煤层隐伏露头附近工作面开采水害安全性研究

张集煤矿浅部煤层隐伏露头区域工作面开采受到上覆松散含水层的威胁,1306工作面原设计采用分层开采,工作面产量和效率难以提高,通过FLAC3D数值模拟、类似地质条件矿井综放或大采高综采的覆岩破坏规律进行分析,选取较大的垮采比和裂采比预计“两带”高度,并与综放开采“两带”高度经验公式预计进行对比,采用“最小安全厚度”法选取保护层厚度,确定了防砂安全煤岩柱的高度以及开采厚度。结果表明,1306工作面开采区域最小基岩厚度大于全厚综放开采所需最小防砂煤岩柱厚度,工作面可采用全厚综放开采至设计停采线结束,有利于矿井实现高产高效安全开采。     

厚煤层综放开采水资源与环境保护技术研究

结合潞安矿区水体下采煤实例,分析研究了综采放顶煤条件下覆岩破坏规律与导水裂缝带发育规律,提出了综采放顶煤导水裂缝带最大高度的计算方法和计算公式,并在多个矿井成功进行了水体下综采放顶煤开采技术实践,有效保护了矿区水资源和生态环境。综采放顶煤条件下,导水裂缝带的发育高度要比普采条件下、分层综采条件下大得多,综采放顶煤条件下的裂高采厚比与分层开采初次采动的裂高采厚比基本相同,导水裂缝带的发育形态仍呈马鞍形。     

综采工作面巨厚层砾岩水防治技术研究

14 0 9工作面为华丰煤矿首采综采放顶煤工作面 ,该面的开采受上覆巨厚层砾岩层含水层的威胁。通过对顶板砂砾岩水防治技术的研究 ,结合综放工作面自身特点 ,采取有效的防治水措施 ,实现了安全生产。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

高河煤矿水体下“综采放顶煤”开采可行性分析

结合国内水体下采煤经验,在分析研究了潞安集团高河煤矿矿井充水因素、覆岩结构、导水裂隙带和计算防水安全煤岩柱等工作的基础上,对浊漳河下采用"分层综采"与采用"综采放顶煤"技术开采3#煤层可行性进行了评价,最终选定"综采放顶煤"一次采全高。     

综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律研究

为确保多伦协鑫煤矿综放回采工作面不受上覆第三系含水层影响,确定留设安全煤（岩）柱的合理厚度,须掌握综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律。基于覆岩破坏高度现场实测结果,结合实验室相似材料模拟试验,得出了综放开采条件下白垩系覆岩破坏＂两带＂高度与采高之间的比例关系,取垮采比5.61,裂采比12.21,作为7号煤上分层综放开采条件下合理留设安全煤（岩）柱的数值依据。经过与开采条件相似矿井的覆岩破坏相关数据对比分析,认为白垩系岩层覆岩破坏具有裂采比较小、垮采比较大的特点,符合软弱类型覆岩的破坏规律。     

厚松散层综放开采覆岩破坏发育规律研究

为了确保朱仙庄煤矿综放工作面在回采过程中不受上覆含水层的影响,尽可能提高工作面的开采上限,合理留设安全煤(岩)柱厚度,采用地面钻孔观测法、井下网络并行电法仪探测法以及数值模拟,对厚松散层综放开采覆岩破坏高度发育规律进行研究。结果表明:地面钻孔实测垮采比为4.14,裂采比为9.74,与电法探测结果相近;同一煤层开采后垮采比和裂采比也有一定的变化,一般随着采高的增大而出现小幅度的增大;随着工作面的推进,覆岩破坏由下而上逐渐发展,最大主应力中拉应力的等值线由"拱形"变为"马鞍形",导水裂缝带在在煤壁前方和工作面后方发育最高,需要重点防范其波及到上方的含水层。     

赵固二矿露头区砂砾含水层下安全煤岩柱留设研究

赵固二矿煤层隐伏露头区域工作面开采受到新近系下层砂砾含水层的威胁,原设计中采用分层开采,工作面产量和效率难以提高,经济效益低。通过对现场实测、FLAC3D数值模拟以及对类似地质条件矿井综放或大采高综采的覆岩破坏规律进行分析,选取较大的垮采比和裂采比预计"两带"高度,并与综放开采"两带"高度经验公式预计进行对比,采用"最小安全厚度"法选取保护层厚度,最终合理确定了防砂和防水安全煤岩柱的高度以及开采厚度。结果表明基岩厚度较薄的区域可只采顶分层,解放大量浅部煤炭资源,提高采出率;基岩较厚的区域变分层开采为一次采全厚大采高开采,有利于矿井实现高产高效安全开采。     

近距离厚煤层组工作面覆岩破坏规律实测研究

为深入研究近距离厚煤层组综放开采覆岩破坏规律,并为合理留设露头区安全煤(岩)柱提供数据依据,指导浅部工作面防治溃水、溃砂等水害事故,以大屯矿区7,8煤近距离厚煤层组工作面为例,在前期上层煤(7煤)覆岩破坏规律观测研究的基础上,近期采用井下“两带”观测仪观测了下层煤(8煤)的“两带”高度发育特征,从而在我国率先全面实测了近距离厚煤层组工作面覆岩破坏规律。结果表明：上层煤的底板破坏范围与下层煤垮落带发育范围有重合区域时,下层煤垮落带高度增大;下层煤综放开采按综合采厚计算的裂采比与以往单一煤层的裂采比较为接近,但按下层煤采厚计算的裂采比高于综放开采单一煤层的裂采比52%。“三下采煤规程”中的“两带”高度预计公式在近距离厚煤层组综放开采条件下应当进一步完善。     

厚煤层综采放顶煤开采工艺参数研究

结合兼并重组后的龙峰煤矿实际情况,分析了矿井的地质构造、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件等,最终确定10105工作面更适合采用综采放顶煤采煤法。研究了10105工作面综采放顶煤开采工艺参数,包括采煤机割煤高度和采放比、放煤步距与采煤机截深、初次放煤步距、放煤方式、端头放煤以及工作面末采放煤等。结果表明,综采放顶煤开采更有利于矿井的安全高效开采,有利于提高煤炭资源回收率,可为类似赋存情况煤层的开采方法提供了借鉴。     

胡家河煤矿导水裂隙带发育高度研究

导水裂隙带高度是煤层顶板水害防治中需要考虑的关键因素。胡家河煤矿采用综采放顶煤工艺开采4#煤层,在采放高度达到13 m时,应用"三下规范"中两个公式计算出的导水裂隙带发育高度分别为58. 88 m和82. 11 m,通过RFPA数值模拟表明计算值与实际值相差较大。当工作面推进到140 m时,导水裂隙带发育高度达到最大值204 m,其后不再随工作面的推进而向上发育。钻孔冲洗液漏失量观测结果表明,导水裂隙带发育高度为225 m。综合确定胡家河煤矿导水裂隙带发育高度为225 m,裂采比为17. 3。     

综放工作面覆岩采动破坏规律与充水特征分析

沙曲煤矿山西组煤层开采过程中,煤层顶底板砂岩含水层构成煤层开采时的直接充水含水层.这是沙曲煤矿山西组煤炭资源综放开采必须关注的一个问题.并且煤层上覆岩层由裂隙砂岩、泥岩和煤系共同构成,此类复合结构覆岩的工程地质性质和覆岩破坏特性不同,可能成为煤矿开采水害预防和地表塌陷离层注浆治理的有利条件,也可能会对开采造成安全问题.综合分析了沙曲煤矿山西组煤层剖面、平面和水力内边界的水文地质特征,通过GIS多因素拟合建立了煤层开采覆岩破坏"两带"高度的预计模型,在对山西组4#、5#煤层开采矿井充水条件研究的基础上,分析了充水水源和充水通道,并对煤层安全开采影响程度进行了评价,并针对性地提出了相应的防治水措施.     

综采放顶煤覆岩破坏规律与机理研究

根据现场实测资料,结合相似材料模拟试验、数值计算,系统研究了潞安矿区综采放顶煤条件下覆岩破坏规律和导水裂缝带发育规律,揭示了覆岩破坏与岩层移动的机理。综采放顶煤条件下导水裂缝带异常发育,在同样采厚的条件下导水裂缝带最大高度比分层综采增大1.32倍,比普采增大2.23倍。综采放顶煤条件下裂高采厚比为19.75,与普采、分层综采初次采动条件下的裂高采厚比相近,基本符合初次采动导水裂缝带的发育规律。     

榆神矿区中深埋厚煤层开采覆岩破坏规律研究

中深埋煤层覆岩破坏规律及裂隙发育特征与煤矿安全开采密切相关。为揭示陕北侏罗纪煤田中深埋工作面高强度开采下的覆岩破坏规律以及导水裂隙带发育规律,以榆神矿区小保当一号煤矿112201工作面为研究区域,采用数值模拟和现场实测相结合的方法开展了风沙滩地区中深埋煤层高强度开采下的煤层覆岩破坏规律研究。研究表明:112201工作面的初次来压步距约为100m,2-2煤充分采动后,导水裂隙带最终发育高度为169.2m,裂采比为29.27。根据高密度三维地震探查,导水裂隙带发育高度为178.42m,裂采比为30.87。研究成果可为中深埋煤层开采矿井水害防治和水资源保护提供指导。     

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。     

强富水含水层下综放开采水砂灾害防控关键技术

弱胶结煤层覆岩抗采动变形能力差,高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,在近距离强富水含水层下综放开采具有极大的危险性,常发生突水溃砂事故。为了实现强富水含水层下综放开采水砂灾害的安全防控,研究了基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测与监测、煤层采放高度设计与实时调整的突水溃砂灾害防控关键技术。提出基于网络并行电法和井下加密钻探的精细化探查组合方法以查明工作面开采的水文地质条件;采用经验公式预计、数值模拟计算、钻孔注水法实测以及电-震一体化监测等手段获取动、静态综放开采的覆岩破坏高度特征;通过控制煤层采放高度、优化工作面两巷在煤层中的位置、电-震一体化监测覆岩破坏高度反算煤层采放高度等方法达到及时调控煤层采放高度的目的。以应用工作面为例,采用并行电法、钻探验证,覆岩破坏高度实测以及煤层采放高度的精准控制等方法,基于地质条件探查与分析,动态控制了煤层覆岩的采动破坏范围,实现了工作面在近距离强富水含水层下的综放安全开采。研究表明,物探、钻探探测可有效获取水文地质信息以及综放开采覆岩破坏的关键参数,将采动裂隙场与水文地质条件相结合,控制煤层采放高度,对不同含水层采取疏或保的不同对策,实现了强含水层下综放安全开采。     

中硬偏硬覆岩高强度综采覆岩裂缝带发育规律研究

 为了研究中硬偏硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏硬覆岩高强度综采条件（分层综采和综采放顶煤）覆岩裂缝带高度与 成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用来类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

高强度综采中至坚硬覆岩裂缝带发育规律研究

为了研究中硬偏坚硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏坚硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏坚硬覆岩高强度综采条件下(分层综采和综采放顶煤)覆岩裂缝带高度与M/n成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用于类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

孟巴矿特厚煤层分层开采覆岩导水裂隙带高度测定

针对孟加拉国巴拉普库利亚煤矿地表松散富含水层水体下安全开采问题,采用井下仰孔注水测漏法对Ⅵ煤首分层综采采场导水裂隙带发育高度进行了现场探测,实测覆岩最大导水裂隙带高度为61.46 m;应用FLAC3D数值模拟方法,模拟计算了首分层和二分层开采覆岩最大导水裂隙带高度分别为65 m和88 m;通过与经验公式计算结果进行对比分析,综合确定首分层开采覆岩最大导水裂隙带高度为65 m,裂采比为21.67,并给出了中硬顶板条件下分层综采导水裂隙带发育高度计算公式。     

特厚承压含水砂砾岩下综放开采安全采高确定

以伊犁伊宁矿区富水特厚砂砾岩下煤层综放开采为工程背景,利用现场实测得出煤层回采后覆岩裂采比为7.5,并以此预测了2601工作面在不同采高条件下导水断裂高度,认为安全采高为5.0 m。采用固液耦合相似模拟验证结果表明:在采高8.5 m条件下工作面推进90 m工作面发生突水,突水前含水层水压呈现缓慢下降、上升、震荡、急剧下降的变化趋势;在采高5.0 m条件下,工作面没有出现涌水,覆岩裂隙高度仅为37 m,与裂采比7.5的预测结果相近,2601工作面综放高度5.0 m是可行的。