤矿9~#煤层工作面为带压开采,以9-101首采工作面为背景,采用极限水压理论及突水系数法探究底板突水的危险性,模拟分析了工作面回采期间底板塑性破坏的深度及底板隔水层注浆加固效果。结果表明,正常条件下底板塑性破坏深度为27 m,底板存在较大的突水危险,注浆后底板破坏深度减小为10 m,奥灰含水层突水的危险性解除。可见,通过底板注浆改造,能够保障庞庞塔矿9-101工作面的安全回采。     

基于复合岩体弹性模量优化底板注浆加固深度

以焦作矿区底板注浆加固改造工作面为研究背景,采用超声波法实测工作面底板注浆前后岩体弹性模量,定量分析了注浆深度范围内复合岩层整体强度变化特征,研究了底板注浆加固对工作面复合岩层底板破坏带的影响。结果表明：经注浆加固后,底板泥岩、砂质泥岩、砂岩、L9灰岩、L8灰岩的弹性模量分别增长了640%～852%、241%～641%、221%～247%、176%、40%～159%,底板破坏深度由30.59 m降低至11.7 m,减少了约62%;随着注浆加固后底板破坏深度减小,绝对隔水层厚度随之增加,对工作面底板注浆加固深度进行优化,采用双层立体布孔方式,在保证底板注浆效果的同时,降低3140 m工程总钻探进尺,并较原计划节约了35 d施工工期。     

古汉山矿煤层底板加固与隔水层保护

随着矿井开采深度的增加,古汉山矿地应力越来越大,工作面回采时煤层底板破坏程度也在增加,煤层底板L8灰岩含水层水压越来越高,造成煤层底板加固的注浆压力不断增大,这样势必会引起在煤层底板注浆加固时破坏煤层底板与L8灰岩之间的隔水层。从而引起回采工作面在回采时底板突水。为防止煤层底板加固时破坏煤层底板与L8灰岩之间的隔水层,古汉山矿11031东回采工作面煤层底板加固时采用控制注浆压力的措施,既加固了含水层又保护了隔水层,效果很好。     

基于微震与数值模拟的区域改造煤层底板破坏演化机理研究

为揭示淮南矿区开采区域改造A组煤煤层底板破坏深度演化规律，基于潘二煤矿12123工作面生产地质及注浆工艺资料，模拟分析了采场未注浆和注浆2种工况的采动响应，对比了不同注浆扩散半径下的底板破坏深度；根据回采过程中的微震监测数据，运用SPSS软件对其集中范围进行了聚类分析；讨论了具有相似地质条件的但未注浆的邻近1612A工作面底板破坏微震监测情况。研究表明：注浆条件下的底板破坏深度明显小于未注浆条件下的底板破坏深度，初步验证了底板区域注浆的治理效果；微震显示完整底板区的平均破坏深度约为25 m，与数值模拟结果相对应；实际底板区域注浆扩散半径为25～30 m；揭示了实际注浆前后底板破坏类型差异性，再次验证了注浆治理对底板破坏的影响。     

煤层底板采动裂隙分布规律及注浆层位优化

为了向煤矿底板注浆改造提供科学依据,采用RFPA^2D、FLAC^3D数值模拟软件,得到了煤层底板采动裂隙分布规律,并与经验公式进行了对比。研究发现,采用FLAC^3D模拟底板破坏深度比较可靠,得到底板破坏深度为14 m;通过对注浆层位进行优化,认为底板注浆加固设计方案中必须合理布置一定数量或在特定部位的本溪组和寒武系注浆加固孔;经数值模拟,底板注浆不仅增大了底板隔水层厚度,而且使底板破坏带深度减少约2 m。该研究对于提高回采工作面超前预注浆效果,以及岩石集中巷注浆加固具有一定指导意义。     

超化煤矿三软煤层采煤工作面底板承压水的防治

在带水压开采条件下,为了消除采煤工作面底板承压水的威胁,结合郑州矿区超化煤矿煤层底板含、隔水层情况,采用突水系数法划分底板突水威胁区域,通过物探、钻探查明底板富水区的分布情况,对煤层底板薄层含水层进行注浆以将含水层变为隔水层,在工作面生产过程中保持均衡推进以减少前方移动支承压力对底板隔水层的破坏.实践表明:采取物探、钻探、注浆和均衡推进等综合防治水的方法能有效减少工作面底板的涌水量,降低底板承压水的突水概率;对三软煤层底板主要强含水层以上地层进行加固改造,可以提高底板岩层的隔水厚度和隔水性能,有效防治底板承压水.     

米村矿21071工作面底板水综合防治技术

为解决21071采煤工作面底板水害,在对米村矿21071工作面煤层底板含水层进行突水性分析的基础上,提出有针对性的防治方案:对二1煤层底板深部含水层进行注浆改造;对二1煤层底板浅部含水层富水区进行直接疏放。该方案的实施有效治理了底板涌水,实现了工作面的安全回采。     

带压煤层开采底板裂隙发育深度综合研究

为了分析带压煤层开采底板岩体破坏规律,选择成庄矿为工程现场,通过对其不同深度主采煤层底板采动破坏情况经行数值模拟,以及对工程现场底板裂隙实际发育深度的注水试验探测,综合研究带压煤层开采底板裂隙演化规律。结果表明:煤层埋深与煤层采厚对底板裂隙的发育影响不大,工作面宽度与底板岩性为主控因素,另外,工程试验对数值模拟结果的验证,证明数值模拟可作为一种研究带压煤层底板裂隙发育深度的可靠手段。     

煤岩体强度与面长对承压开采底板的影响

结合矿山典型工作面开采技术条件,把顶板岩层、煤层和底板岩层作为一个整体进行综合研究,考虑三者之间的作用与影响,利用弹性薄板和岩石力学理论,对老顶初次来压、周期来压、煤岩体强度参数降低等情况下工作面煤层底板岩层破坏深度的理论值进行了计算,得出了工作面长度和煤层底板岩层破坏深度之间的关系,定量地分析了工作面长度与煤岩体强度参数对煤层底板破坏深度的影响,为承压水开采下增加面长提供了理论依据。     

沿煤层倾斜方向底板“三区”破坏特征分析

为了研究具有一定倾角煤层底板的采动破坏特征,基于矿山压力理论,建立了考虑煤层倾角的工作面侧向底板受力力学模型,采用摩尔-库仑破坏准则,推导了工作面侧向煤柱下方底板的最大破坏深度表达式。将底板采动破坏带沿煤层倾斜方向划分为3个不同区域,其呈现为一个比工作面宽度还要宽的、下大上小的"勺形"分布形态。利用数值模拟方法研究了倾角对煤层底板破坏深度、破坏形态以及最大破坏深度位置的影响规律。结果表明:1)底板塑性破坏区深度随工作面宽度的增大呈现增大的趋势;随煤层倾角的增大,先增大后减小,在煤层30°倾角时,塑性破坏区深度最大,底板岩体更容易发生剪切滑移破坏;2)工作面底板最大塑性破坏深度位置随煤层倾角的增大逐渐偏离工作面中部向下,且工作面越宽,偏离越远。     

煤层底板采动导水破坏带深度主控因素探究

在长壁式采煤方法和全部垮落处理顶板条件下,定性分析了开采深度、煤层倾角、开采厚度、工作面斜长、底板抗破坏能力和构造对煤层底板采动导水破坏带的影响。对全国31个实测数据样本,利用灰色关联分析方法进行了定量分析,指出了煤层底板采动导水破坏带深度的主控因素为工作面倾斜长度和煤层倾角。     

偃龙矿区奥陶系强岩溶含水层底板注浆改造技术

偃龙矿区地处豫西地区,矿井深部开采二1 煤层受奥陶系强含水层岩溶裂隙水威胁,奥灰水压不断增高,煤层底板构造发育、隔水层不稳定等突水因素影响了安全回采。通过水文地质资料分析与瞬变电磁技术进行底板富水性探测,建立了底板注浆改造深度精确计算模型,提出了偃龙矿区二1 煤层底板注浆改造水害防治技术,并进行了工业性试验。结果表明:12061 工作面底板分布有 3 种类型富水异常区,富水异常区域岩层节理、裂隙较为发育, 异常区覆盖工作面底板大部,工作面底板存在突水危险性;菱形钻孔布置有利于减小孔间距,最终确定底板注浆改造深度为 65 m、注浆压力为 9 MPa 与注浆扩散半径为 25 m,对太原组下段及奥陶系灰岩含水层注浆变含水层为相对隔水层,切断了底板奥陶系灰岩含水层与二1 煤层的水力联系;底板注浆封堵后,检验孔水量不大于 10 m³ / h,钻孔孔壁光滑,原 5 个富水异常区消失,注浆改造效果显著。     

高密度电法在煤层底板观测中的应用研究

采用高密度电阻率法探测采煤工作面随推进过程中煤层底板不同位置、深度的岩层视电阻率变化情况,据此分析研究回采工作面底板破坏深度。通过不同位置的两组观测数据,分析底板岩层在采前、采中、采后的破坏规律,分析确定底板破坏深度与采面宽度、采场位置等因素的关系,为奥灰水的防水设计与施工,为安全生产提供依据。     

带压开采煤层底板破坏深度研究

底板破坏深度影响底板注浆改造层位的选择,采取钻孔压水试验、声波测试、钻孔窥视3种实测技术手段,选择桑树坪煤矿下组煤3105工作面进行底板破坏深度综合测试。研究结果表明,钻孔压水试验测试显示底板破坏深度为14.9 m,声波测试显示底板破坏深度为14.7 m,钻孔窥视显示底板破坏深度为15 m,声波测试结果真实合理地反应了工作面回采过程中底板岩层应力、应变变化规律,最终综合评价3105工作面底板破坏深度为15 m,可应用于同一采区其他工作面,为底板注浆加固层位选择提供了技术参数。     

陈四楼煤矿21109综采工作面底板灰岩水治理技术研究

在水文地质条件相似的情况下,与21109综采工作面临近的21301综采工作面发生了底板灰岩突水事故。通过分析陈四楼煤矿21109综采工作面水文地质条件,实施工作面底板瞬变电磁法勘探探测底板富水异常区,采用底板扰动破坏深度数值模拟及基于BP神经网络的底板扰动破坏深度模型等方法预测了21109综采工作面底板扰动破坏深度,优化设计了底板注浆改造钻孔,杜绝21109综采工作面突水事故的发生,保证了工作面安全生产。     

基于上行开采的上部煤层底板破坏深度分析

以宁东煤田某煤矿为例,首先采用理论计算和数值模拟法对只有上部煤层开采时其底板破坏规律进行了分析,然后利用数值模拟法总结了在下部煤层开采后上部煤层开采时其底板破坏规律。单一煤层开采时底板破坏深度随着工作面回采呈现出"台阶状"增加,并且初始破坏深度较小;下部煤层开采后上部煤层开采时其底板破坏深度随着工作面回采变化不大,并且初始破坏深度较大。     

煤层底板破坏带深度研究及其对带压开采的影响

以斜沟煤矿8~#煤层18101和18102综采工作面为研究对象,运用现场钻探压水试验、瞬变电磁探测和数值模拟3种方法,对8~#煤层开采后底板破坏带深度进行了综合测试分析计算。结果表明,煤层开采所引起的18101工作面底板破坏深度为31m,18102工作面底板破坏深度为32m,并以此预计13~#煤层底板破坏深度为31.6m.采用突水系数评价体系和底板隔水层分析,综合评价斜沟煤矿带压开采条件下煤层相对安全,13~#煤层在ZK25-2、SK9、ZK15524、0505钻孔附近底板隔水层厚度值与底板破坏带深度值相接近,面临底板奥陶系灰岩岩溶水突水风险,在防治水工作中应采取注浆加固等安全措施。     

不同煤层倾角的底板采动破坏特征分析

根据山西龙矿盘道煤业有限公司2#煤层工作面地质及水文地质条件,利用FLAC3D数值仿真软件采用变化煤层倾角的方法,对工作面底板采动破坏进行流固耦合数值模拟,分析与研究不同煤层倾角地质条件下工作面推采过程中底板采动破坏深度的变化特征。研究表明:随着煤层倾角的增大,煤层底板最大采动破坏深度呈现先增大后减小的趋势,且在煤层倾角为30°的地质条件下底板塑性破坏区深度最大。同时将理论计算与数值模拟相结合,对煤层底板进行了突水性预测,为工作面的正常开采提供了理论依据。     

采后底板破坏深度探测与数值模拟研究

为探究祁东矿8231工作面采后底板破坏影响范围,采用数值模拟及地质雷达探测法,对8231工作面底板破坏特征进行研究.结果表明,工作面底板破坏起始于工作面前方一定范围,随着工作面推进,煤层底板破坏深度不断增加,同时,回采巷道受掘进和采动的双重扰动,其底板破坏范围稍大于工作面底板破坏范围;8231工作面底板破坏深度数值模拟...