综放开采覆岩破坏规律与裂隙动态演化特征

以大佛寺煤矿为试验矿井,采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法,对深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂隙带发育规律进行探测,并对采动覆岩裂隙动态演化特征进行数字化分析、相似模拟研究。研究结果表明:大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育高度为170.80~192.12 m;钻孔顶板砂岩区域受拉伸作用,形成了纵横交错的裂隙,裂隙尺寸、角度较大;采动覆岩裂隙以高角度、低宽度、小长度的特点为主,裂隙数量与埋深呈二次方关系;采动覆岩裂隙聚集区主要在近煤壁区域,裂隙密度曲线呈现"蛇"形。     

石泉煤矿厚煤层综放开采导水裂缝带高度实测研究

为研究石泉煤矿厚煤层综放开采导水裂缝带发育规律,为矿井工作面浊漳河下采煤提供科学依据,采用地面钻探水文观测和钻孔电视方式探测了30105综放工作面导水裂缝带发育高度和钻孔内裂隙直观展布特征,并将实测结果与相邻潞安矿区其他煤矿实测数据进行了对比分析.结果表明,本矿井实测综放导水裂缝带发育高度为顶板以上114.51～117...     

侏罗系特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育特征研究

以金鸡滩煤矿117综放开采工作面为研究对象,通过光纤监测、采后钻孔冲洗液漏失量观测与拟合计算相结合的方法,研究陕北侏罗系特厚煤层综放开采所诱发顶板覆岩导水裂隙带动态发育规律特征,构建导水裂隙带最大高度预测模型。现场监测显示117工作面综放开采导水裂隙带最大高度220.82～223.75m,平均裂采比20.21,预测模型计算结果与其平均相对误差2.96%。研究结果能够进一步为陕北地区煤矿特厚煤层安全开采防治顶板水害提供科学借鉴。     

深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育高度探查分析

以崔木煤矿为试验基地,采用地面钻孔冲洗液漏失量观测及井下窥视,对深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育高度进行探查,并对9例探查结果进行多元回归分析。探查分析表明导水裂隙带高度与煤层采厚、工作面宽度、开采深度密切相关,据此求得了裂高预测的多元回归公式,进行导水裂隙带发育高度计算,并与现行《规程》、《规范》及相关文献中相应经验公式进行对比分析,表明回归公式具有更好的适用性。     

大平煤矿综放开采顶板裂隙带发育规律研究

为研究大平煤矿厚煤层综放开采导水裂缝带发育规律,采用地面钻探和实验室试验方式探测了综放工作面导水裂缝带发育高度以及裂隙带顶界面以上隔水岩层的物理力学特性,并将本矿井实测结果与相邻潞安矿区综放裂缝带实测数据进行了对比分析。结果表明,本矿井实测综放导水裂缝带发育高度为顶板以上105.53～112.62 m,裂采比为19.18～19.42,高度基本与采厚成正比,并获得了裂缝带高度计算经验公式。岩石力学试验结果表明,裂缝带顶界面上覆各岩层均有吸水软化现象,软化系数为0.29～0.85,对抑制裂缝发育扩展比较有利。研究成果可以用于指导本矿井河流下采煤和顶板水害防治。     

潞安矿区综采裂隙带发育高度规律实测研究

为了研究潞安矿区不同开采工艺对导水裂隙带发育高度的影响规律,通过地面施工20余个勘探钻孔,采用水文观测、注水试验等综合手段,对采空区顶板岩层裂隙分布进行了探测研究。通过对大量实测数据的统计分析,研究了导水裂隙带高度与开采高度以及分层数的关系,对比分析了不同开采工艺裂隙带发育规律。结果表明:相同煤层条件下综放开采工艺裂隙带最为发育,分2层综采工艺裂隙带高度与综放开采相比降低了24%,但综放开采裂采比与初分层开采裂采比基本一致,裂采比值约为20,并得到了潞安矿区裂隙带高度计算经验公式,确定了该矿区水体下采煤的原则性方案。在五阳煤矿漳河下厚煤层综放开采的成功实施,验证了研究结果的可靠性。     

急倾斜特厚煤层水平分层综放开采覆岩破坏特征

为确定急倾斜特厚煤层水平分层综放开采覆岩破坏高度,以梅河煤矿为试验对象,基于钻孔冲洗液漏失量观测法实测的覆岩破坏高度,与UDEC软件得出的多分层开采后的覆岩裂隙演化特征和发育高度模拟结果,回归得出了水平分层综放开采导水断裂带高度预计公式。结果表明:急倾斜特厚煤层水平分层综放开采覆岩破坏高度随着分层数的增加,最大高度受到明显抑制,裂高与累计采厚比明显减小;覆岩破坏最终发育形态呈明显的拱形,且偏于顶板一侧;覆岩垮落角将随着开采分层的增加而增大。基于以上分析,得出了梅河矿区急倾斜厚煤层水平分层综放开采覆岩破坏高度的预计方法。     

强含水层下特厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度

导水裂隙带高度是顶板水害防治的关键参数之一,为研究强含水层下特厚煤层综放开采条件下导水裂隙带发育高度,以彬长矿区雅店煤矿ZF1405工作面为背景,采用多元非线性回归建立了导水裂隙带高度预测模型,并采用数值模拟和钻孔实测相结合的方法,对该条件下导水裂隙带高度进行了全面探测。结果表明:考虑的影响因素越多,建立的导水裂隙带高度预测模型越合理,模型预测结果为257.4m,相较于经验公式更精确;数值模拟得到的导水裂隙带最大发育高度为244.2 m,发育规律可分为缓增阶段(工作面推进0～200 m)、突增阶段(工作面推进200～280m)和稳定阶段(工作面推进280m后),其中突增阶段最易发生顶板涌水事故,现场开采时,工作面由开切眼推进至200m后需提前做好预防措施;钻孔钻液消耗量和钻孔窥视探测的导水裂隙带高度分别为247.4,238.4m;数值模拟和钻孔实测结果共同验证了预测模型的可靠性,为安全起见,取4种研究方法的最大值257.4m作为最终结果。研究结果可为类似条件的矿井导水裂隙带高度预测提供参考。     

深部厚冲积层下综放开采导水裂隙带高度实测

为确定厚冲积层下深部厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度,以新巨龙煤矿1302N工作面为工程背景,采用井下仰孔双端封堵分段注水测漏观测方法,对深部厚冲积层下厚煤层综放工作面导水裂隙带高度进行了现场实测。观测结果表明:采前孔受采动影响小裂隙发育较弱,钻孔漏损量变化不明显;采后孔受采动影响裂隙发育显著,钻孔漏损量变化呈现稳定—突然增大—稳定—突然减小—稳定的过程;钻孔漏损量结果表明,导水裂隙带发育呈现"马鞍形"状态,最大发育高度94.65m,裂采比为10∶1。     

特厚深埋煤层覆岩裂隙动态演化特征研究

以彬长矿区某矿为试验矿井,采用钻孔电视系统和冲洗液消耗量观测法,对深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂隙带发育规律进行探测,并对采动覆岩裂隙动态演化特征进行数字化分析和相似材料模拟试验研究。     

"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。     

综采一次采全高覆岩导水裂缝带高度综合探测及其演化分析

为了保证煤矿的安全生产,采用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统2种方法,对何家塔煤矿5-2煤层采后不同时期覆岩导水裂缝带高度特征进行了综合探测;同时开展了厚煤层分层开采及厚煤层放顶煤开采统计公式法与实测结果的差异性特征分析及其适应性论述;并对采后不同时期覆岩破坏裂缝带高度演化特征进行了分析。研究结果表明:何家塔煤矿5^-2煤层采后覆岩破坏导水裂缝带高度为74.33 m,裂采比为21.24。厚煤层分层开采公式法和厚煤层放顶煤公式法计算结果与综合探测法实测结果相对误差分别为36.23%和7.62%。在没有现场实测数据的前提下,研究区覆岩破坏导水裂缝带高度可参考厚煤层放顶煤开采公式计算。停采时间相对较短情况下,覆岩导水裂缝带高度发育较大,裂缝规模较为明显,随着停采时间的推移,由于压实作用,覆岩导水裂缝高度会逐渐降低,裂缝规模逐渐减小。     

综放面覆岩导水裂隙带高度的确定

为了确定长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破断过程分析软件RFPA^2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度．用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算,采用简易水文观测法对覆岩导水裂隙带高度进行了测定．结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场钻探结果比较接近,而由经验公式得到的结果偏于保守和安全,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法．     

红柳煤矿大采高综采覆岩“两带”高度的综合探测

为获取软覆岩综采一次采全高工作面“两带”高度,以神华宁煤集团红柳煤矿1121工作面为例,综合运用地表钻孔冲洗液漏失量观测、钻孔彩色电视观测和井下瞬变电磁法物探3种技术手段,对采空区上覆岩层“两带”高度进行了探测。综合探测结果表明：缓倾斜（煤层平均倾角8.5°）、厚煤层（采高5.0 m）、软覆岩,综采一次采全高工作面垮落带高度为煤层厚度的8.55倍,导水裂缝带高度为煤层厚度的12.51倍。3种探测技术手段都是对“两带”高度的直接观测,但在精度上存在较大差异：钻孔彩色电视观测最优,可精确到米级以内;钻孔冲洗液漏失量观测次之,可以获得较为精确的数据;瞬变电磁物探观测最差,仅能确定大致的范围。     

采空区下煤层开采覆岩破坏规律数值模拟

基于古书院矿煤层的实际地质资料,利用RFPA2D分析软件对采空区下15#煤层开采覆岩破坏进行了模拟,观察开采后15#煤层坚硬顶板的裂隙发育状况,研究采动覆岩中三带的发育高度,并对结果从采场上覆岩层移动破坏规律、15#煤层顶板位移及应力变化特征方面进行了分析。通过对15#煤层三带分布研究,编制矿井冒落带和导水裂隙带高度的等值线图,确定15#煤层的导水裂隙带最大发育高度,预测在15#煤层回采过程中,9#煤层采空区积水下渗的可能性。根据裂隙发育情况,结合顶板岩性,为15#煤建立抽放系统、治理瓦斯的论证提供依据。     

易自燃特厚煤层综放工作面安全开采案例分析

易自燃特厚煤层的综放安全开采技术以煤层自然发火和工作面安全开采为技术难题,结合防灭火技术理论,参照相关学者现场运用实例,对朱仙庄、小康煤矿在特厚煤层自然发火与综放安全开采技术的研究进行了分析总结。合理采用多种煤层防灭火措施,对综放回采期间煤层的自然发火防治以及安全开采起到了决定性的作用,并且对当下有类似地质条件的煤层安全开采问题总结出了解决方法,具有可行性高、安全性能强、效益显著等特点。     

半胶结中低强度围岩导水裂缝带发育特征研究

为获得半胶结中低强度围岩条件下巨厚浅埋煤层开采导水裂缝带高度及发育特征,以榆神矿区金鸡滩煤矿101工作面与转龙湾煤矿23103工作面为例,分别采用地面钻孔探测(岩芯工程地质编录、冲洗液漏失量观测及钻孔电视系统)与井下探测(钻孔双端封堵测漏法)对采空区上覆岩层导水裂缝带高度及形态进行了现场探查,采用相似材料模拟和数值模拟对不同开采煤层厚度的导水裂缝带演化规律及发育高度进行了研究。根据现场实测和模拟结果,结合其他相似条件的矿井实测数据,对导水裂缝带发育高度与煤层采厚的关系进行了拟合分析。研究表明：大跨度工作面导水裂缝带发育高度与煤层采厚为二项式关系,随采厚增加,导水裂缝带高度增大,但增大趋势变缓;导水裂缝带发育形态为平顶拱形,在工作面推进距离与工作面斜长近于相等时,“裂隙拱”在垂向上不再扩展,此时导水裂缝带高度达到最大。     

松散层下覆岩裂隙采后闭合效应及重复开采覆岩破坏预测

为研究开采覆岩裂隙发育的时间效应和为残煤复采评价提供依据。采用彩色钻孔电视、冲洗液漏失量观测、岩芯RQD指标等对厚松散含水层下煤层开采15 a后的覆岩裂隙闭合效应进行了研究。结果表明：距煤层顶板较远的岩体裂隙张开度、裂隙率均较小且易闭合,距煤层顶板较近的岩体裂隙张开度大、裂隙率大且未能闭合,开采15 a后覆岩导水裂隙高度比煤层开采结束时的最大导水裂隙带高度降低了近40%,垮落带高度稍有降低。对比分析发现,开采后的覆岩岩块平均强度比开采前降低了约20%,采用Hoek-Brown经验公式换算得到破碎岩体单轴抗压强度仅为0.237 MPa,破碎岩体抗压强度已小于自重应力值,处于“潜塑”状态。因此,残留煤层的重复开采覆岩破坏高度计算时,覆岩应按软弱岩类型考虑。计算表明,杨庄煤矿3号煤层复采厚度2和3 m时,分别留设15.7和18.2 m的防砂安全煤柱即可起到防溃砂作用。     

特厚煤层分层综放开采覆岩破坏规律数值模拟

 以华亭陈家沟煤矿综放采场实测导水裂隙带发育高度成果数据为基础,应用FLAC3D反演计算模拟分层综放开采引起的煤层覆岩破坏规律,并与实测数据进行了对比分析得出：分层综放开采后覆岩移动破坏形成“拱”式承载结构,拱脚压应力高度集中;导水裂隙带发育形态也近似为“拱形”,与实际探测高度拟合度较好;分析了开采过程中覆岩的位移场、应力场和塑性破坏区分布规律。研究结果可为深入研究分层综放开采覆岩破坏规律提供借鉴。