薄基岩工作面上覆风氧化带地面预注浆改性技术工程实践

针对顾北矿南二采区1512(3)工作面厚松散含水层下薄基岩开采难题,采用相似材料物理模拟、数值计算及理论分析等方法研究了松散含水层载荷传递作用下不同结构覆岩的运动规律,提出并结合现场实施了风氧化带整体注浆改性技术方案,提高了风化岩层的抗拉能力及内聚力,将风氧化带由载荷层变为具有承载作用的高位关键层,通过对工作面回采期间顶板岩层稳定性及矿压显现特点的分析,证明薄基岩工作面上覆风氧化带地面预注浆改性技术很好地保证了工作面的安全生产。     

近风氧化带薄基岩综采工作面对接技术

在近风氧化带薄基岩特殊地质条件下,以巷道中线控制的传统对接技术已不再适用。针对新桥煤矿2108综采工作面2次对接,分别采用刮板输送机定位控制以及液压支架定位控制2种不同的对接方案,使综采工作面成功完成2次对接,确保工作面能够连续安全高效生产。以工作面2次对接前的实际生产条件为基础,合理确定了2种相应的对接方案,同时详细介绍了对接施工流程,总结出对接中存在的突出问题以及解决方法,为类似条件的综采工作面对接提供了实践经验。     

基岩风氧化带隔水性研究

分析了煤矿风氧化带岩石的成份;测试了风化带基岩力學性质;并结合工作面实测资料,得出皖北矿务局百善煤矿基岩风氧化带具有隔水的特性.该结论在多个工作面的开采实践中均得到验证.它对于提高回采上限有重要的指导意义.     

覆岩离层注浆充填加固技术研究与实践

中煤华晋集团韩咀煤业有限公司受小窑破坏影响,巷道顶板围岩呈复合型状态,同时为了提高资源回收率,采用留设8 m小煤柱沿空掘巷方式布置32105工作面,为解决32105工作面辅运巷道沿空掘进期间顶板管理难题,对32105工作面辅运巷道实施覆岩离层注浆充填新技术。综合采用理论分析、现场测试、实验室试验等手段,分析了覆岩离层注浆充填技术原理和关键问题;测试了不同参数下矸石注浆充填材料的泌水特性和流动特性;设计了覆岩离层注浆充填系统,并进行工业性应用。实践证明：覆岩离层注浆是一种低成本高效的充填新技术,为类似煤矿控制顶板下沉、减少巷修工程提供了参考。     

浅埋薄基岩采场覆岩破断运移规律研究

结合凉水井矿42112工作面地质条件,利用UDEC数值模拟软件,研究了浅埋薄基岩采场初次来压和周期来压的全过程,通过矿压观测,得到浅埋薄基岩采场覆岩破断运移过程的一般规律及来压特点。研究表明:42112工作面初次来压步距约60 m,周期来压步距约15 m,来压强烈,矿压显现规律与普通采场存在较大差别。     

超高水材料覆岩离层及冒落裂隙带注浆充填技术

为了解决传统覆岩离层注浆减沉技术实施后离层区内大量承压可流动水体所带来的问题,结合超高水材料基本性能,以岩层控制的关键层理论为指导,提出了超高水材料覆岩离层及冒落裂隙带注浆充填技术。该技术将超高水材料浆液充满关键层下的离层空间、冒落带垮落矸石间缝隙以及裂缝带裂隙,凝固后的充填体控制上覆岩活动。根据以往覆岩离层注浆实践结果及超高水材料注浆充填技术在假想工作面的应用可知:超高水材料覆岩离层及冒落裂隙带注浆充填的减沉率在80%～90%,有助实现"三下"压煤开采的高产高效。     

地面L型定向分支孔注浆加固煤层顶板厚风氧化带技术研究

针对薄基岩、厚风氧化带下综采工作面顶板压力大,易形成出水、压架事故的工程问题,采用一种新型L型定向分支孔结构对顶板厚风氧化带进行了地面预注浆,设计了合理的注浆参数和施工技术措施。工程实践结果表明：采用地面多渗透源的注浆方式加固顶板风氧化带,注浆压力大,改善了上覆围岩结构的力学行为,封堵了砂岩裂隙水和上部含水层的导水通道,配套高强液压支架,实现了安全回采,为同类地质条件下工作面开采提供了一种新的技术途径。     

风氧化带下综采面加固技术与装运系统研究

本文以西曲矿风氧化带下28406工作面为工程背景,通过采用固安特注浆加固技术,有效解决了工作面煤层顶板破破碎,煤体松软,片帮、冒顶严重,实现了工作面的正常生产。并对煤与矸渣分装分运系统进行整体设计,具有简洁,安装、改造方便的特点,可有效解决黄泥对运输、煤炭洗选等系统的影响。     

3116工作面覆岩运动规律及离层充填注浆技术研究

为防止3116工作面回采对地表建筑物的损坏,采用UDEC数值模拟软件进行覆岩运动规律的分析,结合离层充填注浆技术,进行注浆方案的设计.设计注浆孔孔底与煤层间距86 m,注浆终孔压力为3.4～6 MPa,布置注浆孔9个,并在注浆方案实施后进行地面沉降量监测分析.结果表明:离层充填注浆方案实施后,建筑物围墙最大下沉量为30...     

Deformation of mining caving zone grouting compound rock under overlying strata pressure

To solve the problem of surface subsidence caused by mining, the main method is to reasonably process coal mining space. “Mining caving zone high-pressure grouting pulverized coal ash hydromass controlling roof and overlying strata movement” technology is one of processing methods. After grouting pulverized coal ash hydromass in mining caving zone, formed one kind of special material which is used to support roof and effectively control the subsidence of overlying strata. For the accurate calculation of roof mining subsidence at grouting state, based on the characteristics of such materials, established its constitutive equation based on certain assumptions, gave deformation calculation method when the compound rock supports overlying strata, lay foundation for the actual calculation of subsidence of overlying strata after grouting and the promotion of mining caving zone grouting technology.     

厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析

在厚松散含水层下采煤时,由于含水层可传递上覆表土层的载荷,导致工作面容易产生溃砂、突水事故.为了避免在回采过程中发生溃砂、突水事故,结合朱仙庄煤矿864工作面的实际条件,建立复合隔水关键层的力学模型,采用数值模拟对厚松散含水层下特厚煤层分别在上分层2.5,3.0,3.5,4.O m综采、下分层6.5,6.O,5.5,5.0 m综放和一次性全厚放顶煤进行开采,确定安全开采的方案.研究结果表明:在上分层为3 m下分层6综放时,裂缝带发育的高度最低、覆岩破坏的最终形态最缓和,在工作面回采过程中最为安全.     

厚松散层覆岩移动机理及“类双曲线”模型

现场大量工程实践表明厚松散层移动与常规基岩移动有所差异。目前岩层移动规律的研究主要侧重在两方面:一方面是采场岩层控制主要研究煤层附近顶板基岩的破断和移动规律,另一方面是地测工程主要研究地表松散层的沉降规律。将这两者有机相联,希望能更精准反映基岩和松散层的整体变形及移动规律。基于基岩初次断裂和周期断裂力学模型,获得了主拉应力的分布规律和破断迹线,揭示了基岩的倒漏斗型破断机理;结合概率积分法和剪切滑移理论分析了厚松散层的漏斗型移动机理。由此认为厚松散层覆岩的整体移动呈现"类双曲线"特征,并建立了岩层整体移动的"类双曲线"模型,可更好的预测地表沉陷范围。运用改进的采矿不连续变形分析程序MDDA模拟获得了厚松散层覆岩"类双曲线"型破断运移规律,一定程度上验证了理论模型的合理性。     

大埋深煤岩层风氧化带发育机理及其对开采影响的分析

为了消除或减弱风氧化带对煤矿安全生产的影响,以山西西山煤田西曲煤矿、河东煤田晋邦德煤矿和晟聚煤矿、霍西煤田光道煤矿为例,研究了大埋深太原组煤岩层中陷落柱、煤层顶板基岩及断层附近风氧化带的地质特征,从地质构造、水循环、水化学、煤岩层结构特征等方面分析大埋深风氧化带发育机理,并调查了深部风氧化带对矿井开采的影响,提出了针对性的防治措施,为煤矿安全生产提供了指导。     

综放工作面过断层构造带注浆加固技术应用

针对宝雨山煤矿12141工作面过断层构造带回采期间,工作面出现顶煤松散破碎、煤墙片帮严重,工作面支护难度大,顶板维护管理困难等问题,根据煤体注浆加固技术机理,提出超前在工作面上下巷道超前切眼向断层破碎带影响范围内的煤体中施工注浆钻孔,向钻孔内灌注注浆液对煤体进行超前注浆加固的技术方案,同时根据注浆孔的位置、深度、角度等参数的不同,提出了4种注浆孔布置设计方案。通过对4种方案进行分析比较后,选取了混合布置注浆孔的方式对顶部煤层进行注浆加固,结合现场实际情况,合理了设计注浆孔参数和施工方案。现场实践和观测结果表明,对破碎的煤体提前进行注浆加固以后,提高了煤岩体的完整性和稳定性,增强了煤岩体的抗拉和抗压强度,提高了煤岩体承压能力,工作面煤墙和顶板得到有效控制,确保了工作面安全正常回采。该技术方案的提出为类似地质条件下工作面过构造带提供了参考。     

巨厚火成岩下采动覆岩应力场-裂隙场耦合演化机制

针对杨柳煤矿主采10煤层诱导上覆巨厚火成岩运移破断引发剧烈地表沉陷、瓦斯喷井以及工作面压架等动力灾害的难题,基于巨厚火成岩破断特征,采用物理模拟、数值模拟与理论分析相结合的方法研究了巨厚火成岩下覆岩裂隙发育规律与采动应力分布规律,得到火成岩破断前后裂隙发育高度、支承压力峰值和应力集中区最大高度等指标随工作面推进的变化特征,从而揭示了巨厚火成岩下采动应力场-裂隙场耦合演化致灾机制,即煤层采动→应力重新分布→应力集中→裂隙发育→覆岩破断→应力转移→裂隙扩展→"弧形"离层→火成岩破断→动力灾害。从控制应力集中与裂隙发育两方面提出了"采空区充填技术—离层注浆充填技术—保护层开采技术"的防灾技术体系。     

可拓评判方法在厚松散层薄基岩下煤层安全开采分类中的应用

应用可拓评判方法与钻孔实测资料相结合,在物元理论、可拓集合论和关联函数运算的基础上,建立了厚松散含水层薄基岩下煤层安全开采等级评价的物元模型。选取松散层底部含水层单位涌水量、底部黏土层厚度、覆岩厚度、导水断裂带高度为评价模型的关键因素,对某矿六采区南部松散含水层薄基岩下煤层安全开采区域应用可拓理论分类界定了安全开采区域。实际开采证实了该采区水体下开采安全等级划分的可靠性。     

工作面上覆岩冒落导水裂隙两带高度的确定

为了确定工作面上覆岩层冒落带和导水裂隙带的高度,更好的指导矿井防水煤柱的留设,保证矿井安全生产,实验首先运用相似模拟理论将三维问题转化为二维平面模型,通过模拟实际开采过程,确定两带高度,并运用FLAC数值模拟软件建立莫尔库仑塑性模型,模拟顶板应力变化,同时结合经验公式对覆岩两带高度进行计算,最终综合比较得出:针对正行矿1206(1)工作面14煤上覆岩冒落带最大高度为18.5m,导水裂隙带最大高度为58.0m.     

含夹矸厚煤层大采高仰采煤壁破坏机理与注浆加固技术

详细分析了煤壁破坏的一般机理,结合邢台东庞矿2612大采高工作面实际,总结了煤壁破坏的主要形式,建立了大采高仰采工作面含有夹矸煤层煤壁破坏的力学模型,得出了顶板压力、夹矸厚度、仰采角度、煤体内聚力等对煤壁稳定性有较大影响,其中缓解煤壁的顶板压力是防止煤壁破坏的最有效措施。通过理论分析、UDEC数值模拟等研究了夹矸煤层煤壁注浆加固的合理钻孔位置和参数,得出最佳的布孔位置是注浆孔要和煤壁破坏的起坏点位置一致。同时介绍了2612大采高工作面实际的煤壁注浆工艺和实施效果。     

巴拉素井田煤层富水机理与注浆堵水技术

陕北侏罗纪煤田榆横矿区(北区)是我国重要的煤炭生产基地,区内大型矿井分布较多,煤层埋藏相对较深,在采掘过程中发现有富水煤层问题。为研究区内煤层富水机理及采掘过程中的水害问题,以巴拉素煤矿2号富水煤层注浆堵水治理工程为例,通过对水文地质条件和地下含水层之间水力联系情况分析,查明了区内各含水层水文地质特征及类型,确定了2号煤层水为立井井筒过煤层段的主要充水水源,并提出了富水煤层注浆治理保障新技术。通过抽水试验、水化学测试,发现区内地下水含水层主要为第四系松散层潜水含水层、白垩系下统洛河组孔隙-裂隙含水层、侏罗系中统直罗组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤顶板延安组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤层含水层等。第四系松散潜水含水层和白垩系洛河组孔隙裂隙含水层之间水力联系密切,其他含水层之间均未发现水力联系。根据现场实际及多次实践,确定以"引流注浆、帷幕封堵"为总体思路,运用"井下打钻,地面拌浆,管道输送,高压灌注"的方法,完成2号煤层富水区段的封堵。研究及实践结果表明:通过多种材料结合、钻探注浆等组合工艺实施后,在副立井井筒马头门煤层揭露区段及待掘巷道周围形成了有效的止水帷幕,将掘进巷道与富水煤层隔开,最大程度地减小井筒涌水量,超出预期目标完成注浆堵水任务,副立井井筒总涌水量由最初的150 m~3/h(最高200 m~3/h)衰减至竣工时的11 m~3/h,注浆堵水率约为93%,实现了对富水煤层大量出水有效封堵的目的。