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...     

深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地压机理研究

以赵楼煤矿7303工作面为工程背景，采用理论分析、现场实测等方法，对深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地压机理进行研究，总结了厚表土薄基岩综放面的覆岩空间运动结构演化规律，建立了表土加载阶段的土压力拱载荷传递机制力学模型，基于理论分析结果划分了深部沿空综放面巨厚表土加载阶段的管控区域范围与等级，深部沿空综放面巨厚表土加载型冲击地压机理为：推进至表土持力层破断步距时，巨厚表土通过土压力拱将自身载荷传递至承载基岩，随着基岩破断运动持续加载至工作面前方煤体中，导致煤壁前方大范围煤层应力持续性升高，容易诱发冲击地压。通过微震监测、地表沉陷和现场显现数据，验证了深部沿空综放面地层运动、地表沉陷与巨厚表土加载型冲击地压发生高度相关，可作为预测预报巨厚表土加载型冲击地压的参考依据。     

巨厚黄土层下采动引起的地表塌陷裂缝区复垦问题探讨

通过对巨厚黄土层下采动所引起的地表塌陷裂缝区的特点及规律分析，并依据其特点与规律对巨厚黄土层地表塌陷裂缝区复垦技术，以及防渗层材料进行研究。     

巨厚松散层下条带开采地表移动特征

针对焦作矿区内赋存有巨厚松散层的地层条件，以地表移动实测资料为基础，用数学方法分析了巨厚松散层下条带开采地表移动规律及地表移动参数，得出了地表移动参数与地质采矿条件之间的函数关系式。     

巨厚松散层下条带开采地表移动规律分析

针对焦作矿区内赋存有巨厚松散层的地层条件，以条带开采地表移动实测资料为基础，用数学方法分析了巨厚松散层下条带开采地表移动规律及地表移动参数，并得出了地表移动参数与地质采矿条件之间的函数关系式。     

分段划分巨厚松散层移动角参数的方法

地层移动角参数对巨厚松散层矿井的建筑物保护煤柱尺寸影响很大，经济潜力十分巨大．目前我国绝大多数矿区，均采用一组松散层移动角参数整段设计留设建筑物保护煤柱的方法，该方法有时不尽合理．在淮北矿区巨厚松散层条件下，依据实测资料和土工实验结果，分析了土体性质随埋深的变化特征，论述了按土层埋深和沉积年代分段划分巨厚松散层移动角量参数的两种方法，并给出了淮北矿区相应的参考角量值．     

巨厚废石堆积层的钻进与护壁堵漏技术

钻孔能否穿透巨厚废石堆积层是丰山铜矿北缘矿带补充勘探钻孔施工的关键。几年来，通过不断总结经验，在巨厚废石堆积层钻进与护壁堵漏技术方面摸索出了一套切实可行的施工工艺，从而实现了快速、低耗、安全施工，取得了明显的经济效益。     

巨厚岩层稳定性与冲击地压防治关系研究

针对具有巨厚岩层的冲击地压矿井,巨厚岩层作为矿井覆岩的主关键层,其稳定性关系到整个采场的安全。结合多年研究的工程案例,数值模拟分析了巨厚岩层在开采中的稳定阶段,重点研究其稳定前后冲击地压的发生机理,将此地层条件下的冲击地压防治分为2种形式:巨厚岩层稳定环境下,开采范围的增大造成巨厚岩层承受载荷转移,导致采场围岩形成高静应力引发自发型冲击地压;巨厚岩层失稳后产生的强动载部分传递至采场与静应力叠加,造成围岩应力突变而引发矿震诱发型冲击地压。在巨厚岩层稳定前后应用高精度微震监测系统,动态判断顶板活动范围及巨厚岩层稳定发展趋势;同时在临场应用应力在线监测预警系统实时分析采场围岩应力场变化范围和发展趋势,并对危险区进行实时预警。     

西部巨厚黄土矿区采动塌陷区复垦充填研究

通过对西部巨厚黄土矿区采动塌陷、裂缝规律的研究,根据西部巨厚黄土层区煤层赋存情况、地质、自然特点,选择了西部巨厚黄土采动塌陷、裂缝区复垦技术及复垦防渗层固结材料,提出了西部巨厚黄土采动塌陷、裂缝区复垦方案。     

深井巨厚覆岩邻空采动强矿震孕育发生机理

矿震是深部矿井开采必然出现的动力现象,针对鄂尔多斯矿区白垩系巨厚覆岩邻空采动强矿震频发的现状,采用地面离层探测、地表岩移监测等技术,结合Reissner厚板理论与相对矩张量反演方法,分析了工作面邻空采动下白垩系巨厚覆岩破断运移特征,研究了工作面实体煤阶段向邻空回采阶段过渡区域频发矿震震源破裂模式的演化规律,揭示了白垩系巨厚覆岩深部煤层邻空采动强矿震孕育发生机理。结果表明：综放工作面实体煤回采阶段,白垩系巨厚覆岩无明显裂隙产生,地表沉降稳定,沉降量最大为0.23 m;邻空回采阶段,裂隙发育高度最大至煤层上方444.8 m处白垩系巨厚覆岩,强矿震震源处地表总是最先达到最大沉降,强矿震发生前地表最大沉降量快速增加,较1个月前监测最大沉降量增大超60%,表明白垩系巨厚覆岩破断运动为强矿震动力源,强矿震扰动作用下,巨厚覆岩失稳引起地表再次快速沉降。白垩系巨厚覆岩初次破断步距为307.7 m,与工作面实际推进度基本吻合,佐证了强矿震由白垩系巨厚覆岩初次破断诱发;巨厚覆岩破断厚度增大,其初次破断步距增幅逐渐变缓;工作面面长增大,巨厚覆岩初次破断步距线性增长,巨厚覆岩初次破断形式由横“O-X”形转变为...     

巨厚红土层下采场支护研究

基于采动岩体的抗压强度、弹性模量、泊松比等力学参数服从Weilbull分布，运用岩石破裂分析系统对五种支护方案进行数值模拟，并通过现场工业性实验，研究了巨厚红土层覆岩条件下采场在不同支护参数下的变形特点，分析了相关机理，找到了保证巨厚红土覆岩条件下高效、安全回采的最优支护方案。     

巨厚关键层条件下远距离下保护层开采保护效果分析

文章针对登封向阳煤矿巨厚关键层条件下的远距离下保护层开采,理论分析了巨厚关键层的极限跨距,运用数值模拟的方法,模拟巨厚关键层破断前后被保护层的应力、膨胀变形的程度,计算结果表明:由于巨厚关键层的存在,登封向阳煤矿保护层开采后保护效果不太理想,即巨厚关键层从某种程度上屏蔽了保护层的保护作用。此外,开采层过薄、层间距较大也一定程度上影响了保护效果。     

砾岩运动与冲击地压的关系探讨

探讨了巨厚砾岩条件下的冲击地压，研究砾岩运动对采场的影响，寻求砾岩运动规律。     

提高回采上限缩小防水煤岩柱高度的研究

论述潘一矿在巨厚松散含水层条件下，采取有效安全开采技术措施，实现了提高回采上限，缩小防水煤岩柱的目的。     

义马煤田煤层上覆巨厚砾岩与冲击地压的关系

研究了煤田巨厚砾岩和马凹组地层的厚度和岩性等特点,分析了巨厚砾岩诱导冲击地压发生的机理,表明了义马煤田冲击地压多发生在巨厚砾岩厚度较大区域,煤层上覆巨厚砾岩厚度越大的区域,采后易造成悬臂梁,导致坚硬顶板弹性能的蓄积,当弹性能超过坚硬顶板的强度时,便会发生冲击地压。     

巨厚基本顶大采高工作面顶板破断特征

以大柳塔煤矿巨厚基本顶大采高工作面为工程背景,采用现场实测和理论分析等方法对大采高工作面巨厚基本顶的结构及运移特征进行分析,建立了巨厚基本顶周期来压过程中岩层破断模型,确定了巨厚岩层分层厚度和矸石承载力。结果表明:巨厚基本顶大采高工作面非来压期间支架工作阻力小,来压时工作阻力大,动载系数大;开采空间增大后,巨厚基本顶发生分层,下分层形成"倒台阶组合悬臂梁"结构,上分层在矸石支撑下形成稳定平衡结构;非来压期间,支架仅承担"倒台阶组合悬臂梁"结构的静载,随着上分层岩块加长,矸石承载能力不足,上分层平衡结构失稳造成周期来压。     

巨厚覆岩下离层与涌水通道相似模拟研究

采用相似材料模拟方法,建立巨厚岩浆岩下煤层开采模型,研究了巨厚覆岩下离层空间和涌水通道的形成过程及发育规律。研究表明:高位巨厚覆岩底部离层空间位于弯曲带、离层空间附近岩层富水性强、充足离层发育时间是形成离层水的条件;巨厚覆岩底部离层水形成后,下方竖向未贯通裂隙在巨厚覆岩破断运移冲击作用下扩展为层间贯通裂隙,并在离层空间四周形成涌水通道,由此产生高位巨厚覆岩离层水突涌隐患。可采用充填开采、条带开采、离层注浆等方式消减离层空间,采用超前钻孔疏水切断补给水源及疏放离层水等措施。     

巨厚关键层下采动裂隙分布与瓦斯运移规律研究

针对工作面上覆巨厚关键层的开采条件,采用相似材料模拟实验方法,研究了巨厚关键层影响下采动裂隙的分布特征,并以此为根据提出了瓦斯运移富集特征。研究结果可为巨厚岩层下工作面开采瓦斯突出的预测与防治工作提供一定的理论基础。     

巨厚坚硬顶板变形及垮落的动态演化特征研究

义马煤田赋存一层巨厚坚硬岩层,是矿区诸多动力灾害的主要诱因.本文以义马煤田千秋矿21221工作面为工程背景,开展了顶板岩层冲击倾向性的实验测定,采用相似模拟和数值分析方法研究了工作面回采过程中巨厚坚硬顶板运动特征,分析了巨厚坚硬顶板垮落垂直位移动态演化规律,建立了采动应力分布与顶板运移的关系.研究结果表明:巨厚坚硬顶板...     

高位巨厚坚硬岩层下煤层的合理开采方法研究

为了防止高位巨厚岩层在层下煤层开采过程中引起冲击灾害,针对潞新二煤矿II102采区上覆巨厚岩层情况,结合数值模拟研究,通过对比留大煤柱开采、离层区注浆充填开采、采空区充填开采等多种开采方法对高位巨厚坚硬岩层破断运移影响,考虑安全、技术等因素,确定高位巨厚坚硬岩层条件下煤层开采技术方案为:离层区注浆充填开采方案。