北票岩石和瓦斯突出

<正> 岩石和瓦斯突出是在岩巷掘进工作面发生的大量岩石伴随瓦斯喷出的崩落,是具有一定破坏作用的矿山动力现象。北票煤田1970年9月3日起,先后在冠山二井、台吉竖井发生岩石和瓦斯突出8次。总计突出岩石量达191.2t,最大强度为66t.各次突出的地点、地质条件、发生过程及突出情况如表1、图1所示。冠山二井共发生岩石突出5次,皆发生在4层顶底板的坚硬厚砂岩中,但在突出地点附近砂岩松软,劈理十分发育。突出前工作面作业时,发现岩石破碎松软,打眼速度加     

某萤石矿开采岩层移动角数值模拟研究

为保证某萤石矿的安全可持续生产,在分析岩层移动角的基础上,采用FLAC3D三维有限差分软件,模拟计算矿体在开采过程中发生的地表沉降量,进而计算地表水平变形值及倾斜变形值,参照建筑物破坏等级来评判其安全性;通过数值模型模拟不同开采移动角的地表沉降值,确定矿山上、下盘围岩开采最大移动角均为77°,在保证盲竖井20 m安全距离的前提下,确定开采移动角为75°,符合开采要求,并能够确保建构筑物安全。     

千米竖井的建设(上)

北票矿务局所属台吉、冠山、三宝三矿九井均为超级瓦斯矿,因采用二至三阶段暗井提升、排水、通风,系统复杂,改变这种局面只有建设深井。台吉、冠山两对千米竖井的建设,对加快北票矿区深部开采,具有重要的意义。     

煤峪口矿极近距离下位煤层回采巷道支护技术研究

同煤集团煤峪口矿14号煤层为近距离煤层开采,由于上层工作面采动对底板岩层的破坏导致14号煤层回采巷道支护困难,通过理论分析、矿压监测及理论计算等方法研究表明:11-12号合并煤层8710工作面回采对底板岩层损伤破坏的深度为26.5 m。根据81012运输巷围岩的特点提出强帮减跨稳顶的支护原理,设计采用锚架棚、桁架联合支护方式,现场应用后围岩位移监测结果表明:81012运输巷掘进期间,两帮移近量最大为22 mm,顶底板移近量最大为27 mm;工作面回采期间,两帮移近量最大约为350 mm,顶底板移近量最大为415 mm;巷道围岩变形有效的控制在合理的范围内,取得良好的支护效果。     

短壁跳采胶结充填围岩运动规律研究

针对我国"三下"压煤量大,开采成本高、工序复杂等问题,以某矿建筑物下压覆9~#煤层为工程背景,提出短壁跳采胶结充填开采方法,并对煤柱和充填体协同作用机理及围岩运动规律进行了研究。主要结论如下:工作面支巷设计宽度为5 m,长度为90 m,全厚开采;步骤一采留比1∶3,顶板变形最大14.1 mm,呈波浪形分布,底鼓不明显;步骤二采留比1∶1,顶板位移量最大30.9 mm,底鼓量2.3 mm;步骤三全采全充,顶板位移呈凹陷形分布,最大位移109.1 mm,底鼓最大10.3 mm;开采过程中煤柱应力呈阶梯状分布,呈波浪形向深部转移,充填体应力阶梯状跳跃增大;短壁全采全充后上覆岩层以弯曲下沉为主,直接顶没有发生明显的冒落;底板破坏呈现W-波浪型,矿压破坏带为0~2.2 m,煤柱两侧塑性区1.0 m。     

承压水上充填开采底板破坏特征研究北大核心

为探索充填开采对底板破坏深度的影响及对突水灾害的控制效果,结合理论计算、数值分析和煤矿现场观测等方法对某矿A工作面承压水上充填开采底板破坏特征进行了综合研究;通过理论计算推导出了充填开采工作面底板最大破坏深度计算公式;通过数值模拟对充填开采和非充填开采时底板破坏情况进行了对比研究,通过现场实测分析了充填开采时底板岩层的实际变形破坏特征。结果表明:充填开采时,采场围岩的采动卸压范围、顶底板移近量明显减小,围岩应力集中程度降低,底板破坏深度并未随着推进距离的增加而持续纵向发展;由于充填体的应力传递和支撑作用,A工作面开采对底板的损坏影响得到减缓,破坏深度未连通下部含水层,可实现安全回采。     

承压水上开采底板破坏机理研究

为研究承压水上开采底板破坏机理,将开采底板简化为矩形薄板、四边固定且上部承受均布载荷作用的力学分析模型。运用弹性力学薄板理论,分析底板的变形、受力特点,推导出了计算底鼓的表达式,得到最大底鼓量以及最大应力位置,最大底鼓量与底板岩体的弹性模量、底板的厚度、底板岩体的泊松比、底板长度、底板宽度以及底板岩体的密度相关。根据底板岩层的极限应力强度,从而可以判断底板是否破坏,得到薄板将在长边中点处开始发生破坏,同时根据弹性力学薄板理论得到主弯矩的大小和方向,从而为底板破坏的治理措施提供理论依据。应用数学分析软件MATLAB绘制底板变形量、水平应力以及剪应力三维立体分布图,并得到底板破坏区域及形式。     

陕北黄土沟壑地貌地表移动变形特征研究

为研究黄河流域中游陕北矿区湿陷型黄土沟壑地貌高强度开采地表移动变形特征,对柠条塔矿黄土沟壑区N1212工作面开展系统的地表沉陷监测,分析黄土沟壑地貌高强度开采条件下地表沉陷变形特征,确定地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角,地表移动时间和动态地表移动参数。研究结果表明：陕北湿陷型黄土层高强度煤炭开采地表非连续变形破坏严重,黄土地表易受移动变形与地形条件复合影响,出现不均匀沉降,高强度开采条件下,地表移动变形发育剧烈,地表最大下沉量5 255 mm,最大水平移动值2 680 mm,最大下沉速度为187.4 mm/d,单一煤层开采最大下沉系数为0.63,斜交重复采动最大下沉系数为0.84,活跃期约55 d,期间下沉量占总下沉量97%,最大下沉速度滞后距为74 m,最大下沉速度滞后角67°。上述结果验证了浅埋煤层高强度开采时,地表下沉剧烈、活动周期短、重复采动时,地表下沉量与地质采矿因素成正比,沟谷地形高强度开采地表变形具有速度快、塌陷大、损害重的特征。     

中远距离煤层群叠加开采双重卸压效应数值分析

煤层群开采双重卸压效应的应力分布及卸压范围是制约煤与瓦斯瓦斯高效共采效果的关键因素,为了掌握中远距离煤层群开采双重卸压效应,以朱家店煤矿为例,采用数值模拟研究了对该矿4#、6#煤层叠加开采顶底板应力、位移及塑性区分布与演化特征。结果表明:开采4#煤层时,煤壁应力集中系数为2.0,底板塑性破坏深度及卸压深度分别为20m和62m,顶、底板位移量分别为60mm和30mm;叠加开采6#煤层时,采空区侧煤壁应力集中系数降低为1.7,底板塑性破坏深度及卸压深度分别增加至21m和68m,顶、底板位移量相对减小,顶板垂直应力较小,局部区域应力趋于0,同时,6#煤层顶板竖向位移由上向下转变,且其顶板采动破坏带与4#煤层底板破坏带相沟通,裂隙较发育。最后,经过现场瓦斯抽采工程实践,很好地验证了研究所得的双重卸压强度及范围。     

不同能级矿震波对深部盘区大巷围岩扰动效应北大核心

进入深部开采,巷道围岩承受高静载,在局部复杂地质构造区域高水平应力的加持下,微小的动载产生的扰动效应即可诱发巷道冲击地压,不同能级矿震波对巷道产生不同的扰动效应,可以诱发巷道围岩不同位置的不同程度破坏。针对彬长矿区某煤矿一盘区大巷频繁发生冲击地压的问题,在分析巷道冲击微震监测能量特征的基础上,进行了数值模拟研究,通过应力、能量、位移表征了不同能级矿震矿震波对巷道围岩的扰动效应。结果表明:冲击地压发生前,微震监测偶有大能量事件出现,但是其余时间总频次和总能量处于较低水平,总能量往往小于10^(5)J,发生时,微震监测总频次和总能量骤增,总能量达到10^(5)J以上,发生后,微震监测总能量和总频次骤减,一段时间内处于静默状态;静载条件下,底板相比较顶板离层现象更显著,矿震扰动下,顶板相比较底板更易发生离层,10^(5)J及以下能级矿震扰动下,对巷道围岩产生的影响是顶板>底板>两帮,10^(5)J以上能级矿震扰动下,对巷道围岩产生的影响是顶板>两帮>底板。     

鑫基煤业采动影响下皮带大巷底鼓控制技术研究

为解决鑫基煤业2~#煤层皮带大巷在临近工作面采动影响下围岩变形严重的问题,通过现场矿压观测、理论分析及数值模拟等方法,确定围岩主要破坏形式为底板底鼓,主要原由为高应力和地下水,设计锚注联合加固法进行处理。应用结果:顶板下沉量最大约为9mm,两帮移近量最大约为10mm,底板底鼓量最大约为22mm,皮带大巷围岩稳定性良好。     

近距离上保护层采动效应的数值模拟及分析

为了确定近距离上保护煤层开采对下部煤层的影响,通过数值模拟建立了基于某矿3527工作面的分析模型,通过分析上层煤开采过程中围岩应力、被保护层保护区域顶底板应力、保护层与被保护层顶底板位移变化等参数,确定3527近距离上保护层工作面回采时,底板位移最大变形量为66 mm,被保护层被保护区域内顶板的位移变化量为15~57 mm,底板的位移变化量为12~47 mm,该方案可以为确定合理煤层群开采提供指导。     

煤层“压出”及其预防措施

<正> “压出”是煤层边缘的一种动力现象,这种现象早已出现在顿巴斯矿区并且进行了深入的研究。“压出”发生的条件是:开采深度在300～400米以上[1],围岩坚硬,煤层厚度小强度大。煤层破坏时,采区瓦斯涌出量小。“压出”发生在一瞬间,此时的顶底板相对移动量占采煤班总移动量的 25～60％。由于“压出”发生在一瞬间,因此难于查明,这在很大程度上妨碍了寻找预防的科学根据。 在工作面控顶区内,弹性煤层在顶底板相对移动的影响下产生垂直的相对变形量ε_1。此时的相对变形量ε_2等于零。变形量ε_3(沿巷道轴线)由这个方向的应力σ_3确定。     

巨厚坚硬顶板工作面的底板破坏规律

针对郭庄矿开采9#煤时受巨厚坚硬顶板和底板奥灰水双重威胁的情况,利用现场钻孔注水试验手段与数值模拟的方法对9#煤底板进行破坏深度探测及破坏规律的研究.现场钻孔注水试验结果表明,工作面煤层底板监测钻孔控制深度内的底板岩层均发生了不同程度的破坏,最大破坏深度介于18.80~21.00 m,9#煤与下伏奥灰层间距不足20 m;数值模拟结果表明,坚硬顶板条件下,强制放顶比充填开采对煤层底板产生的破坏程度大.     

深部开采对下盘竖井稳定性影响的研究

为研究深部开采对下盘竖井稳定性的影响,以内蒙古某金矿为工程研究背景,通过测定矿山岩体力学参数、建立矿山三维数值模型,采用数值模拟分析方法,模拟空场法开采该金矿32号矿体188～-300m的过程,得到深部矿体开采过程中下盘竖井围岩变形量、应力集中情况和塑性区分布特征。研究结果表明:32号矿体深部开采的过程中,下盘竖井围岩主要受压应力作用,且围岩所受最大压应力超过围岩抗压强度,围岩稳固性差;下盘竖井围岩中将发生较大范围的剪切破坏;下盘竖井的变形量将超过规定的安全许可范围,易发生变形破坏。     

新集二矿1煤层底板破坏深度模拟研究

通过分析新集二矿1煤层水文地质条件,在获取力学参数的基础上,采用数值模拟软件FLAC3D对1煤层底板的破坏深度进行了模拟,结果表明:1煤层底板最大破坏深度为19.17 m;底板最大破坏深度出现在工作面推进30～40 m位置,此处最容易发生突水事故。研究结果对于实现新集二矿1煤层的安全开采,为后期工作面的防治水方案设计以及防治水措施制订提供了科学依据。     

近距煤层群底板大巷掘前卸压开采技术研究

为合理设计钱家营矿近距煤层群底板岩石大巷层位和施工顺序,减缓动压影响,采用理论分析、数值模拟等手段对大巷合理布置位置、减压开采工作面尺寸及减压开采效果技术论证与对比研究。结果表明:底板大巷应在上方采面回采结束底板稳定后掘进,采面斜长至少为两倍的支承压力影响范围,巷道应布置在采面底板破裂影响范围外;钱家营矿采用180m的9煤层卸压工作面开采,回风巷布置在12-1煤层底板岩层中,巷道两帮围岩应力降低明显,顶底板移近量为389mm,两帮移近量为324mm,减压开采效果良好,有利于巷道的长期维护和运营使用。     

受多中段采动影响的竖井工程稳定性数值模拟

研究受多中段采动影响的竖井工程稳定性问题,成为我国最大充填法开采矿山——金川二矿区的一项重要课题,采用数值模拟的方法对此进行了研究,研究结果表明,加大贫矿开采后形成四中段同时回采,相对3个中段同时回采,只是加大竖井工程破坏的风险,尤其是竖井井壁位移方面比较突出,最大增幅达50%左右,但并没有改变竖井今后可能发生变形、破坏的模式,其变形、破坏的模式依然是在延续现今单纯三中段富矿开采时竖井变形和破坏的模式,穿过竖井井筒的断层破碎带仍然是竖井可能发生破坏的突破口。     

急倾斜煤层复杂条件下矿震时空演化规律研究

为明确急倾斜煤层复杂条件下工作面开采过程中矿震的时空演化规律,确定影响冲击和矿震显现的主要开采和地质因素,在某矿急倾斜水平分段轻放工作面开采过程中进行微震监测。结果表明,急倾斜轻放工作面的矿震强度较急倾斜综放工作面有所降低。2#煤层工作面回采时,矿震事件主要集中在煤层顶板岩层中,而临近下位4#煤层工作面生产时,矿震主要发生在煤层底板岩层中。研究结果可为同类型矿井工作面冲击地压分区管理、分类防治提供指导。     

采动条件下厚煤层底板破坏规律动态监测及数值模拟研究

以某矿综放工作面的开采实际为背景,采用现场应变测试和数值模拟相互验证的方法,对采动条件下厚煤层底板破坏深度进行综合对比研究。现场实测表明,某矿综放工作面煤层底板岩体破坏深度介于13~16 m之间,采动矿压对底板的影响具有较远距离的"超前"显现和"滞后"延续的特点,(超前、滞后距)表现有由浅及深相应减小的总体特征;数值模拟研究表明,工作面底板下0~16 m为底板破坏影响带,即底板最大破坏深度为16 m,16~36 m岩层受煤层开采影响较小,再往下有接近原岩应力的趋势;综合分析得出该面采动底板变形破坏深度为16 m,研究结果为我国类似条件下煤炭资源安全开采及矿井水害防治提供参考依据。