综采工作面厚硬顶板预裂爆破技术研究

厚硬顶板工作面高强度来压致灾事故频发,为保证该类工作面的安全回采,以九里山煤矿为工程背景,分析了切顶卸压对厚硬顶板来压特征造成的影响。14141工作面受大落差断层的影响,厚硬顶板的高强度来压极易造成断层活化,导通底板灰岩含水层和回采工作面造成断层突水事故;从能量角度解释了预裂爆破切顶措施造成工作面来压步距减小的内在机理,爆破裂隙的产生减小了基本顶破断时所需的内力耗散功率,导致基本顶极限跨距减小,来压期间的支架阻力同来压步距成正比,切顶卸压可有效降低工作面来压强度;14141工作面采用在开切眼沿工作面倾斜方向布置爆破钻孔,在运输巷沿走向布置钻孔的预裂爆破措施,现场检测表明:爆破后可在开切眼和运输巷顶板分别形成沿倾向和走向的垂直破坏面,同相邻工作面相比,14141工作面来压步距减小、来压强度明显降低,保证了该工作面的安全回采。     

华北型煤田底板破坏深度BP神经网络预测模型研究

华北型煤田开采受底板含水层严重影响,为了准确计算工作面底板破坏深度,本文结合现场实测和神经网络预测模型对其进行分析。首先采用直流电法与专门电极电缆,对九里山矿综放开采工作面15091的底板破坏深度进行观测;其次结合大量实际数据,应用遗传算法优化BP神经网络,通过优化参数构建底板破坏深度预测模型,预测模型的均方误差为0.011,平均百分比误差为5.983%,预测集预测结果误差在10%以下,模型可以预测底板破坏深度;最后以预测模型分析采厚和切顶卸压对工作面底板破坏深度的影响。研究结果表明,分层开采下,切顶卸压比未切顶卸压底板破坏深度约减少77.84%;综放开采下,切顶卸压比未切顶卸压底板破坏深度约减少59.17%;采厚对底板破坏深度的影响呈正相关。     

预裂爆破切顶对底板破坏深度及矿压影响规律

为研究开切眼和有底抽巷的运输巷爆破切顶对底板破坏深度和矿山压力的影响,以九里山14141工作面为例,运用数值模拟对比分析不同条件下切顶对底板破裂深度的影响,结合现场实测与数值模拟结果分析矿压显现规律。结果表明:有底抽巷时运输巷底板破裂深度约为14.5m;对开切眼和有底抽巷的运输巷预裂爆破,切顶能有效切断矿压传递途径,减小老顶初次来压和周期来压步距,降低巷道支承压力,从而减轻底板破裂危害;为焦作地区及全国类似煤与瓦斯突出并且受底板水害严重威胁的矿井安全回采提供借鉴。     

干河煤矿回采巷道水力压裂卸压技术应用

以干河煤矿2-209工作面2092巷为工程实例，为解决该巷道变形严重的问题，拟定采用水力压裂切顶卸压技术；应用表明，通过高压水切顶后，巷道顶底板及两帮最大变形量均相对未切顶巷段减小50%左右，超前支承压力影响减弱；解决了回采巷道反复维修的问题，实现了工作面安全高效回采，取得良好的经济、安全效益。     

承压水作用下切顶卸压对煤层底板破坏深度影响的试验研究

为研究承压水作用下煤层顶板切顶卸压对煤层底板破坏深度的影响,以二维相似模拟试验台为基础,研制了简易底板承压水施加装置,并运用动态应变仪和全站型电子测距仪分别进行应力和位移监测。试验模拟了切顶卸压和常规开采条件下的煤层底板破坏深度情况,得到了2种不同条件下围岩应力场的变化规律和底板破坏深度值。试验结果显示:切顶卸压和不切顶卸压条件下,在近水体处的裂隙导升带破坏区别不大;监测到的煤层底板应力变化规律相似,但扰动强度不同。不切顶条件下的底板破坏深度比切顶条件下大,切顶卸压在一定程度上能够减小底板破坏深度。     

厚煤层沿空掘巷水力切顶围岩控制技术实践

针对厚煤层综采工作面留设煤柱沿空掘巷巷道围岩大变形技术难题,以陕西黄陵二号煤矿422工作面回风巷为工程背景,分析切顶卸压围岩稳定控制机理,认为切顶卸压节理为切断应力传递路径、减小悬顶长度、改善应力集中,理论确定了切顶高度及角度等技术参数。结合422工作面生产条件,确定了422回风巷煤柱侧水压致裂切顶卸压技术方案并应用于现场实践。现场监测结果表明,422回风巷采用切顶卸压技术后,两帮收敛量最大为148 mm,顶底板移近量最大为174 mm,有效降低了巷道围岩应力,保证工作面安全高效回采。     

回采面顺槽深孔预裂爆破切顶卸压技术的应用

因工作面顺槽掘进过程中受相邻回采面的采动影响,导致顺槽掘进期间及后期回采过程中受压较大、维护困难;以斜沟煤矿23111工作面为工程实例,拟在该工作面的顺槽回采期间提前采用深孔爆破方法进行切顶卸压,以减小对相邻工作面顺槽掘进的影响;应用结果表明,顺槽深孔爆破切顶卸压技术切断了回采面及端头采空区的采动压力传播,显著减轻了相邻工作面顺槽掘进及回采期间的矿压显现.     

大采高工作面二次动压巷道水力压裂切顶卸压技术研究

为了解决大采高工作面二次动压巷道围岩变形破坏严重问题,以小保当一号煤矿112202工作面回风顺槽为工程背景,从应力角度分析得出巷道围岩破坏的原因,主要为上区段工作面侧向应力和本区段工作面超前支承应力叠加造成;分析了水力压裂切顶卸压作用机理,即通过压裂使顶板岩层产生裂缝,降低其整体强度和完整性,阻断采空区应力传递路径,减小回采时巷道悬顶距;提出了二次动压巷道超前水力压裂方案,水力压裂切顶卸压现场试验结果表明,压裂段顶底板移近量相对未压裂段降低约54.3%,两帮移近量降低约51.1%,压裂段煤体应力相比未压裂段降低了50%以上。研究成果在现场工程的成功应用表明水力压裂切顶卸压技术能够明显改善大采高工作面二次动压巷道应力环境,增强围岩稳定程度。     

水力切顶技术在大采高孤岛面的研究与应用

为了解决邻近工作面回采、孤岛工作面、动压送巷道等矿山压力大导致巷道顶板出现下沉冒落、片帮严重、顶底板移近量增加、两帮收缩量加大等巷道变形严重的问题。通过介绍斜沟煤矿8#煤18104大采高综采工作面两巷采用传统深孔爆破切顶卸压技术与新工艺水力压裂切顶卸压技术的应用对比,结果表明水力压裂切顶卸压技术能够有效解决工作面压力大的问题,而且还能解决矿井采掘衔接紧张局面,使产能得到充分释放,提高了回采效率,为解决类似工作面压力大影响生产等问题提供参考。     

定向爆破切顶卸压技术在马兰矿的应用

为了解决工作面回采期间在采空区中产生悬顶问题,以马兰矿18504工作面为研究背景,重点介绍了工作面定向爆破技术,并例举了18504工作面切顶卸压护巷成功案例。研究表明,在18504工作面回采时,南一下组相关的锚杆、锚索受到超前应力的影响不断增加,巷道顶底板和两帮出现明显的位移和变形。在工作面停采线处,通过切顶卸压技术进行适当的卸压处理后,对应的锚杆、锚索受力大幅度降低;且在回采空间的结构基本上保持稳定情况下,锚杆、锚索的受力也基本上复原,对应的移近量也趋于稳定,有效地实现了切顶卸压护巷效果。     

回采顺槽巷道超前水力压裂切顶技术及其应用

针对部分回采工作面顺槽巷道受相邻采空区动压影响,造成回采时超前影响段变形大、超前维护量大的问题,个别回采面甚至不得不提前结束回采。为探索该类巷道的治理办法,结合已有研究和工程实践,提出采用超前水力压裂切顶卸压的技术,减弱本工作面回采期间的超前支承压力,试验结果表明,通过回采顺槽超前水力压裂切顶卸压技术研究的使用,使顺槽巷道超前影响段变形有所减小,对比卸压段和相邻的未卸压段,巷道变形大幅减小,底鼓减小50%,两帮移近减小40%,有效降低了回采顺槽巷道超前支护的管理难度。     

韩家湾煤矿切顶卸压沿空留巷技术应用

为进一步提高煤炭资源回收率,以韩家湾煤矿214201工作面应用沿空留巷开采技术为背景,为确保工作面成功留巷,在工作面实施爆破切顶卸压技术实践。结合煤层顶底板岩石物理力学性质,通过理论分析与现场试验确定切顶卸压爆破技术参数,在实施爆破切顶前采用恒阻大变形锚索加强切顶侧顶板支护,之后采用爆破切缝技术定向切顶卸压。现场监测结果表明,爆破切顶卸压之后,顶板能够按照预定的方向切缝,在工作面回采过程中,通过对留巷支护参数及形式的设计,最终所留巷道效果明显,达到了沿空留巷的目的。     

三交河煤矿11-201工作面两巷水力压裂切顶卸压技术研究

为缓解三交河煤矿11-201工作面回采期间巷道大变形、片帮及冒顶等问题,采用水力压裂切顶卸压技术对工作两巷顶板进行切顶卸压。卸压后,两帮位移量最大为142 mm,顶底板移近量最大为285 mm。相较于非压裂段,巷道两帮围岩位移量降低约45.5%,顶底板移近量降低约42.3%,说明采用水力压裂技术可以切断工作面两巷与上覆关键岩层之间的应力联系,达到卸压护巷的目的。     

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。     

高水压突水危险工作面防治水关键技术

为实现赵固二矿11011工作面在高水压突水条件下安全回采,对高水压底板进行加固,对断层进行预注浆治理;利用相似模拟实验对底板突水及加固效果进行研究;并应用经验公式、力学理论分析、神经网络和基于支持向量机等多种方法预测底板破坏深度为20.12～23.63 m;利用直流电勘探法测得底板破坏深度为23.48 m。结果表明:底板加固后富水区明显减小,部分区域富水区消失,断层水量明显减小,开采未发生突水危险,实现了工作面的安全回采。     

采后底板破坏深度探测与数值模拟研究

为探究祁东矿8231工作面采后底板破坏影响范围,采用数值模拟及地质雷达探测法,对8231工作面底板破坏特征进行研究.结果表明,工作面底板破坏起始于工作面前方一定范围,随着工作面推进,煤层底板破坏深度不断增加,同时,回采巷道受掘进和采动的双重扰动,其底板破坏范围稍大于工作面底板破坏范围;8231工作面底板破坏深度数值模拟...     

潞宁煤业22116工作面水力压裂切顶卸压技术

潞宁煤业2号煤层顶板为坚硬顶板,22116工作面回采期间临近的22118运输巷围岩位移过大,因此设计采用水力压裂切顶卸压技术进行控制,通过现场试验并对围岩位移监测表明,切顶后22118运输巷两帮移近量减小50.6%,顶底板移近量减小51.8%,巷道围岩位移得到有效控制,为类似地质条件下工作面的开采提供了参考。     

厚煤层综放开采底板破坏特征研究

为研究厚煤层综放开采工作面底板破坏特征,运用滑移线场理论,构建了靠近工作面超前支承压力影响的底板破坏深度计算模型,采用数值模拟分析了不同推进度下的覆岩破坏特征,采用瞬变电磁法,开展煤层底板破坏深度探测工作。研究结果表明,在考虑超前支承压力影响下工作面煤层底板最大破坏深度为28.15 m,在工作面达到充分采动时,上覆岩层破坏形态呈现出马鞍形,而煤层底板破坏呈现出勺形,采用瞬变电磁法获取的煤层底板破坏深度为35 m,且工作面回采后未出现异常突水现象,研究结果确保了工作面的安全回采。     

水力压裂切顶卸压控制动压巷道围岩变形研究

针对干河煤矿2-209工作面护巷煤柱在工作面回采动压影响下围岩变形严重问题,采取了超前工作面进行水力压裂切顶卸压来减小煤柱所受采空侧覆岩载荷。针对该工作面工程地质条件,对水力压裂钻孔施工相关参数进行了确定并进行了工业性试验,现场应用效果表明,压裂后巷道顶底板及两帮围岩变形量大大降低,巷道围岩变形处于可控范围,实现工作面安全高效回采。     

窄煤柱综放工作面应力转移护巷技术研究与应用

针对常村矿S5-17工作面运输巷护巷煤柱承载过大而引起煤柱破坏变形,导致的巷道围岩结构产生破坏、临近采空区瓦斯进入回采面等一系列问题,运用了窄煤柱工作面切顶卸压护巷技术,研究了不同切顶高度、角度对窄煤柱工作面巷道、两帮煤柱的应力分布和变形特征的影响。研究结果表明,切顶后应力集中主要出现在煤柱中部及切缝的上方,并且煤柱内的应力水平较低,应力集中现象不明显;从实体煤向采空区方向顶板竖直位移逐渐增大,并且巷道围岩及两帮煤柱变形量较小;切顶高度为11.7m、切顶角度为10°时,切顶效果最好。工程实践及现场监测数据表明,在设计切顶方案下,切顶卸压区内与未切顶区相比,平均顶底板移近量减少了35.7%,两帮移近量减少了19.1%。