全景钻孔窥视仪在水压致裂法地应力测试中的应用

使用全景钻孔窥视仪对井下地应力测站钻孔进行全孔观测,对钻孔范围内的岩层分布,裂隙分布及产状进行详细分析,可以为小孔径水压致裂法地应力测量试验段选择提供便捷途径。简化了测站制备工艺,提高了测试成功率、准确性和可靠性。观测结果还可以用于巷道支护效果检测与评价等方面,有广泛的应用前景。     

矿用钻孔窥视仪在煤巷掘进中的应用

在复杂地质条件下煤巷掘进中,矿用钻孔窥视仪作为一种行之有效的观测仪器,可以直接进入锚杆(锚索)钻孔、地质钻孔,通过其输出的图像直观地反映出巷道周围岩体不连续面(如层理、节理、裂隙),为巷道支护设计、围岩注浆加固效果等提供可靠依据。     

矿用小孔径全景电子窥视仪在巷道支护安全评估中的应用

为加强整合矿井巷道顶板管理,利用矿用小孔径全景电子窥视仪对钻孔内的岩层分布、裂隙发育情况及产状进行分析,为巷道支护设计、巷道支护质量检测及安全评估提供可靠依据。通过现场检测评估,原有旧巷道经扩修锚喷支护后,顶板是稳定可靠的,顶板围岩是完整密实的,该巷道支护安全可靠,不需要进行任何加强或补强支护。     

物探法结合钻孔窥视在岩体结构探测中的应用

岩体结构的探测方法主要有直接观察法、物探法和钻孔观察法,由于岩体结构本身较为复杂,单靠某一种探测方法往往难以准确测定。采用探地雷达结合钻孔窥视的方法联合测定岩体的结构及破坏情况,发挥了探地雷达探测结果与钻孔窥视的优势互补作用,不仅解决了探地雷达探测深度浅的问题,而且克服了钻孔窥视观测岩体结构时空间断的缺点,能够为巷道围岩支护设计提供可靠的依据。     

钻孔摄像技术在巷道围岩控制中的应用

利用TYGD10型岩层钻孔探测仪,对巷道围岩进行静态和动态观测。对摄像结果进行处理分析,直观地反映了巷道围岩构成以及裂隙发育和分布情况,并找出了巷道顶板裂隙水出水位置。结合巷道支护方案,对不同时期掘进巷道围岩进行钻孔探测,分析不同测站裂隙分布及发育情况,不仅对巷道支护效果进行了检测,同时得出了巷道围岩裂隙发展发育规律。     

破碎岩体巷道加固技术研究

潞宁孟家窑煤业主斜井巷道原支护方式落后,支护强度低,巷道安全性低。为保证巷道服务期间正常使用,针对主斜井具体环境,对巷道不同位置顶板状况钻孔窥视,结合顶板结构状况分析,进行了岩体锚固性能试验(试验结果巷道锚固性能高)。基于高预应力锚杆支护理论,提出采用锚网索支护技术加固方案。井下加固效果表明,设计方案能够有效控制围岩稳定,保证了主斜井的正常使用。     

电子窥视仪在煤矿中的应用

矿用钻孔电子窥视仪可以直接送入锚杆钻孔和井下地质钻孔中,其输出的图像,直观地反映钻孔内岩体不连续面(如层理、节理、裂隙)、顶板离层,为支护设计、围岩稳定性评价提供依据,而且能检测钻孔内注浆体的充填效果与密实程度。     

围岩破碎巷道支护技术研究

为了研究某矿采区破碎围岩巷道的支护技术,采用钻孔窥视仪分析了巷道顶板和两帮的围岩破碎情况;在钻孔窥视观测的基础上,结合实践经验,提出了采用高预应力锚杆锚索+金属网+W钢带+巷道表面喷射混凝土的方法,巷道矿压观测表明,试验巷道采用研究确定的支护参数和支护手段,能够有效的控制破碎围岩巷道的围岩变形。     

厚煤层沿底巷道顶板变形机理和加固技术研究

晋能王家岭煤业回采面均采用"两进一回"布置,其中,上一工作面辅运顺槽复用作为下一工作面回风顺槽,为托顶煤强烈动压巷道,巷道维护困难,需对其变形特征和变形机理开展研究并提出相应加固设计。通过对动压巷道顶板离层、顶帮变形和支护构件受力的监测,结合顶板岩层窥视,掌握了王家岭煤业托顶煤动压巷道的变形特点,顶板离层主要发生在顶煤范围内。本文采用数值模拟,研究了顶煤厚度、动压影响程度和不同支护设计等因素对顶煤顶板变形的影响,分析了托顶煤动压巷道顶煤顶板变形机理,认为顶煤厚度和顶煤支护情况直接决定托顶煤变形情况,在巷道支护设计时应充分考虑顶煤顶板支护强度和刚度。根据变形特点和变形机理,结合高预应力锚杆支护技术,提出动压巷道加固设计并在井下实施。实践表明,加固效果良好。     

孤岛工作面回采巷道围岩稳定性控制研究

本文依托西曲矿12316孤岛综采工作面回采巷道支护工程,对巷道覆岩破断块体铰接结构进行了理论分析,采用现场调研的方法对巷道破坏进行了分析,利用钻孔窥视的方法对巷道顶板破坏进行了说明,认为"非对称支护"原则不适用该矿实际。提出了新的巷道支护方式,利用井下原位钻孔窥视的方法,对巷道顶板岩层进行了观测,工作面回采期间,监测了巷道表面位移。实测证明,新的支护方式,效果良好。     

一次采全高工作面矿压观测与显现规律

一次采全高的工作面采高增大,顶板活动空间增大、基本顶悬臂梁结构弯距加大,而使工作面上覆岩层冒落高度、裂隙带高度、工作面超前支承压力、侧向支承压力等都发生变化[1][2].以三元王庄煤业3043工作面一次采全高为例,通过钻孔窥视仪及矿压观测仪对其顶板岩性、矿压数据进行认真分析,得出了准确的岩层分布情况、矿压显现规律、回采巷道表面位移规律工作面的建议措施,能为推进煤矿一次采全高综采技术提供依据.     

康家滩煤矿8~#煤层顶煤顶板运移规律研究

为了研究康家滩煤矿8#煤层坚硬顶煤的冒放性,对88203工作面坚硬顶煤顶板的破断、运移规律进行了现场观测和分析研究。利用深基点观测方法,在88203综采工作面回风巷内设置矿压观测站,对工作面顶煤顶板的不同层位进行深基点观测;利用LB数字摄像仪观测方法监测了顶煤的破坏发展过程。观测结果表明,顶煤距煤壁前方15m以内开始移动,顶板岩层移动距离煤壁前方都在18.5m以内,顶板滞后于顶煤的运移,且顶煤冒落时位移量较大;采动超前支承压力超前作用距离为10~13m,产生压裂破坏和新裂隙,说明支承压力对顶煤有预裂作用。88203工作面顶煤不能随采随冒,顶板也不能及时垮落,因此,如果采用放顶煤工艺需对顶煤顶板采取人工处理措施。     

我国矿区灾难地压控制现状及研究方向

结俣中国金属矿山与非煤矿山3个群次的矿区灾难地区的经历，特点与现状，论述了我国矿区灾难地区控制应从8大主控因素（地层与岩性，地质与构造，原岩应力，地下水，工程环境，矿山结构设计，开采方法与工艺，支护与安全措施），4个层次（机制与规律，监测与预警，反分析决策，对策与措施），中国矿业发展需求，国际科技进步出发拟订正确的研究方向，即：1）重视民采影响，构造应力，水等时空展布规律与作用机制；2）规律的分类分区系统网络化研究；3）建立主动，被动综合监测体系与发展开挖地质灾变预警信息化技术；4）完善监测与分析互补机制，开发管理决策支持系统；5）在确保安全基础上逐步实现信息化开采；6）发展交叉学科，实现可持续发展，完善对策与措施体系。     

上行开采厚硬层间岩层移动变形数值模拟分析

煤矿采用上行开采方式时,层间岩层移动变形规律是决定上行开采可行性的关键因素。以同家梁煤矿为工程背景,研究上行开采厚硬层间岩层移动变形问题,结合煤层赋存条件、煤层开采情况及层间岩层物理力学性质和特征等相关因素,对8#煤层上行开采层间岩层的移动变形规律进行数值模拟分析。结果表明位于上行开采工作面后方岩层随工作面推进竖向位移变大,位于工作面前方岩层竖向位移先增大后减小;随岩层深度增加,岩层受上行开采工作面二次采动影响程度变小,岩层的竖向位移和塑性破坏区域范围减小。研究成果为判定上行开采可行性提供理论依据。     

厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律

为确保高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理回采防水煤柱内所留的煤层,在淮南煤田潘集矿区深厚松散层薄基岩条件下的综采工作面,采用地面地质钻孔、井下声波检层CT技术探测等多种现场实测手段,结合离散单元数值模拟,对深厚松散层薄基岩综采工作面覆岩破坏带高度发育的时空分布规律进行研究。研究结果表明：覆岩破坏带随工作面推进动态变化,随着综采工作面向前推进,导水裂缝带高度35.20～45.10 m,垮落带高度7.28～16.24 m;其覆岩破坏由下向上、由后向前逐步发展。     

煤矿地下水库储水空间构成分析及计算方法

针对西部近水平煤层煤矿地下水库有效储水空间难以确定的问题,提出了利用地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹方程计算各分带岩层冒落前后的体积差,从而确定煤矿地下水库不同分带内岩层的有效储水空间,解决了现有煤矿地下水库储水系数难以确定,导致地下水库储水空间计算困难的问题。基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与块体铰接带垮落岩层的空隙、裂隙与离层空间,得出了近水平煤层垮落带与块体铰接带有效储水空间的计算表达式。基于结构力学与断裂力学理论,分析了垮落带分界岩层可能形成的3种不同结构形式,推导了砌体梁结构、台阶岩梁结构及完全垮落情况下工作面上覆垮落带、块体铰接带分界岩层的垂直位移轨迹方程,得出了上覆不同岩层结构煤矿地下水库的有效储水空间理论计算表达式。以大柳塔煤矿近水平煤层煤矿地下水库工程实践为依托,采用UDEC数值模拟计算方法分析了工作面上覆岩层的断裂结构,研究得出了地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹曲线,发现地下水库四周边界位置较中间位置的垂直位移量小,即四周边界位置具有更大的储水空间。采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对各分界岩层的垂直位移曲线进行了拟合分析,得出了煤矿地下水库的有效储水空间。基于不同计算时步上覆岩层垂直位移曲线的差异,分析了煤矿地下水库储水空间的时空演化规律。通过在大柳塔煤矿进行现场抽放水试验,验证了上述煤矿地下水库有效储水空间计算方法的可行性及计算结果的可靠性。     

基于双指标深部高应力岩体完整性的评价研究

地下岩体结构工程稳定性是地下工程的研究热点,而其中岩体完整性对地下岩体结构变形、失稳起着决定性作用,同时也是为地下工程的开挖设计、制定支护策略提供理论依据。针对会泽铅锌矿深部高应力、多地层交错等复杂地质环境,采用钻孔RQD统计法与现场声波测试技术,综合对会泽铅锌矿1274m水平岩体进行完整性评价。研究结果表明：统计的RQD均值在25.1%~29.8%之间,结合非连续面条数统计,表现岩体完整性整体上较差；声波测试显示岩体完整性系数范围在0.29~0.53之间,属于破碎及较破碎岩体。两种评价方法的实际应用,可互相评价结果的准确程度,对钻孔所揭露的岩体完整性进行定量分析,为矿山设计提供依据,可为类似矿山提供借鉴。     

复杂条件下遗煤开采岩层控制理论与关键技术研究

为解决我国老矿区资源枯竭,优质稀缺煤种匮乏、矿井服务年限不足等问题,通过理论分析、实验、数值模拟等方法系统研究了我国遗煤储量及类型、复杂条件下遗煤资源开采矿山压力显现规律、岩层控制机理及判定方法、构造充填岩控技术及工艺装备。取得了以下创新性成果:①首次摸清了我国遗煤储量、分布及类型等,遗煤资源开采可增加我国30%的煤炭储量,其开采将增加主要产煤省的煤炭储采比,提出了遗煤资源开采急需解决的技术难题;②揭示了复杂条件下遗煤开采的"应力场-结构场-变形场"时空演化与矿压显现规律,建立复杂条件下遗煤开采岩层移动预测模型;③发现复合残采区整层遗煤资源开采存在"主控岩层结构",建立了"扰动块体梁"结构模型和"上控制层+下承载层"结构模型,揭示复杂条件下遗煤开采岩层控制机理,构建了以"主控岩层结构稳定"为核心的复杂条件下遗煤开采可行性定量判定理论体系;④研发了综合柱旁充填、"梁-柱"式充填岩移控制技术、固体资源化充填材料和制备输送系统,充填效果监测技术,发明了复杂条件下遗煤开采构造充填岩控技术及工艺装备,形成了复杂条件下遗煤开采关键技术体系。该成果对延长服务年限、保证国家能源供给具有重要意义。     

顾桥矿顶板水力压裂控制大巷变形技术研究

顾桥煤矿巷道顶板中具有多层关键坚硬岩层,关键岩层传递远场采动应力,致使盘区大巷围岩控制困难|用水力压裂技术切断顶板中的多层关键岩层时,要求精准可控地实现分层致裂,保障施工的有效性和安全性。为此引入成套专用技术装备,在顾桥煤矿北二采区首采工作面开展了顶板水力压裂应力转移保护盘区大巷技术试验。试验结果表明：实时监测的孔口水压力可以反映水力裂缝贯穿目标砂岩层、在其他不同岩性的顶板中扩展的过程,可作为施工过程中的参考。基于孔口压力监测和定点封孔精准致裂,可以有效分层切断顶板关键岩层。分层致裂坚硬顶板后,监测到试验盘区大巷的顶底板及两帮移近量均小于230mm|采动应力得到有效转移,盘区大巷变形得到了有效控制。试验提供了一种精准可控地分层致裂坚硬顶板、保护盘区大巷的工程实例,可为具有类似问题的矿井提供经验参考。     

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。