"两软一硬"不稳定煤层工作面覆岩"两带"发育高度研究

为探索禹州煤田西南部云盖山煤矿二矿软煤、软底和硬顶(简称“两软一硬”)及开采煤层厚度变化较大的不稳定煤层顶板垮落带和导水断裂带发育高度,采用现场钻孔成像技术、经验公式类比分析和数值模拟综合研究方法,对该矿23301采煤工作面顶板覆岩垮落带、导水断裂带高度进行了分析,获得了工作面在非充分采动垮落和充分采动垮落条件下“两带”高度量化取值,垮落带最大高度为14.4 m,导水断裂带最大高度为50.0 m,认为现场钻孔成像技术可用于采动覆岩“两带”发育高度的计算。研究结果对研究区预采掘顶板水害防治及顶板支护具有较重要的参考价值。     

综放工作面导水裂隙带高度分布式光纤监测技术

为了确定荫营煤矿150313综放工作面导水裂隙带发育高度,本文采用数值模拟和现场实测方法对覆岩变形特征进行研究。数值模拟结果表明,150313工作面垮落带高度为26 m,垮采比为3.59;裂隙带发育高度为85.8 m,裂采比11.87。工作面导水裂隙带高度井下观测试验共布置3个分布式光纤监测钻孔,采用BOTDR技术对工作面回采过程中覆岩变形特征进行测试。监测结果表明：分布式光纤监测技术可准确监测覆岩变形与移动特征,测试覆岩“两带”的高度。传感光缆光损耗较大的点或者断点所处的层位对应于工作面垮落带高度,起裂临界应变位置对应于工作面裂隙带高度。根据现场测试结果可知,150313综放工作面覆岩垮落带高度为28.51 m,垮采比为3.94;导水裂隙带的高度为75.44 m,裂采比10.43。研究成果可为类似条件矿井顶板水害防治和水资源保护提供参考。     

山区采煤覆岩导水断裂带发育高度研究

以青龙煤矿为试验矿井,结合导水断裂带发育高度现场实测资料,运用相似材料模拟与数值模拟相结合的方法,研究了岩溶山区采场覆岩变形破坏规律及导水断裂带高度发育情况。研究结果表明:青龙煤矿煤层开采顶板导水断裂带发育高度为42~46 m;随着工作面的推进,导水断裂带发育高度逐渐增加,最终达到稳定;开采过程中,工作面前后方煤壁处出现应力集中;上覆岩层在工作面推进结束后最终破坏形态为"马鞍形"。     

钻孔并行电法探测煤层开采覆岩破坏在祁南矿713工作面的应用

在工作面特定位置布置覆岩破坏观测钻孔,布置孔内电法观测系统,利用矿井并行电法仪采集电法数据,进行电阻率层析成像。通过采动影响前后覆岩变形与破坏区电阻率值变化情况,划分垮落带和导水裂缝带高度。在祁南矿713工作面施工2处覆岩破坏观测钻孔,获得的电阻率变化较好地反映了覆岩变形与破坏的动态发育情况,得到的垮落带和导水裂缝带高度直观可靠,取得了很好的应用效果。     

应用UDEC进行顶板“三带”范围划分的数值模拟研究

顶板岩层垮落带与导水断裂带高度的划分,是进行瓦斯抽采及"三下"采煤等煤矿安全分析的重要影响因素。运用UDEC数值模拟软件,模拟赵庄煤矿3304综采工作面采动过程;结合岩层破断的理论分析,依据模拟结果中煤层顶板破坏特征及位移场的变化规律,确定受采动影响造成的顶板岩层垮落带与导水断裂带最大高度位置。结果表明:不同高度顶板岩层的最大下沉值随着顶板与煤层之间距离的增加而逐渐减小,直至基本稳定不变;通过分析煤层上方不同高度顶板岩层最大下沉值的变化规律,获得顶板岩层垮落带与导水断裂带高度分别为21.2 m和76.7 m,而现场分析结果为25.15 m和78.19 m,与数值模拟结果接近。     

厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面覆岩破坏电法监测

掌握导水裂缝带发育高度对于厚松散层薄基岩煤矿工作面安全开采具有重要的意义。在煤层采动影响前,在工作面巷道向煤层工作面顶板施工1个仰孔,布置孔中电极电缆,形成钻孔电法监测系统。在巷道中连接并行电法仪器和钻孔电缆,数据采集方式称为AM法。随采煤工作面位置逐渐接近并进入钻孔控制范围,监测电极电流值和视电阻率值发生变化。结果表明:对潘北煤矿厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面电法监测显示,弯曲下沉带电极电流值和视电阻率值较为稳定,受采动影响程度较小;导水裂缝带内,电极电流值明显下降,视电阻率值明显升高;顶板高度0~40 m采动超前影响范围可达410 m左右;工作面坚硬顶板砂岩地层为控制覆岩破坏的关键层,采空区上方坚硬顶板岩层垮落滞后工作面9~16 m;工作面导水裂缝带高度为37 m,导水裂缝带未发育到基岩面,风化砂质泥岩裂隙在采动应力作用下存在闭合现象。     

直流电法技术在导高探测中的应用

在煤矿防治水工作中,目前常利用经验公式计算导水裂隙带高度,其结果存在一定的误差且无法直观获得覆岩破坏带(导水裂隙带、垮落带)的发育形态。而利用直流电法技术实时监测受采动影响下的覆岩电场,获取其时空变化特征,可准确掌握覆岩破坏带的动态发育过程,并为影响煤层安全开采的覆岩破坏实际高度提供地球物理场依据。试验在某矿131303工作面顶板施工导高观测钻孔,对地电场数据进行长期监测,通过数据反演,对比不同采动阶段覆岩视电阻率分布特征的变化情况,掌握了此工作面覆岩破坏带动态发育过程,并得出垮落带发育高度为13 m,导水裂隙带发育高度为41 m的结论,对此工作面的防治水工作产生了指导作用。     

海下采煤软弱覆岩导水断裂带发育高度研究

龙口矿区海域煤层开采后软弱覆岩导水断裂带的发育高度直接影响了海下安全开采。在分析龙口矿区海域软岩工程地质特征的基础上,运用有限差分法、相似材料模拟试验并结合现场实测资料,研究了海下采煤软弱覆岩变形破坏规律。结果表明：煤层顶板软岩剪切破坏后,裂隙连通性及导水性相对较弱,岩体仍具有一定阻水能力;海底煤层开采后,覆岩垂直剖面由上至下分为剪切破坏带、拉剪破坏带和拉伸破坏带;开采过程中,导水断裂带高度随工作面推进逐渐增加,并最终达到稳定;6 m厚煤层采全高时,导水断裂带发育高度为48.2~55.0 m。最后,经统计提出了海下采煤软弱覆岩中导水断裂带发育高度的计算公式。     

厚松散层软弱覆岩工作面“三带”发育特征与高度研究

为探究厚松散层软弱覆岩地质条件下采动覆岩运移规律,基于葛泉煤矿11915工作面采矿地质条件,采用室内相似模拟方法,分析该工作面推进时的直接顶初次垮落、高位覆岩破坏动态过程,得出该工作面覆岩垮落带、断裂带与弯曲带(简称“三带”)高度范围;分析了采动覆岩“三带”内岩层位移特征,得出位于垮落带、断裂带与弯曲带内的岩层位移曲线呈波动性递减趋势。研究结果表明：11915工作面垮落带范围为10～25 m,断裂带高度范围为43～48 m,位于48 m之上的岩层属于弯曲带范围,相似模拟结果与现场实测结果相近,验证了相似模拟实验的合理性。     

沟谷及坡角对浅埋特厚煤层顶板导水断裂发育规律影响研究

以不连沟煤矿F6201采区为工程背景,采用沟谷坡角60°的模型试验和数值分析相结合的方法,研究沟谷坡角对浅埋特厚煤层开采顶板覆岩运移及导水裂隙发育规律的影响。结果表明:顶板覆岩运移规律受主亚关键层控制:工作面推进112.5 m时,亚关键层1发生5次周期性垮落,垮落高度15 m,与大采高经验值(16.5±2.2)m相符;工作面推进120 m时,亚关键层2发生垮落,垮落高度37.5 m。此时,主关键层与亚关键层3同步发生垮落,整体垮落高度64.5 m;沟谷两侧导水裂隙发育高度分别为63、81 m;导水裂隙发育高度随沟谷坡角的增大而增大,以沟谷坡角≤30°和≥30°为界限划分为两区域,沟谷坡角60°的导水断裂带发育高度95 m,与试验垮落总高度102 m相吻合。     

保护层穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯试验研究

工作面在回采过程中,采用地面钻井、顶板抽采巷、上风巷穿层孔抽采被保护层卸压瓦斯,顶板走向钻孔和老塘埋管综合治理瓦斯技术,效果显著,尤其是在地面钻孔失效范围采用保护层工作面上风巷穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,是矿井在特殊条件下瓦斯抽采方式上的一个新的尝试。     

玄武岩裸体斜井井筒围岩稳定性分析

地下井巷的开掘工作破坏了地层原岩应力的平衡状态,导致井巷周围岩体内应力的重新分布和应力集中,当集中应力超过井巷周围岩体强度时,将引起井巷围岩变形、松动垮落和底板鼓起等一系列矿压显现现象。显然矿压显现的剧烈程度不仅和矿山压力的大小有关,而且和井巷围岩自身的物理、力学性质也紧密相关。针对西南某在建矿井玄武岩裸体斜井井筒围岩的稳定问题,利用弹性力学和岩石力学的相关知识,采用理论分析和数值模拟相结合的综合研究方法,对井筒开掘引起的周边围岩内的最大集中应力以及最大集中应力和玄武岩岩体许用强度之间的关系进行了深入研究,得出了最不利情况下井筒周边围岩的最大集中应力仍然小于玄武岩岩体的许用强度、该段斜井井筒可以采用裸体巷道的重要结论,为现场的支护设计与施工提供了科学的理论依据。     

深部岩巷在动力扰动下的破坏机理分析

结合某巷道工程实例,利用新开发的动态版岩石破裂过程分析系统RFPA2D分析了动力扰动对深部岩巷破坏过程的影响,从细观角度分析了不同深度或受不同静压力的岩石巷道在动力扰动下的破坏规律.结果表明,对于不同埋深的巷道,所受应力状态不同,则所处稳定状态也不同.当巷道埋深较小时,处于较稳定状态;当巷道埋深较大时,越来越接近临界稳定状态,较小的扰动便可以导致裂纹的大规模瞬时动力扩展,诱发巷道的失稳破坏,并伴随着应变能的高速释放.深部巷道所受静压较大,在动力扰动下比浅部巷道更易发生失稳破坏.     

深部软岩巷道的加固与支护技术研究

首先分析了东大煤矿北翼胶带巷的工程地质情况,进而分别从两巷道间距、埋深、顶板岩层、断面跨度及支护参数、施工质量等6个方面来分析,得出了北翼胶带巷的破坏机理,由破坏机理及围岩松动圈范围确定了二次加固的方案,即对巷道顶板及两帮采用锚注加固,并且对新掘巷道进行参数优化设计,以达到良好的支护效果,从而满足巷道的设计使用年限,更好地为煤矿生产服务。     

加工234V12机体的夹具设计

按照234V12机体在卧式加工中心上以一面两孔定位,完成缸孔、挺杆孔、气缸盖结合面上孔系的加工工艺要求,确定了加工工艺方案,并阐述了卧式回转夹具的结构设计及对夹具动作控制的程序设计。     

深井软岩巷道破坏原因及矿压显现规律

根据现场调查和实测结果，分析了马路坪矿软岩巷道围岩变形和破坏的主要原因。通过数值模拟计算，分析了巷道围岩破碎区、塑性区范围和应力位移分布规律，为巷道合理支护形式的选择提供理论依据。     

双鸭山矿区高位仰角钻孔瓦斯抽放技术

双鸭山矿区局部区域煤层瓦斯含量较高,威胁到安全生产。采用高位钻孔和仰角钻孔抽放瓦斯技术,有效地防止了瓦斯超限。实践表明高位抽放与仰角抽放方法相结合,既可减少钻场施工,又有较好的抽放效果。     

基于工程岩体分级标准的巷道锚杆支护设计

庞庞塔煤矿5-105工作面正巷在开掘过程中,依据巷道断面大、煤层倾角大、局部顶板破碎及围岩松软的实际情况,优化支护设计,改进施工工艺,采用锚网梁 锚索联合支护,确保了围岩体的稳定可靠和工程的经济合理性.     

综放回采巷道围岩矿压的采厚效应研究

本文在现场观测的基础上,以谢桥矿综放工作面工程地质和开采技术条件为背景,对一次采厚不同情况下的综放巷道围岩应力分布进行了系统的数值分析研究。研究结果表明:随一次开采厚度的增加,综放回采巷道位移变化和应力变化截然不同。随采厚的增加,综放巷道的位移量明显增大,变形与一次开采厚度成正比;随一次采厚的增加,综放巷道围岩的应力降低,其峰值大小与一次采厚成反比,峰值距工作面煤壁距离与一次采厚成正比,即随一次采厚增加,围岩应力影响范围增大,而峰值降低。该研究成果为采场巷道合理布置与维护及综放开采动力灾害的防治,提供了理论依据。     

万年矿巷道围岩松动圈的检测与支护优化探讨

为了获得万年矿回采巷道围岩松动圈参数,现场采用多点应力法测试巷道围岩松动圈。通过对万年矿13278回采巷道矿压的动态监测,分析巷道围岩内部应力动态变化规律,得到了巷道围岩松动圈的分布情况,进而对万年矿回采巷道的优化支护提供理论依据