鲍店煤矿矿震规律初探

该文介绍了对鲍店煤矿2004年10月~2005年9月地震监测流动台矿震记录资料的研究情况,得出了鲍店矿矿震与地质构造、开采进度及开采速率之间关系的初步规律。     

流变断裂型矿岩自然崩落速率模拟预测

矿岩自然崩落速率预测是一个涉及崩落规律和崩落与时间相依关系的复杂动态过程,通过数值模拟的方法,对流变断裂型矿岩的自然崩落规律和崩落速率进行了模拟研究．研究表明：对于单一的拉底工程,矿岩破坏首先从拉底区上部中间开始,成拱形向上发展．当拉底面积达到一定值后,在拉底顶板中心位置将出现大范围的拉应力区,矿石的自然崩落主要是拉伸破坏引起,矿岩在其自重作用下脱离母体,产生初始崩落;当拉底面积继续增大并达到某个量值时,矿岩达到持续崩落．矿岩崩落预测将为合理、经济安排生产计划和生产设计提供有力依据．     

流变断裂型矿岩自然崩落速率模拟预测

矿岩自然崩落速率预测是一个涉及崩落规律和崩落与时间相依关系的复杂动态过程,通过数值模拟的方法,对流变断裂型矿岩的自然崩落规律和崩落速率进行了模拟研究．研究表明：对于单一的拉底工程,矿岩破坏首先从拉底区上部中间开始,成拱形向上发展．当拉底面积达到一定值后,在拉底项板中心位置将出现大范围的拉应力区,矿石的自然崩落主要是拉伸破坏引起,矿岩在其自重作用下脱离母体,产生初始崩落;当拉底面积继续增大并达到某个量值时,矿岩达到持续崩落．矿岩崩落预测将为合理、经济安排生产计划和生产设计提供有力依据．     

流变断裂型矿岩自然崩落速率模拟预测

矿岩自然崩落速率预测是一个涉及崩落规律和崩落与时间相依关系的复杂动态过程,通过数值模拟的方法,对流变断裂型矿岩的自然崩落规律和崩落速率进行了模拟研究.研究表明:对于单一的拉底工程,矿岩破坏首先从拉底区上部中间开始,成拱形向上发展.当拉底面积达到一定值后,在拉底顶板中心位置将出现大范围的拉应力区,矿石的自然崩落主要是拉伸破坏引起,矿岩在其自重作用下脱离母体,产生初始崩落;当拉底面积继续增大并达到某个量值时,矿岩达到持续崩落.矿岩崩落预测将为合理、经济安排生产计划和生产设计提供有力依据.     

高位巨厚覆岩运移规律及矿震触发机制研究

矿震是由矿山开采引起的非天然地震活动,鄂尔多斯矿区侏罗纪煤层上方常见白垩系巨厚层状砂岩组,巨厚砂岩组破断、滑移容易诱发巨厚覆岩型矿震,研究揭示高位巨厚覆岩的内部活动演化规律与动力响应特征是巨厚覆岩型矿震灾害防控的基础。笔者基于符拉索夫厚板理论,结合地面探测孔、地表沉降以及微震监测技术,研究了鄂尔多斯某矿综放开采巨厚覆岩结构演化规律及覆岩内部活动特征,揭示了高位覆岩运动诱发矿震机制。结果表明,综放实体煤回采阶段,采空区面积较小,低位顶板垮落较为迅速,顶板破断角64°～72°,高位巨厚覆岩结构无明显裂隙产生,地表下沉量较小;邻空回采阶段,顶板破断高度向巨厚覆岩层扩展,巨厚覆岩层产生裂隙,巨厚覆岩下顶板破裂角有所增加,并且地表沉降量快速增加呈台阶式下沉。白垩系巨厚砂岩层厚较大、强度较高,推导得出邻空回采阶段工作面推进约324.3 m时,巨厚覆岩结构具备发生初次破断的条件,开始出现强矿震事件;并且其周期破断步距为83.7 m。巨厚覆岩结构破断触发矿震机制为：随采空区面积增加,顶板破裂高度逐渐扩展至高位巨厚砂岩层,该巨厚砂岩层发生竖“O-X”型初次破断、滑移以及周期性破断易诱发强矿震事件。研究结...     

采空区覆岩结构演化规律及其矿震致灾机理研究

以兖矿集团鲍店煤矿地质条件及开采现状为背景,依据关键层理论以及覆岩运动规律揭示矿震致灾机理,本文分别演示了沿煤层走向和倾斜方向上,工作面回采期间上覆岩层运动过程,分析了103上03（2）工作面矿震震源发生的原因,最后根据研究结果给出了矿震灾害防治措施。     

我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害分类、预测与防控

针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:①基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层断裂型、关键层回转型和关键层滑移型3类矿震,建立了基于关键层运动状态的顶板运动型矿震的能量预测模型...     

东滩煤矿六采区大能量矿震发生规律分析

东滩煤矿六采区63_上04、63_上05综采工作面和63_上03综放工作面已开采完毕,工作面回采期间均频繁发生大能量矿震事件,引起地面和井下震动。通过分析六采区已开采工作面大能量矿震发生规律,为采区后续工作面以及类似条件工作面的矿震活动分析及防治工作提供参考。     

马脊梁煤矿浅埋煤层开采覆岩活动规律的相似模拟

为了搞清“两硬”浅埋煤层开采覆岩活动规律,以大同煤业集团马脊梁煤矿为原型,在实验室进行了相似模拟实验,发现“两硬”浅埋煤层刀柱开采发生的大面积来压其实是多米诺效应引起的覆岩大面积切冒,垮落从直接顶开始,逐步扩展至松散层。地表下沉最大处出现在地表沉陷区的中部,上覆岩层的运移以垂直位移为主,呈倒梯形整体下沉。     

鲍店煤矿下组煤首采区奥灰疏降水量数值模拟

奥灰水是鲍店煤矿石炭系太原组下组煤开采的主要水害威胁和重点防治对象。在水文地质勘探和深入分析、研究水文地质条件基础上,推荐了下组煤首采区位置,并精细模拟了鲍店煤矿下组煤首采区奥灰疏降水量。模拟结果为:奥灰最大疏降水量为540m~3/h,降至安全水头的时间约30d。综合分析认为,该疏降水量符合模拟区的实际水文地质条件,该疏降水量可以作为下组煤开采水平或采区防排水能力设计的依据。     

采场覆岩空间结构观点及其应用研究

介绍了采场覆岩空间结构的概念以及基于微地震定位监测技术研究覆岩空间结构的方法．指出了采场覆岩空间结构按照工作面采动边界条件,可以分为“θ”型、“O”型、“S”型和“C”型4类;采区与矿井范围内覆岩空间结构的形式,是由厚层坚硬顶板、埋深、工作面和采区之间煤柱以及断层煤柱等决定的,是随着开采阶段的不同而变化的．基于观测实例,阐述了微地震定位监测技术用于监测空间结构的形成过程和范围,以及确定底板有无突水危险、高应力场位置与冲击地压预测、导水裂隙带高度、开采上限、防水煤（岩）柱高度等方面的应用．展望了覆岩空间结构学术观点及其研究方法在采矿工程中的应用前景．     

煤矿覆岩空间结构演化与诱冲机制研究

煤层开采后,上覆岩层发生破断运动,对巷道和回采工作面施加静载荷和动载荷,诱发煤层顶板和冲击矿压灾害。而上覆岩层的运动不仅是单个工作面回采的结果,也可能是多个工作面回采共同作用的结果。微震监测表明,对于采用小煤柱护巷,尤其是覆岩中存在厚层坚硬关键层的矿井,冲击矿压震源往往集中在相邻采空区中的厚硬岩层中,说明煤矿覆岩在空间上存在着结构,并且采空范围(边界条件)不同,覆岩的空间结构是动态演化的。空间结构演化与失稳过程中造成的冲击矿压动力灾害称为覆岩空间结构失稳型冲击矿压。为了揭示此类冲击矿压的机理,提出煤矿覆岩空间结构演化与诱冲机制,并采用实验室物理模拟试验、FLAC3D数值模拟试验、理论分析和工程实践4种方法进行研究。煤矿覆岩破断后的形态是空间结构,空间结构的形成与失稳是动态演化的。煤矿覆岩在层面方向上各关键层破断成"O-X"形态,不同层位的"OX"结构形态空间上形成柱台体,与之相邻的边界覆岩在竖向剖面上形成"F"型结构。覆岩层面方向破坏的"OX"结构向上发展,剖面方向上的"F"结构也会发生破断失稳。因此,"OX"与"F"结构及其相互转化构成了煤矿覆岩的整体空间结构形态,"OX"与"F"结构的形成与失稳不断进行,称为煤矿覆岩空间结构的动态演化循环。考虑顶板断裂线、煤柱稳定性与动态破坏3个因素,给出覆岩空间结构动态演化的条件判据,根据工作面受"OX"与"F"的影响程度不同,将工作面分为"OX","F"及"T"型空间结构工作面,并根据关键层的破断特征进行详细分类。通过实验室相似材料试验,模拟多工作面连续回采时"OX","F","T"型工作面的空间结构的形成与演化规律。FLAC3D模拟表明覆岩性质不变的情况下,采空区范围不同,煤层应力集中程度的规律为:短臂对称"T">非对称"T">短臂"F">长臂对称"T">长臂"F">"OX",而关键层的来压次数则是长臂结构>短臂结构。"OX"工作面应力集中随工作面宽度线性增大;短臂"F"工作面,长度增加有利于整个工作面范围内支承压力的降低;长臂"F"工作面,工作面加大,端头支承压力将降低,中部支承压力将升高;孤岛"T"工作面加大工作面宽度对工作面端头与中部的应力降低均有作用。基于弹性板与关键层理论,分析了"OX"结构破断与形成过程,给出了基于纳维解法的应力精确解,提出了"F"结构存在主动与被动两种失稳模式,被动失稳能导致下位结构呈整体滑落失稳,失稳速度快,厚度大,冲击力强,危险程度高于主动失稳过程。覆岩空间结构失稳型冲击矿压的本质为动静组合加载的复合型冲击。从应力、能量与震动效应构建了表示冲击发生的判据。动静组合加载的模拟表明,在动静载之和相等的情况下,高静载+低动载的组合方式冲击危险性高于低静载+高动载的组合。针对覆岩空间结构失稳型冲击矿压的特点,建立了以动静载应力场监测为基础,以空下巷道布置、定向高压水力致裂为关键技术的预防体系,通过济三煤矿"F"工作面63下05与"T"工作面163下02C的防冲实践验证了论文提出的覆岩空间演化诱冲机制能够有效地指导现场防冲工作。     

孤岛综放面覆岩空间结构运动与矿压显现特征探讨

53下05(北)是济宁三号煤矿五采区的孤岛综放工作面,地质条件复杂,针对工作面压力较大,围岩变形严重的实际情况,研究了本面与其相邻采空区覆岩空间结构形式及其运动方式,给出了采场覆岩空间结构运动与矿压显现特征规律。     

薛湖煤矿矿井充水主控因素与矿井涌水量预测研究

河南薛湖煤矿在开采过程中受到了水害的影响,为了确保煤矿安全、高效生产,分析了矿井水文地质条件,研究了矿井冲水的主控因素,并对矿井涌水量进行预测计算。研究结果表明,薛湖煤矿矿区发育六大含水层（组）和三大隔水层（组）,煤系地层的二叠系砂岩裂隙含水层是危害矿井生产的主要含水层,随着生产的进行,顶板砂岩水多被疏干,对生产的安全不会造成很大的影响。二2主采煤层的直接充水水源为二叠系二2煤层顶板砂岩裂隙承压水,间接充水水源为二2煤层底板和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水,矿井的自身采空区积水是薛湖矿的充水水源之一。二2煤的导水途径主要有裂隙、断层和封闭不良钻孔3种,高角度正断层可能成为导水通道。越往深部开采水压将会越大,构造和裂隙的发育增加了底板水涌入矿井的危险。选取比拟法和稳定流解析法对采区矿井涌水量进行计算,比拟法计算的全矿井正常涌水量656 m 3/h、最大涌水量787 m 3/h比较符合近年来矿井充水的实际情况,可以作为下一步矿井开采的依据。但随着开采水平的不断延深,太灰岩溶水向矿井突水的概率也将大大提高,若出现短期内多点突水情况,将会超过比拟法预算的最大涌水量。     

东曲矿软硬煤瓦斯吸附特性对比研究

为研究不同软硬煤瓦斯吸附特性,以山西古交矿区东曲矿为研究对象,针对2组不同变质程度的软硬煤,通过高压容量法测试了其瓦斯吸附性能;同时对不同软硬煤开展了低温液氮吸附实验,分析了其孔隙结构特征,从煤体微结构层面揭示了不同软硬煤的瓦斯吸附控制机理。研究结果表明:不同软硬煤之间存在较大的吸附差异性,瓦斯吸附参数VL最大值是最小值的1.5倍;在不同软硬煤中,微孔所占比例均大于50%,煤中的孔比表面积主要由小于10 nm的微孔所贡献;构造变形作用使得煤层中的原生孔隙裂隙系统被破坏,孔隙直径减小,微孔比例增加,孔隙比表面积也在不断增大,因而,软煤较硬煤拥有更强的吸附性能。     

崇信县百贯沟煤矿矿山地质特征及生态修复研究

百贯沟煤矿大地构造位于阿拉善—华北板块的次级单元鄂尔多斯盆地的西南缘,含煤地层主要为侏罗系中统延安组,厚度62.14～189.30 m,矿山生产能力为60×104 t/a,服务年限50.4年.通过对矿区野外实地调查,矿区水文地质条件简单;现状条件下矿山地质环境问题的类型少,危害小;采空区面积小,采动影响较轻;地质环境条...     

GIS和FLAC~(3D)耦合下的采场上覆岩层破坏空间分布

在分析GIS空间数据模型和FLAC3D初始单元模型的基础上,通过GIS栅格数据模型与FLAC3D的六面体单元(Brick)模型的数据耦合,提出了两者耦合下的煤矿采场三维空间构模方法。利用该方法在数值模拟计算结果的基础上建立了GIS时空数据库,以"三带"的断裂带上限值定义了上覆岩层破坏高度函数。结合汝箕沟煤矿32211工作面的开采实际,计算了工作面上覆岩层破坏空间分布,给出了终采线附近上覆岩层破坏高度。     

平项山八矿煤层底板构造曲率对瓦斯的控制作用

基于河南平顶山八矿瓦斯地质背景分析,揭示了煤层瓦斯含量与煤层埋深的关系,探讨了断裂构造对煤层瓦斯的控制作用。采用曲度方法定量计算了煤层底板等高线构造曲率,并分别进行了构造曲率与煤田钻孔实测瓦斯含量、矿井实测相对瓦斯涌出量及突出煤量和瓦斯量的相关性分析。结果表明,构造曲率与瓦斯含量、瓦斯相对涌出量、突出瓦斯量、突出煤量呈负相关关系,反映研究区己15煤层位于褶皱中和面以上,即煤层在向斜轴部受挤压而背斜轴部受拉张,正曲率值反映煤层受到拉张应力作用,负曲率值反映煤层受到挤压应力作用,曲率绝对值越大,受力越大。