大采高工作面破碎顶板注浆加固技术应用

以慈林山煤矿3109大采高工作面为工程实例,为解决该工作面在遇断层和超前支撑应力、构造应力耦合状态下,其破碎岩体容易发生超前冒顶和片帮的问题,针对性设计注浆方案与选定注浆浆液;工程实践表明,该工作面破碎区域注浆效果良好,实现了安全推采,提高了生产效率。     

综采面过断层泥质破碎带注浆加固技术研究

以110203工作面过F18正断层为工程背景,根据现场实际情况确定采取留底煤、割顶岩的工作面过断层方式,在过泥质破碎带时进行预注浆加固,并依据工作生产情况对注浆工艺进行设计,注浆钻孔注浆压力为4～6MPa,单孔注浆量为400kg,注浆浆液有效扩展半径为2.5m。通过注浆提高了泥质破碎带内岩体的稳定性、完整性,改了岩体物理力学性质,通过马丽散的胶结作用,在泥质破碎岩体间形成"骨架"结构,提升岩体强度。现场应用表明,在综采工作面采取注浆加固技术后,断层泥质破碎带内的岩层稳定性显著提升,有效避免工作面回采时顶板冒落、片帮等问题,确保了工作面生产安全。     

基于微震信号突变分析的底板断层突水预测

为了探索承压水上底板采动断层活化破坏特征,预防底板断层活化突水,利用微震监测技术对工作面底板采动断层进行了连续动态监测。结果表明：当工作面推进距断层约60 m时,断层就出现活化迹象,且随着工作面的推进,断层活化程度及破坏范围增大;底板断层活化破坏深度达到30.4 m,接近无断层底板破坏深度的2倍,活化破碎的断层带更容易形成导水通道诱发工作面底板突水。基于承压水上采动断层活化破坏特征信号,利用Origin数据处理软件对微震监测的底板断层活化破坏深度数据进行了4次多项式拟合,应用基于突变理论推导的底板采动岩体失稳突水判据对其进行了突变分析。依据分析预测结果,并结合放水孔水量、水温等信息,及时注浆加固了底板断层活化破坏区域,使工作面顺利推过断层区域,实现承压水上断层区域工作面的安全带压开采。     

基于微震在线监测的实时震源波速反演技术应用

为了提高冲击地压监测精度、监测范围和监测结果的时效性，基于微震在线监测的实时震源波速反演技术对综采工作面高应力区以及冲击危险区域进行探测。结果表明，高应力分布区域与大能量微震事件震源点位置基本一致，结合大能量微震事件发生前相应区域地音活动特征，验证了震源波速反演结果中应力集中区域与煤岩体中高应力分布区域基本吻合，实时震源波速反演对于探测煤层高应力区域分布规律具有较好的适用性，该技术可直观反馈工作区域应力场的变化。     

深井孤岛综放工作面过断层期间冲击地压危险分析

为有效预防深井孤岛综放工作面过断层期间冲击矿压事故的发生,采用SOS微震监测系统对断层区域煤岩体内微震活动进行全时连续监测,并分析统计在过断层期间微震活动发生的次数和能量释放的变化规律。研究得出结论:随着回采工作面的逐渐临近,断层影响区域内每日震动释放总能量值和震动次数的起伏波动逐渐增大,加大了发生冲击地压的危险。     

综采工作面过地质构造异常带注浆加固技术

赵庄二号2309综放工作面内地质构造异常带大量发育,导致工作面煤岩体结构破碎,对工作面的顶板管理及瓦斯治理带来困难,威胁工作面的回采安全。为解决这一问题,针对2309综放工作面地质构造异常区域采取注浆加固措施,并对各加固区分别进行注浆加固方案设计,并对注浆加固效果进行监测分析,科学合理地解决工作面过地质构造异常带的安全问题,为工作面的安全生产提供保障。     

基于微震监测的含地质异常体底板注浆加固稳定性研究

为了解决深部矿井受高地应力、高承压水压力及复杂地质构造等影响下所发生的突水灾害,注浆与微震监测相结合的方法成为了重要防治技术,被广泛应用于煤层底板加固与时效破坏评价中。针对目前微震监测分析注浆结构理论与技术支撑基础不足的问题,以淮南矿区张集煤矿1613A工作面为工程背景,构建了针对煤层底板注浆后地质异常体的微震监测系统,分析了采动过程中注浆导水通道地质体的微震响应特征,探究了底板结构体注浆堵水的加固效果。研究结果表明,工作面阶段性回采所诱发的周期来压会造成底板破坏深度增大;在注浆地质体及其围岩区域的C3Ⅱ组、C3Ⅲ组灰岩层未监测到微震事件,导水通道的多分支孔分段注浆治理效果良好;上层C3Ⅰ组灰岩并未通过隐伏断层、垂向导水构造与深层高水压灰岩发生直接水力联系,浆液有效封堵并加固了岩层基质。整个工作面回采过程中无突水风险,实现了高效安全开采。     

松散破碎煤岩层注浆加固技术研究

针对综放工作面走向断层造成煤岩体松散破碎进而严重影响正常安全生产的现状,选取永陇矿区某矿实际生产地质条件,对断层影响作用下松散破碎煤岩层变形特征和注浆加固机理进行研究。结果表明:走向断层影响下回采工作面片帮严重、二次处理难度大、及时支护困难;注浆加固通过提高煤岩层自身弱面结构参数和改变应力状态的方式提高稳定性。在此基础上选取ZKD高水速凝材料进行工作面注浆,开发适用于倾斜煤层的"一管多头分压、多孔循环交替、深浅注浆孔结合"的注浆工艺,有效地控制了工作面煤岩体的围岩稳定,实现了工作面的安全快速推进。     

南煤大阳泉公司8133工作面过断层区域围岩控制技术研究

为保障南煤集团大阳泉公司8133工作面顺利通过断层破碎带区域,通过分析端面顶板垮落机理,确定破碎带区域采用注浆加固技术,基于理论分析确定端面顶板注浆加固形成的厚度需大于2 m,结合工作面地质条件及断层破碎带特征,设计破碎带区域采用超前预注浆+架前注浆相结合的注浆方案,并在注浆方案实施后进行注浆效果的检测分析,结果表明:断层破碎带注浆加固后,破碎围岩体被有效胶结成一个整体,工作面通过断层区域时,无压架及大范围片帮冒顶现象出现,保障了工作面的安全回采。     

构造复杂软岩工作面冒顶防治技术研究

为研究构造复杂软岩工作面冒顶防治技术,以S204工作面为研究对象,采用COMSOL Multiphysics软件模拟了F1断层对工作面开采的影响,提出采用断层区域超前注浆措施改善断层破碎带岩体性质,从而防止工作面回采通过断层时发生冒顶事故。在断层区域进行超前注浆过程中,有效利用瓦斯抽采钻孔作为注浆孔,实现了“一孔多用”。在F1断层影响区域实施注浆措施后,对S204工作面过F1断层进行了跟踪考察,从考察结果可知,注浆措施有效解决了断层构造引起的采面冒顶问题。     

深井巷道过断层群期间微震规律分析

为更有效地预防深部矿井掘进工作面过断层群期间冲击矿压事故的发生,采用微震监测系统对断层群区域煤岩体内微震活动进行了全时段监测。基于微震活动在能量释放与震动频次方面的变化特征,分析了断块活动聚集能量对冲击矿压的诱发影响,以及断层群区域人为采掘扰动影响下的微震活动变化规律。结果表明:断层群构造区域微震活动具有较高的不稳定性,随着掘进工作面逐渐临近,区域内每日震动释放总能量值起伏波动逐渐增大,最大能量值呈现快速攀升趋势;强烈微震活动发生前有一段弱震活动时期,弱震活动为强震再次发生起到蓄能作用。     

工作面断层带静动压分步耦合预注浆加固技术研究

为解决煤矿工作面在推采过程中遇到具有复杂原岩应力环境及受采动活化影响的断层带时，面临顶板与煤壁支护困难，停采停面加固破碎围岩开采效率低，开采成本高与安全性差等系列问题，采用UDEC数值模拟方法建立了工作面断层活化模型，分析了断层构造带区域原岩应力分布特点，工作面开采过程中断层活化过程及期间岩体裂隙发育演化规律，提出了从被动过断层到超前工作面预注浆加固断层构造带的断层治理思路，确定了静、动压2阶段分步预注浆的合理有效距离为超前工作面300～400 m和30～50 m。通过对断层构造带平行与扇形注浆孔的分级递进式布置、高压注浆设备的计算选型与泵效校检、“两堵一注+排气管”耐高压（15～20 MPa）定位封孔方式的设计与强度验算，形成了帷幕注浆（0～10 m孔）、浅孔注浆（10～30 m孔）、中深孔注浆（30～80 m孔）和预留深孔注浆（80～130 m孔）相结合的静动压分步耦合预注浆断层带加固关键技术，实现了注浆压力5～15 MPa、注浆流量0～6 m³/h、注浆范围0～150 m的远距离高压注浆，达到了超前工作面30～400 m预注浆加固断层破碎带煤岩体的目的。该技...     

注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控制中的应用

基于西南地区采煤工作面多断层褶曲问题,为了降低冒顶、碎顶、滑底灾害对工作面正常工序的影响,分析了注浆充填加固技术对采场围岩的作用机理,模拟了注浆充填加固对顶底板应力及位移量分布的影响,进行了顶板冒落工作面、顶板破碎工作面、软底下滑工作面注浆充填加固技术的实践。研究表明:注浆对冒顶工作面应力及位移分布影响不大;注浆能很好地控制破碎顶板下沉量及下沉范围;注浆能有效抑制底鼓,大大减小底鼓范围,并且对顶板应力值有一定影响。     

褶皱附近微震活动规律分析

褶皱等地质构造造成的开采区域应力分布的非均匀性及局部应力集中对工作面回采时的微震活动有重要的影响。分析研究工作面经过褶皱时的微震活动规律有利于揭示矿山微震发生的机理和预防冲击矿压的发生。介绍了前人研究的褶皱区原岩应力场分布情况,并结合山寨煤矿1103工作面的地质概况简介其内部小褶皱的应力场分布情况,然后利用波兰SOS微震监测系统监测的微震数据,研究了以下3方面的内容:向斜、翼部和背斜部位的微震分布与褶皱区应力状态的关系;E4能级以下微震活动与褶皱区应力水平的对应关系;褶皱构造对微震超前距离的影响。     

常村煤矿回采工作面微震活动时序特征分析

针对常村煤矿21150回采工作面受应力叠加影响导致微震事件频发的情况,为合理安排生产进度,采取有效卸压措施,利用SOS微震监测系统对微震活动的时序特征,包括能量周期性、来压步距相关性和震源集中程度进行统计分析。结果表明:随着煤岩体中弹性应变能的积聚性变化,微震事件单日总能量峰值表现出平均为6.25 d的周期性;另外,来压步距与单日总能量的相关系数值为0.592,呈现正相关性,而来压步距与单日总频次的相关系数值为-0.559,呈现负相关性;最后,采用震源集中程度指标值对3个统计周期内的微震事件平面分布情况进行分析,发现随着回采工作面的推进,集中程度指标值减小,震源集中区域面积也随之减小,而频次不断增加。     

顶板岩性组合结构对逆断层活化特征研究

为了减少断层活化对煤炭安全生产带来的威胁,本文以河南某矿11011工作面过断层为工程背景,通过FLAC~(3D)三维数值模拟软件和微震监测等方法,研究了在不同顶板岩性组合结构下,工作面向逆断层推进时,煤层顶板的运动特征、断层带应力演化规律以及工作面过断层期间微震事件特征。研究表明,断层受到的开采扰动随工作面推进而逐渐增加,活化程度也越剧烈,在距断层10～20m时,断层活化危险性最大;受工作面回采的影响,顶板不同岩性组合结构下,断层发生活化难易程度为:软硬硬软软软硬硬硬软软硬硬硬软软;在工作面回采过程中,断层带B监测点的相对下沉量大于监测点A,说明断层上方高位处先发生活化失稳;随着工作面不断接近断层,断层受开采扰动的影响也越大,断层附近区域岩体微裂隙越多,断层附近区域微震事件越多,断层活化越剧烈。研究成果为断层发育区煤炭资源安全开采提供理论依据与技术参考。     

化学注浆在处理回采过顶板破碎带的应用

在采煤工作面回采过破碎带等地质构造异常区域的过程中,工作面容易发生片帮、冒顶等现象。石圪节矿15108工作面在回采过破碎带生产过程中采用注浆加固技术通过了局部顶板破碎带,取得了良好效果。     

深井矿山岩爆灾害微震监测技术应用研究

会泽矿区深部矿体资源埋藏深度达1000m,原岩应力较大,矿体赋存于10余条断层所控制的破碎带中,开采条件十分复杂.根据矿山实际情况建立了一套24通道微震监测系统,建立的数字化多通道微震监测系统具有先进和丰富的地震学定量分析和可视化解释功能.采用人工爆破震源对微震监测系统的定位精度进行了3次测试,监测范围内的震源定位误差为3.16～6.78 m,达到了预期目的.在现场监洲数据的基础上,对微震事件b值时序特征、震源应力降及微震势体积等参数进行了分析,揭示了采动应力场与微震活动性之间的时空内在联系,提出了以微震势体积一阶差分的变化计算岩体安全系数,统计得出了岩体安全系数与岩爆活动的相关关系.     

邢东矿深部带压开采底板突水特征及控制技术

针对深部带压开采工作面区域注浆治理后底板突水仍频发的难题,以邯邢矿区邢东矿深部带压开采为工程背景,通过现场调研和理论分析已突水工作面突水过程和开采地质条件,获得了邢东矿深部带压开采底板突水特征和影响因素,确定了邢东矿深部带压开采底板突水主控因素;应用弹塑性力学理论从动静载角度分析了不同来压步距对底板破坏深度和宽度影响规律,进而采用数值模拟研究不同来压步距下底板应力场和塑性区演化规律。研究结果表明:工作面顶板剧烈来压突水是邢东矿深部带压开采底板突水主要特征,顶板难以及时垮落是其关键诱因;随来压步距增大,底板应力集中带和卸荷应力拱逐渐向底板深部岩体传播扩展,顶板垮落易产生强烈来压动载效应,底板采动破坏深度和宽度增大,诱发隐伏导水构造活化及深部岩体破坏,贯通底板隐伏构造带等导水通道诱发底板突水。为此,提出了顶板水力压裂卸压以及底板微震监测、采动应力监测、围岩变形监测和承压水水位监测等多参量监测的防治技术。现场监测表明,试验工作面顶板水力压裂后周期来压步距缩短为9.53 m,相比邻近未压裂工作面减小了61.42%,来压动载系数、应力集中系数和围岩变形速度均较小,奥灰水位相对稳定,未形成底板突水通道,底板突水得到有效控制。     

综放工作面过断层构造带注浆加固技术应用

针对宝雨山煤矿12141工作面过断层构造带回采期间,工作面出现顶煤松散破碎、煤墙片帮严重,工作面支护难度大,顶板维护管理困难等问题,根据煤体注浆加固技术机理,提出超前在工作面上下巷道超前切眼向断层破碎带影响范围内的煤体中施工注浆钻孔,向钻孔内灌注注浆液对煤体进行超前注浆加固的技术方案,同时根据注浆孔的位置、深度、角度等参数的不同,提出了4种注浆孔布置设计方案。通过对4种方案进行分析比较后,选取了混合布置注浆孔的方式对顶部煤层进行注浆加固,结合现场实际情况,合理了设计注浆孔参数和施工方案。现场实践和观测结果表明,对破碎的煤体提前进行注浆加固以后,提高了煤岩体的完整性和稳定性,增强了煤岩体的抗拉和抗压强度,提高了煤岩体承压能力,工作面煤墙和顶板得到有效控制,确保了工作面安全正常回采。该技术方案的提出为类似地质条件下工作面过构造带提供了参考。