屯兰矿切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术研究

切顶卸压技术是山西焦煤集团首次在屯兰矿进行实验,屯兰矿主采2#煤层,煤层顶板以砂质泥岩、粉砂岩为主,细砂岩次之,底板绝大多数为全黏土质的泥岩、砂质泥岩或粉砂岩,细砂岩很少,巷道受采动影响或临近采空区掘进时,巷道挤压变形严重。为解决屯兰矿2#煤层巷道支护困难,变形严重的难题,12408综采面采用切顶卸压自动成巷技术,减少临近巷道的二次维护量和用工量,取得了较好效果,具有借鉴意义。     

采动对含断层煤层底板破坏特征的影响分析

根据济宁梁宝寺煤矿3201下工作面WF62断层地质及水文地质条件,基于FLAC3D数值仿真软件对工作面底板采动破坏进行流固耦合数值模拟,进一步探究先开采上盘煤层后开采下盘煤层时,工作面推进方向对底板采动破坏的影响规律。结果表明:逆着断层倾向推进工作面时,断层带附近岩体的垂直应力集中更为明显,煤层底板采动对底板塑性区的破坏性更大,底板破坏深度较顺着断层倾向推进工作面时大5 m。因此,为了安全开采,先开采上盘煤层后开采下盘煤层时,应当顺着断层倾向推进工作面。     

陕西金源招贤矿业有限公司矿井工程地质条件分析

根据本矿钻探揭露的工程地质资料,进行工程地质条件分析。矿井主要井巷围岩主要为延安组各粒级砂岩及砂泥岩,属层状沉积岩类,岩性变化较大,岩体以层状—薄层状结构为主,通过主要井巷围岩(主采煤层顶底板)岩性特征、岩石物理力学性质、岩体类型、岩石的RQD值特征对其进行了分析。矿井井巷围岩岩体中等完整、质量等级坏—一般,岩体质量中等。煤层伪顶砂质泥岩、炭质泥岩为不稳定岩体,直接顶砂泥岩属稳定性较差的岩体,老顶砂岩一般为中等稳定岩体。煤层底板泥岩、砂质泥岩、铝质泥岩及粉砂岩为不稳定岩体,局部地段易发生矿山工程地质问题。综合评定本矿工程地质类型为层状碎屑岩类(三类),复杂程度为中等型,即三类二型。通过工程地质条件的分析,为本矿井安全开采提供了可靠理论依据。     

深部采动影响下覆岩蠕变损伤破坏规律

基于自主研发的RLW-2000M微机控制煤岩流变仪,对煤层顶底板岩石试件进行了卸围压蠕变及周期加载蠕变实验,得出了岩石试件在采动应力影响作用下的黏弹性变形特征。采用Burgers体模型对采动影响下的岩石蠕变损伤破坏机理进行了理论分析,建立采动影响下的覆岩蠕变损伤模型,研究了煤层顶底板岩体在采动影响下的破坏规律,将利用FLAC3D数值模拟软件和钻孔成像技术对理论模型进行验证。研究结果表明,建立的煤岩蠕变损伤模型可较好地反应岩体蠕变损伤破坏特征。研究成果揭示了中国平煤集团十矿戊9-10煤层顶底板岩体的蠕变损伤破坏特性。     

硬厚岩层下逆断层采动应力演化与断层活化特征

上覆硬厚岩层受逆断层切割后,工作面顶板运动、采动应力会有异常变化。采用三维数值计算方法,模拟分析了上、下盘工作面向逆断层推进过程中的采动应力演化特征、煤层顶板运动特征及断层活化规律,并采用工程实例进行了分析验证。研究表明：在逆断层切割作用下,上盘工作面围岩呈倒楔形,采动应力向底板深处、顶板高处转移,围岩应力集中程度大于下盘工作面。下盘工作面与上盘工作面相比,采动应力受工作面与断层距离的影响较大。巨厚岩浆岩及其下部岩层形成类似“杠杆”结构,造成煤层顶板的下沉和反弹。逆断层下盘工作面煤层直接顶断层带活化的可能性大于上盘工作面,高位岩浆岩断层带活化的可能性小于下盘工作面。下盘工作面与逆断层距离40 m时断层开始活化;上盘工作面与逆断层距离40 m时,煤层直接顶断层带开始活化,与逆断层距离30 m时高位岩浆岩断层带开始活化。     

综放工作面过斜交逆断层矿压规律研究

通过综放工作面过逆断层几何模型,得到挑顶不破顶过逆断层超前起坡距离的计算公式,对坚硬顶板综放工作面过斜交逆断层矿压显现规律进行研究。结果表明:断层区域内煤岩体因受构造影响其完整程度降低,导致过断层期间工作面周期来压步距及强度分别减小40%、27.5%;断层区域内非周期来压时工作面倾向方向上支架工作阻力形成以断层面处为峰值的单峰型曲线,周期来压时形成以断层面处为凹谷的双峰型曲线。     

逆断层下盘工作面回采扰动引发断层活化特征的试验研究

为分析逆断层下盘工作面回采对断层面错动失稳影响,在双轴等压加载条件下,试验获得了逆断层下盘煤层回采扰动下断层活化失稳特征。结果表明:回采工作面围岩由内向外形成采动卸压区、支承升压区、原始应力区的动态演化将诱发断层构造错动活化,且逆断层构造更易受回采工作面扰动区影响;双向等压条件下逆断层下盘煤层开挖,垂直方向扰动与水平方向扰动载荷比由1逐渐增加至6,断层面发生离层或剪滑失稳的危险升高;断层构造面附近应变呈不均匀分布,且煤层处应变明显高于顶、底板岩层;煤层开挖引发的声发射事件84%能量分布在10-13~10-10 J,主要分布于煤层顶板岩层,且跨越断层面声发射事件较少,表明断层构造对应力扰动有阻断作用;开挖煤层与断层面交叉处是声发射事件集聚区域,发生错动失稳危险性较高。对比赵楼煤矿1303工作面实际矿震数据,矿震震源与试验声发射源空间分布特征具有一定相似性,佐证了类逆断层组合结构岩石试验方法的可行性。     

承压水体上煤层底板下位隐伏断层采动突水机制研究

由于煤层底板隐伏断层分布广、数量多、隐蔽性强且不易探测的特点,使得底板隐伏断层活化突水成为深部开采突水的主要形式之一。根据底板隐伏断层发育规模及空间位置条件,总结提出了底板沟通隐伏性断层突水、上位隐伏性断层突水及下位隐伏性断层突水3种模式。针对承压水体上煤层底板下位隐伏断层底板突水模式,通过力学分析、底板突水相似模拟及FLAC^3D数值拟研究了煤层回采过程中底板空间采动应力变化规律、隐伏断层扩展及突水通道演化过程。研究结果表明：近煤层底板采动岩体随工作面推进,经历压缩-卸荷-恢复过程,形成采动破坏带,底板空间采动应力状态以工作面为分界线呈现水平“S”型分布形态;采动-水压-隐伏断层作用下,隐伏断层将对采动应力随工作面移动起到阻隔作用;隐伏断层顶部受矿压-水压作用的破坏程度时机更早、程度更严重,更易诱发导水裂隙发育,隐伏断层原生裂隙扩展并向逆工作面推进方向上方发育,与采动破坏带沟通形成突水通道;采动承压水导升运移与采动裂隙发育紧密相关,采动承压水导升强度及强渗流区范围随工作面推进渐进发展,底板隐伏断层采动突水先出现隐伏断层上方采空区,突水量随工作面推进渐进增加。在将含...     

松软煤岩巷道支护技术实践

任楼煤矿Ⅱ2运输下山顶底板主要为铝质泥岩、砂岩、82煤。巷道过断层破碎带及煤层,在动压影响范围之内,巷道破坏严重,造成前掘后修,严重影响矿井的安全生产。根据巷道破坏形式及特点,总结本矿支护经验,提出联合支护技术,增强巷道支护强度。     

含隐伏断层煤层回采诱发底板突水影响因素研究

针对具体地质条件,采用FLAC~(3D)的固液耦合模式,利用变参数流变模型对含隐伏断层缺陷煤层诱发底板滞后突水影响因素及滞后突水机理进行研究。结果表明:滞后突水是由底板岩体的变形和破坏所引起,其影响因素不仅与隐伏断层与煤层的空间关系及承压水水压有关,而且与隐伏断层发育程度及其与煤层间的空间距离有关;隐伏断层顶界面处的应力随工作面的持续推进先增加后松弛再增加,应力变化导致对应位置处的岩体先压缩后膨胀再压缩,隐伏断层顶界面处的最大垂向位移与煤层埋深之间存在线性关系,而与水压及隐伏断层顶面与煤层间距之间均存在幂指数关系;煤层回采致使地应力重新分布,重新分布的应力影响到底板岩体的渗透能力,使裂隙内的水将静水势能转变成动能,进而对裂隙壁面产生冲刷和扩张作用,这种影响具有时效性,其为滞后突水机理研究的核心内容和关键问题。通过计算再现了不同因素影响下煤层回采过程中底板采动裂隙形成、隐伏断层损伤破坏到突水通道形成的全过程,揭示了含隐伏断层构造底板突水通道的形成机制。研究结果对承压水上含隐伏断层缺陷煤层安全回采具有重要的参考价值。     

注浆加固工作面底板岩体力学性质“增强-损伤”的定量测定

应用超声波检测技术现场探测了"原岩(包括断层带)-注浆-开采"全过程中底板岩体弹性模量,研发了一种用于斜孔探测的探头保护装置。并结合岩块破裂与注浆效果的超声波探测室内试验,应用损伤力学分析了注浆增强及开采损伤对底板岩体弹性模量的影响规律。以岩体弹性模量数值及其变化率为基准,提出了"弹模增强度"和"弹模损伤度"的参量,定量测量了注浆加固及开采对底板岩体弹性模量的"增强-损伤"程度。结果表明:注浆加固对泥岩弹模增强度最大,达到640%~733%;砂岩次之,为241%~300%;灰岩最小,为146%~216%;受开采影响,不同岩性的岩体弹模损伤度差异不大,为21%~35%。研究成果将注浆和开采对岩体力学强度的影响细化到主要岩性,对具体岩性的影响提升为定量。这有助于全面认识注浆加固防治工作面底板突水的机理及定量分析其效果;有助于诸多防治水理论和方法在注浆加固工作面的应用。同时,形成了全过程中岩体弹模的现场定量观测方法,丰富了注浆加固效果检测手段,对制定注浆加固工程方案具有指导意义和实用价值。     

对松软底板破坏机理的浅析

通过对松软底板回采工作面的矿压观测,我们认为,管理好松软底板是确保正常生产条件的关键问题之一。为了进一步探索有效的控制方法,笔者就开滦范各庄矿第十一煤层回采工作面底板矿压显现情况,来浅析煤层底板岩体在初始原应力状态下,受采动影响而发生变形、破坏、膨胀的机理,并提出相应的管理措施。 一、概述 开滦范各庄矿第十一煤层底板多为粉砂岩,底板岩石单向抗压强度平均为206.8     

深部开采煤层底板采动变形破坏规律研究

针对某矿煤层埋藏深,受底板承压水威胁严重的问题,确定底板采动破坏的深度是实现对其深部开采的关键和前提。根据该矿1305工作面的水文地质条件、煤层力学性质以及顶底板岩层结构和性质,运用FLAC3D数值模拟方法研究煤矿深部开采过程中应力分布与塑性区分布特征,结合现场实测数据及煤层不同深度的超前段底板超声图像观测规律,得出该工作面采动煤层底板变形破坏的深度约为22 m。     

深部开采煤层底板采动变形破坏规律研究

针对某矿煤层埋藏深,受底板承压水威胁严重的问题,确定底板采动破坏的深度是实现对其深部开采的关键和前提。根据该矿1305工作面的水文地质条件、煤层力学性质以及顶底板岩层结构和性质,运用FLAC3 D数值模拟方法研究煤矿深部开采过程中应力分布与塑性区分布特征,结合现场实测数据及煤层不同深度的超前段底板超声图像观测规律,得出该工作面采动煤层底板变形破坏的深度约为22 m。     

煤层断层形成的岩性结构分析

为研究和评价煤层断层的形成及复杂程度，利用岩体力学的基本原理和方法，系统研究了煤层顶、底板岩性结构与煤层断层的关系.以新安矿为例，合理选择了岩石强度调整系数和岩层效应厚度，计算出岩层强度影响系数，指出该系数低值区为煤层断层相对发育区，煤层上下岩层效应厚度内的脆性和韧性岩层组合决定了煤层断层往往顶断底不断.煤层顶、底板一定层段内的煤岩层岩性结构（包括岩性、厚度及组合）决定了煤层断层的形成.     

特厚煤层采动底板变形破坏的数值模拟与实测对比

根据兖州某矿工作面煤层顶、底板岩层组合及结构性质特点,建立反映完整底板岩层组合的工程地质模型,通过FLAC3D数值模拟分析了煤层开采过程中底板应力及塑性区分布特征,得到了采动煤层底板变形破坏的深度。最后,结合现场该面煤层底板随不同深度钻孔内超声成像观测的变化规律,综合对比分析得出该面煤层底板破坏深度约为12 m。     

底板采动破坏深度的力学分析和数值仿真研究

针对煤层开采底板突水问题,确定底板采动破坏深度是评价底板突水的重要因素之一。根据某矿7501,7502工作面的采矿地质条件、煤层及顶底板岩层结构和力学性质,运用弹、塑性力学理论和数值模拟研究确定正常底板的采动破坏深度分别为10.28,12m;断层影响的底板采动破坏深度分别为19.73,22m。结果表明,断层影响的底板采动破坏深度约是正常底板的2倍。对比现场实测的底板破坏深度数据,证实所建立的力学解析式和数值计算模型是可行的。     

斜沟煤矿8号煤顶底板岩层工程地质特性研究

斜沟煤矿8号煤层为其主采煤层之一,以8号煤层开采18101工作面的煤顶底板岩层特征为例,对斜沟煤矿8号煤层顶底板岩层的工程地质特征进行了研究,斜沟煤矿8号煤顶板岩性结构以泥岩和砂岩为主,底板岩性结构由砂质泥岩和中粒砂岩组成,分别对其物理力学性质进行了测试,受沉积环境影响,不同地段顶底板岩性组成存在一定差异。这些研究为数值分析顶底板"三带"高度、提出"三带"高度的经验公式提供科学依据和实例验证。     

阿刀亥矿急倾斜煤层瓦斯赋存影响因素分析

针对阿刀亥矿在开采过程中相对瓦斯涌出量变化较大、分布极不均匀的特点,从煤的变质程度、地质构造、顶底板岩性、埋藏深度、煤层厚度和水文地质条件等方面对瓦斯赋存规律进行了系统的分析研究,结果表明阿刀亥矿开采煤层的瓦斯含量主要受煤的变质程度、顶底板岩厚、煤层埋藏深度、煤层厚度的影响,并给出相应的拟合方程,而褶皱、断层以及地下水活动对煤层的瓦斯赋存影响有限.     

贵州威宁疙瘩营勘查区工程地质类型分析

通过野外工程地质调查结合煤层及顶底板岩石性质的物理力学实验数据,对勘查区工程地质类型进行了初步分析。按工程地质岩组将区内煤系地层划分有松散岩、砂岩、砂岩与泥岩互层、石灰岩及火成岩类5类工程地质岩组;分析了岩体结构类型;重点阐述了煤层顶底板工程地质特性;指出了煤矿开采过程中可能发生的工程地质问题,并提出了合理意见。