采空区下近距离煤层巷道围岩稳定性分析及控制

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLAC 3D软件建模分析及现场应用实践等方法,对近距离特厚煤层开采条件下工作面采空区覆岩运动及顶板应力变化规律进行了研究分析。结果表明,上部2号已开采煤层覆岩关键层岩体发生断裂对下部3-5号煤层工作面来压强度影响巨大,容易引发工作面采空区顶板大面积来压。据此提出优化30501工作面巷道布置,将原回风巷向内侧偏移25.4 m,工作面倾斜长由原来的180 m缩短为154.6 m,从而减小上部煤层工作面留设的区段煤柱应力影响范围,同时通过优化工作面开采工艺、合理确定工作面三机设备选型和端头及超前支护方案。现场应用结果表明,工作面在掘进和回采过程中矿压显现程度及次数明显降低和减少,未发生过顶板、瓦斯等大型事故,实现了安全高效回采。     

煤矿封闭不良钻孔评价与综合处理技术

煤矿井田范围内都不同程度地存在封闭不良钻孔,为防止在开采过程中,封闭不良钻孔成为矿井充水通道,造成矿井突水,提出了如何评价煤矿封闭不良钻孔,通过分析矿井水文地质条件,针对不同的封闭不良钻孔情况,系统地提出了一套综合处理措施,有效地解决封闭不良钻孔的水害防治问题,技术具有一定的参考价值和指导意义。     

煤矿坑道钻探塌孔原因分析及防治

文章对钻探塌孔原因进行了分析,并总结了日常钻探工作中一些防治钻孔塌孔行之有效的方法与措施,并率先提出了应用三棱钻杆来解决煤矿防治水钻孔塌孔问题,通过采取多种塌孔防治措施,大大提高了钻进施工效率。     

不同pH值水溶液浸润煤样强度-分形模型与抗拉试验解析

不同pH值水溶液浸润煤体受应力集中扰动后强度、变形与裂隙发展复杂.文中分析了不同pH值水溶液浸润煤样裂隙扩展特征,建立了基于破坏应力比浸润煤样分形维数求解模型与分形维数-抗拉强度回归方程,分析了不同pH值水溶液浸润煤样循环加载不同应力比下应力-应变特征与梯度加载破裂失稳机制,对比了分形维数-抗拉强度理论模型、线性回归与二值处理吻合性,预测了浸润煤样破坏瞬间分形维数.结果表明：分形维数可以刻画浸润煤样力学行为,建立了基于尺度比、应力比的抗拉煤(岩)样表面分形维数求解方程,推导出了分形维数-抗拉强度回归模型;无浸润煤样循环加载均值抗拉强度、峰值应变相比单轴无循环分别提升了1.13与1.36倍,不同pH值水溶液浸润煤样加载循环次数(抗拉强度)由多(高)到少(低)表现为pH=7>pH=11>pH=3;应力水平梯度越多,同级应力水平梯级应变增量越小,无浸润煤样抗拉强度是pH=7、pH=11与pH=3水溶液浸润煤样的1.26,1.32与1.85倍,抗拉强度与峰值应变特征均表现为无浸润、中性、碱性、酸性依次减小;煤样破坏形态表现为单一主控面拉伸劈裂失稳、多面无序拉剪失稳与近“X”型(或单...     

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。     

三软煤层工作面瓦斯涌出规律及综合治理技术

郭村煤矿为"三软"低透气性煤层高瓦斯矿井,通过对工作面的不同瓦斯涌出源状况和瓦斯浓度分布规律进行分析,掌握回采工作面瓦斯涌出的状况及随时空的变化规律,据实测数据得知,落煤及煤壁瓦斯涌出占工作面瓦斯涌出的66%,采空区瓦斯涌出占39%。根据瓦斯涌出情况,采用顺层钻孔、煤墙浅孔、上隅角埋管、高位抽放孔等瓦斯综合抽放措施,有效解决了工作面的瓦斯问题。     

不同地质断层性质判别关联分析与伪变特征

在地质勘测中，正逆断层通常可通过断层面上下盘的相对运动关系或断层附近岩体拉挤特征进行判定，正常认知2种判定方法具有相关性。通过对现场地质断层的揭露，分析了上下盘判定地质正逆断层与构造应力作用判定的相关性，探析了上下盘判定正逆断层与构造应力判定不符的地质构造原因及相关适用条件，提出了多重地质构造运动造成断层性质伪变条件与伪变特征。研究表明：复杂构造运动后岩层上下盘判定逆断层交界面存在岩体宽大张裂隙现象（构造应力判定正断层），不具有通过构造应力判定的逆断层（挤压破碎、揉皱、磨圆等）特征；上下盘判定与构造应力判定在第2、第4象限内不具有相关性，高角度断层易逆向进入第2象限发生伪变，低角度断层则易顺向进入第4象限发生伪变，此2种情况称为正（逆）断层伪变，断面伪变的临界角度分别为β=0°与90°；由于多重地质构造运动的复杂性，断层伪变主要是断层面在二次构造运动中倾斜角度变化决定，进而给出伪变断层形成条件与表示形式，指导了现场地质断层性质的正确判定。     

三软条件下矿压规律及顶底板特征研究

郭村煤矿对1204工作面顶板活动规律进行了研究。研究表明:1204工作面周期来压规律不明显,工作面前方20m以内的回采巷道受超前支承压力影响,超前支承压力峰值区在工作面前0~8m,工作面初撑力普遍较小,工作面老顶属于I级顶板老顶来压不明显,直接顶为Ib类不稳定顶板。     

复杂散体状顶板回采巷道围岩注浆改性控制分析

复杂散体状顶板巷道围岩破坏严重,变形量大,支护困难。通过对复杂散体状顶板巷道围岩变形破坏特征与失稳原因分析,研究了不同配比似膏体注浆材料的浆液密度、析水率、流动度特征,探明了不同水灰比、粉煤灰掺量对似膏体注浆材料强度的影响机制,确定了似膏体注浆材料优化配比与注浆加固支护方案。结果表明:复杂散体状顶板巷道围岩表现为顶板破坏严重呈网兜状下沉,高低帮呈整体“凹”型膨胀变形;散块体、弱胶结、高应力、软煤体、支护失效是巷道围岩失稳的主要原因;随着水灰比、粉煤灰掺量增大,浆液析水率与流动度呈增加趋势、浆液密度则呈降低趋势,水灰比对浆液流动度影响大于粉煤灰掺量;浆液结石体破坏强度随着水灰比与粉煤灰掺量的提高分别表现为加速衰减姿态与急剧下降—缓慢增加—缓慢下降趋势;似膏体注浆材料优化配比的水灰比与粉煤灰掺量分别为0.6∶1与80%;采用锚杆(索)+似膏体注浆控制技术方案30 d后,顶板最大下沉量小于80 mm,两帮最大收敛量小于70 mm,巷道围岩稳定性较好。