深井综放开采覆岩微震事件与支承压力关系研究

采用微震监测技术,结合采矿理论,分析了综采采场岩层破裂高度与上覆岩层运动、上覆岩层运动与支承压力、微震事件数量与支承压力之间的关系,并通过有限差分数值模拟进行对比。研究结果表明:工作面周期来压步距为36.3~38.7 m,平均为37.6 m;高位顶板来压步距为50.4~64.8 m,平均为57.6 m;最大的断裂高度为82.5 m,直接顶、基本顶、高位顶板分别为20、30、30 m。     

非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱变形机理

为了掌握非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱变形机理,采用矿用钻孔窥视仪对非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱进行了钻孔摄像观测,提出了"基本测量尺度-破碎等级逐级评判"钻孔裂隙统计方法,研究分析了裂隙分布规律。研究表明:1)非充分稳定覆岩条件下综放沿空掘巷窄煤柱裂隙多以径向裂隙及离层形式存在,异常破碎带主要出现在煤柱两端,煤柱中部多存在间隔分布的径向裂隙,微小裂隙几乎全部存在于煤柱中部。2)按照破碎程度的不同,窄煤柱可分为3个区域,即近巷破碎区A、中部稳定区B和沿空破碎区C。B区更靠近C区,整体区域分布表现出几何上的不对称性。3)控制该类煤柱变形的基本思路是控制基本顶断裂后关键块的回转和滑移,提出了"控回转、重锚固、强限制"内外联合控制方法。     

庞庞塔矿综放沿空巷道煤柱应力分布与变形特征研究

以庞庞塔矿综放沿空巷道为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟的方法,分析了综放面沿空巷道基本顶岩层破断机制,指出单一采动和重复采动工作面基本顶破断机制的差异性和相关性,研究了不同煤柱宽度下综放沿空巷道煤柱应力分布与变形特征,研究表明,一定范围内增加煤柱宽度可有效改善煤柱承载性能,减小沿空巷道变形,当煤柱宽度一定时,煤柱具备一定的承载能力,在上工作面侧向支承压力的作用下,煤柱整体向沿空巷道移动,造成沿空巷道煤柱帮变形量加大,据此确定了庞庞塔矿10#煤层工作面煤柱宽度为8～10m,为后期矿井煤柱宽度和支护技术的确定提供参考。     

综放工作面沿空巷道小煤柱宽度分析

采用离散元数值计算对综放面侧向支承压力进行研究,得出压力分布规律及巷道布置的合理位置。通过理论计算得出煤柱塑性区宽度,进而确定出沿空巷道小煤柱的合理宽度,并对巷道的稳定性进行计算分析。结合工程实践,表明此方法确定的煤柱尺寸科学可靠,为综放工作面沿空巷道布置提供了科学依据。     

大型综放工作面沿空巷道窄煤柱合理宽度确定

沿空巷道煤柱破坏失稳是典型的不连续现象。在煤柱系统力学简化模型基础上,应用突变理论方法得出了煤柱系统的尖点突变模型,进而推出了煤柱失稳破坏的临界宽度理论公式。研究结果表明:煤柱临界宽度与埋深、煤柱高度、巷道宽度、应力集中系数、侧压系数、煤层界面内摩擦角和黏聚力及煤帮支护阻力等因素密切相关。在煤柱临界失稳宽度的基础上,引入安全系数来确定窄煤柱的合理宽度。最后,经过工程实例应用,验证了该研究手段的可行性。     

综放工作面覆岩结构型式及矿压显现

本文依据现场实测、相似模拟实验和有限元分析结果，初步建立了综放采场的上覆岩层结构模型，可以较好地解释不同开采条件下放顶煤工作面的某些矿山压力现象，并据此对徐州三河尖煤矿７１３１综放面的顶板活动及矿压显现进行了预测预报，取得了满意的效果。     

综放窄煤柱沿空掘巷技术研究与应用

为提高综放开采煤炭采出率,以2103综放面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验的方法,分析了综放窄煤柱沿空巷道覆岩活动规律与稳定性。基于此,确定了合理的窄煤柱宽度,开发了综放窄煤柱沿空掘巷支护技术,现场应用结果证明了综放窄煤柱沿空掘巷技术的优越性和可靠性。     

覆岩结构对冲击矿压的影响及其微震监测

为了研究覆岩结构对冲击矿压的影响,以关键层理论为基础对某煤矿上覆岩层结构进行了划分,并利用微震监测技术对巨厚上覆岩层破断规律进行了分析,研究结果认为对上覆岩层可根据岩性、厚度不同划分成不同级别的关键层结构,这些结构初次破断形成的"O-X"型破断结构有主亚之分.大尺度的覆岩结构在破断过程中释放巨大能量形成矿震,是冲击矿压...     

综放工作面覆岩结构型式及矿压显现

本文依据现场实测、相似模拟实验和有限元分析结果，初步建立了综放采场的上覆岩层结构模型，可以较好地解释不同开采条件下放顶煤工作面的某些矿山压力现象，并据此对徐州三河尖煤矿７１３１综放面的顶板活动及矿压显现进行了预测预报，取得了满意的效果。     

综放沿空巷道小煤柱合理宽度的确定

针对综放沿空巷道小煤柱合理宽度确定的难题,提出了现场实测、计算机数值模拟以及理论计算相结合确定小煤柱合理宽度的方法。工程实践表明,该方法确定的煤柱尺寸合理、可靠,为综放回采巷道的合理布置及护巷煤柱参数的合理确定提供了科学依据。     

覆岩破坏规律与综小防水煤柱机理

本文主要阐述了潘射矿区覆岩破坏规律及缩小防水煤柱机理。通过分析冒落孔资料，得到覆岩破坏高度和有杭，顶板岩性结构，原生裂隙，时间等的关系，提出潘谢矿区提高回采上限的对策。     

基于微震监测的双系煤层开采覆岩运动与矿压显现关系

以大同矿区双系煤层开采为研究背景,基于高精度微地震监测技术,研究石炭系特厚煤层8104综放工作面开采过程中上部侏罗系煤层群复杂采空区影响下微震事件时空演化特征,得到双系煤层影响下覆岩运动与矿压显现的关系。结果表明:8104工作面接近和进入上部侏罗系煤层采空区对应区域,8104工作面覆岩运动加剧,侏罗系煤层的开采是工作面覆岩运动加剧的主要原因;侏罗系煤柱重叠区域微震事件密集分布,在工作面的开采扰动和重叠煤柱应力传递的共同作用下,微震总能量和能量大于10~5J的震动次数均处于较高数值,覆岩运动更加剧烈。临近采空区对8104工作面的强烈覆岩运动起到了关键作用,在临近采空区和侏罗系覆岩共同作用下,工作面超前微震事件集中,矿压显现剧烈。工作面开采扰动、临近采空区覆岩运动和侏罗系重叠煤柱的耦合作用,是石炭系综放工作面矿压显现剧烈的根本原因。     

综放工作面覆岩采动破坏规律与充水特征分析

沙曲煤矿山西组煤层开采过程中,煤层顶底板砂岩含水层构成煤层开采时的直接充水含水层.这是沙曲煤矿山西组煤炭资源综放开采必须关注的一个问题.并且煤层上覆岩层由裂隙砂岩、泥岩和煤系共同构成,此类复合结构覆岩的工程地质性质和覆岩破坏特性不同,可能成为煤矿开采水害预防和地表塌陷离层注浆治理的有利条件,也可能会对开采造成安全问题.综合分析了沙曲煤矿山西组煤层剖面、平面和水力内边界的水文地质特征,通过GIS多因素拟合建立了煤层开采覆岩破坏"两带"高度的预计模型,在对山西组4#、5#煤层开采矿井充水条件研究的基础上,分析了充水水源和充水通道,并对煤层安全开采影响程度进行了评价,并针对性地提出了相应的防治水措施.     

综放工作面沿空侧巷道煤柱宽度优化

以山西晋城煤业集团某矿北翼二采区N2102回风平巷为工程背景,基于原有留设煤柱宽度20 m条件下,沿空侧巷道受邻近工作面回采扰动影响围岩的变形破坏特征,通过现场钻孔窥视及理论计算分析,确定了覆岩侧方位断裂线位置位于煤柱体上方靠近煤柱帮侧。通过FLAC3D数值软件对4种不同煤柱宽度的应力-塑性区分布情况进行了模拟。模拟结果表明,留设5 m宽的小煤柱做为N2103工作面沿空侧的护巷煤柱效果最佳。对于N2102回风平巷,通过非对称性的优化补强支护,提高对巷道围岩的控制效果。     

综放开采端头局部充填覆岩移动规律模拟研究

为研究新型综放开采端头局部充填技术开采过程中覆岩移动规律,以陕西旬邑青岗坪42105工作面为工程背景,采用数值模拟分析方法,模拟分析两端头分别充填5 m、10 m、20 m充填体宽度条件下覆岩运移规律,得出随着端头充填宽度的不断增加,充填区域占工作面全长的比例不断增加,充填部分形成的应力拱范围不断扩大;当各端头充填宽度较小时,垮落区所形成的应力拱占主导地位,覆岩拱壳发育较高。     

综放工作面煤柱尺寸对覆岩运移规律的影响研究

针对江仓娘姆特矿地表覆盖多年冻土层的具体地质条件,通过相似模拟和数值模拟的方法研究了区段煤柱尺寸对煤层覆岩垮落特征和地表多年冻土层变形破坏规律的影响。研究结果表明:煤柱宽度对工作面局部覆岩垮落高度和结构特征均存在一定的影响,但是对覆岩垮落高度的影响不大。随着煤柱宽度增加,地表冻土层的竖直位移量逐渐减小,但水平位移变化不大,冻土层与覆岩之间的离层现象逐渐消失。     

厚煤层综放沿空掘巷围岩变形机理研究

为了探究东周窑矿宽煤柱巷道围岩变形机理,通过现场观测、理论分析现有宽煤柱条件下下侧向高支承压力对巷道围岩的影响和采动应力叠加的影响,理论计算了合理煤柱宽度为6 m,提出了相应的支护措施,并在现场取得了良好的应用.结果表明:采用窄煤柱沿空掘巷后,相邻工作面开采期间巷道围岩最大变形量为127 mm,围岩控制效果良好.     

综放开采覆岩结构破坏与裂隙演化的数值分析

为了研究五阳煤矿综放开采条件下的覆岩与地表移动、变形和破坏规律,在现场地表观测的基础上,将地表变形看作是一个采空区上方岩体不断破碎断裂发展的过程,运用离散元软件建立了一个非连续介质模型,从岩体内部结构演化角度研究了开采模式和开采速率对覆岩结构演化及地表变形的影响规律.模拟结果与现场观测基本一致,研究表明开采速度提高主要引起开采过程中顶板结构面发育不充分,覆岩整体承载能力降低,地表变形速率增加,对地表建筑物危害加大.采高的增加则会使覆岩结构发育范围和程度明显增大,地表变形更剧烈,范围更广.     

综放工作面沿空侧煤柱合理宽度留设研究

以夏店煤矿地质条件为基础,对3107综放工作面沿空侧煤柱内应力分布特征进行了研究,并对煤柱合理留设宽度进行了确定。理论计算3107综放面煤柱宽度应在23.55～27.97 m范围内,通过数值模拟分析,确定煤柱留设宽度可取计算所得宽度的下限。综合考虑安全、经济等因素,最终确定3107综放面沿空侧的煤柱宽度为25 m。煤柱宽度比按工程经验留设的宽度减少了10 m,不仅提高了煤炭资源的采出率,而且可大大提升矿井的经济效益。