近距离煤层采场过上覆T形煤柱矿压显现规律

为对大柳塔煤矿21306工作面过上覆T形交叉煤柱矿压显现规律进行分析,运用理论分析和FLAC3D数值模拟,从煤柱内应力分布角度对T形煤柱的作用机理进行了分析。结果表明,上覆走向煤柱区下的工作面来压呈现对称性分布,且支架载荷普遍大于采空区下对应支架;上覆倾向煤柱区下的工作面推进过程中,分别在进入倾向煤柱、煤柱正下方以及出倾向煤柱呈现出3阶段不同的来压特征。上覆倾向煤柱对采场矿压影响明显大于走向煤柱,因走向煤柱与倾向煤柱的影响作用叠加,T形煤柱交叉区对工作面来压的影响程度则介于两者之间。煤柱上的集中应力分布是造成走向煤柱区以及进入倾向煤柱阶段采场矿压显现规律不同于其他区域的原因,而对于出倾向煤柱阶段工作面的动载矿压则是由于煤柱上方不稳定的关键块体结构的相对旋转运动造成的。     

浅埋近距离煤层出煤柱开采压架防治对策

针对浅埋近距离煤层工作面在推出上覆遗留煤柱过程中普遍出现的压架灾害,采用理论分析和模拟实验,结合压架发生的机理,提出了相应的防治对策。结果表明：出煤柱开采时,煤柱上方2关键块体形成的三铰式结构是不稳定的,该结构的相对回转运动会造成煤层间关键层断裂结构的载荷过大而失稳,最终引起工作面的压架。因此,控制关键块体的回转运动是防治压架的关键。据此提出了以促使关键块体提前回转、阻止和破坏其回转3个方面为思路的压架灾害防治措施,各措施的防治效果得到了相似材料模拟实验的验证,现场应用效果显著。     

浅埋综采面高速推进对周期来压特征的影响

以活鸡兔井为工程背景,通过实测和理论分析就浅埋综采面高速推进对周期来压特征的影响规律进行了深入研究.结果表明:在高速推进情况下(推进速度一般大于10m/d),工作面周期来压持续长度显著增加,而周期来压步距、支架载荷和动载系数的变化相对较小.推进速度差异引起周期来压特征发生变化的实质是围岩变形破坏特征时间效应的体现.工作面高速推进时,直接顶由于推进速度较快垮落不充分,老顶在破断回转过程中需要更大的回转量才能触矸稳定,这是导致来压持续长度明显增加的重要原因.将推进速度对周期来压特征的影响规律运用到了神东矿区双回撤通道综采面末采段的让压开采实践中,指导了活鸡兔井21306综采面的安全回撤.     

大柳塔煤矿矿井水资源化利用技术

神东矿区大柳塔煤矿以采空区矸石作为过滤、净化污水的载体,将井下排水直接注入采空区进行净化处理后供井下工作面生产及地面的生产、生活使用.此矿井水综合循环利用保水开采技术创造了神东矿区首个邻近煤层钻孔自流供水系统以及采空区自流泄放排水系统,实现了供、排水的自流化.通过制定专项的水质保证措施,采空区净化后的水质指标均达到了G...     

基于关键层位置的敏东一矿导水断裂带高度预测

针对敏东一矿首采盘区顶板富水条件下的水害防治难题,根据收集到的地质钻孔柱状资料数据,采用“基于关键层位置的导水断裂带高度预计方法”,对首采盘区01~04工作面的导水断裂带发育高度进行了预计,结果分别为82.80、83.06、45.65、61.10 m。同时,利用导水裂隙发育的钻孔工程探测对02工作面预计结果进行了验证,证实了理论预计结果的准确性。     

西部缺水矿区地下水库保水的库容研究

利用井下采空区进行水源蓄存和循环利用的地下水库技术是实现西部矿区保水采煤的有效措施,研究确定采空区的合理储水容量对于地下水库技术的安全高效实施至关重要。综合采用理论分析、模拟实验与现场实测等手段,就地下水库储水容量计算、以及极限库容与合理库容的确定等问题进行了研究,结果表明：地下水库的储水容量即为储水范围内覆岩垮落带破碎岩块间自由空隙量与裂隙带断裂岩层离层裂隙量的总和;基于覆岩垮落带类抛物空间形态模型的构建,得到了考虑煤层倾角条件下垮落带岩体空隙量的计算公式;利用覆岩采动裂隙分布的“O”形圈理论模型,获得了覆岩各层关键层底界面及相邻关键层间断裂岩层的离层空隙量确定方法;由此根据储水水位在覆岩垮裂带内的不同位置,建立了地下水库储水容量的数学表达式,形成了地下水库极限库容与合理库容的确定方法,指导了李家壕煤矿地下水库工程实践。     

井下液压支架活柱行程动态监测系统设计

针对现有液压支架活柱行程测量技术精度低、成本高且起不到预防顶板事故的作用等问题,提出了基于ZigBee技术的井下液压支架活柱行程动态监测系统设计方案。该系统通过位移传感器定时采集活柱行程数据,并通过ZigBee网络将数据发送给协调器节点;协调器节点通过CAN总线及以太网将数据传送到井上服务器,从而实现对井下液压支架活柱行程的实时监测功能。测试结果表明,该系统测量精度为1mm,误差为2mm,达到了预期效果。     

关键层结构提前滑落失稳对浅埋近距离煤层出煤柱压架灾害的影响

针对神东矿区浅埋近距离下部煤层工作面出煤柱时频繁发生的压架灾害问题,综合采用理论分析、模拟实验与现场实测,从煤柱边界上方关键层结构稳定性角度,阐述了该结构在下部煤层工作面出煤柱前预先发生滑落失稳对压架灾害的影响规律。结果表明:下部煤层工作面出煤柱开采过程中,煤柱上方关键层破断后与采空区一侧已断块体形成的三铰式结构是不稳定的,它的相对回转运动向下传递的过大载荷是引发压架灾害的根源;若采空区一侧已断块体提前发生滑落失稳,则下部煤层工作面出煤柱等效于采空区下的重复开采,煤柱上方关键层破断后将无法与采空区一侧已断块体发生同步的相对回转,从而可有效减缓煤层间岩层的负载,最终对压架灾害发挥明显的削弱作用;据此提出了对煤柱上方关键层铰接结构提前实施爆破强放的防治对策,其有效性得到了模拟实验和开采实践的验证。     

酸性水对含铁破碎岩体降渗特性的实验研究

针对采动破坏岩体在某些水、岩化学环境下常易出现水渗流能力降低的自修复现象,以含铁质矿物的砂质泥岩破碎岩样为研究对象,就酸性水溶液浸泡与过流过程中岩样的降渗过程及其产生机理开展了实验探索与理论研究。结果表明:酸性水对含铁破碎岩样的降渗现象除了与传统认识的黏土矿物遇水膨胀作用有关外,还与水、岩离子交换化学反应形成的铁质沉淀物和次生矿物对渗流通道的封堵作用密切相关;且随着实验过程中水溶液逐步由酸性向中性转变,破碎岩样的降渗趋势也呈现一定的分区特征。在水溶液pH值较低的初期阶段,岩石矿物受溶解、溶蚀作用显著,长石等铝硅酸盐矿物与H+发生离子交换生成次生高岭石、绢云母、石英等矿物,引起岩样渗透率小幅下降,并促使水溶液pH值逐步升高;由此,绿泥石、伊利石等矿物中析出的Fe2+氧化生成Fe(OH)3化学沉淀的进程大幅提高,引起实验中期岩样渗透率呈快速下降趋势;说明铁质沉淀物对破碎岩样的封堵降渗作用明显强于次生矿物。当水溶液的溶解、溶蚀作用因其pH值升高而快速衰减时,铁质沉淀物与次生矿物的生成进程也随之降低,水溶液对岩样的降渗作用随即进入尾声。研究结果为“人工调节地下水、岩化学环境促进破坏岩体修复”的保水对策制定形成了重要启示,可为煤炭开采水资源保护与生态修复等提供理论参考。