煤层邻近基岩风化带地面预注浆加固与矿压显现特征研究

在薄基岩风氧化带下煤层开采易发生出水压架事故,为了保证薄基岩煤层的安全开采,以淮南顾北煤矿薄基岩煤层1512(3)工作面为研究背景,通过数值计算、理论分析、实验室试验及现场实测的方法研究了不同岩层结构对薄基岩采场覆岩运移规律的影响,提出了地面对工作面上方的基岩风氧化带进行预注浆加固方法并成功进行了试验。研究得出:松散含水层载荷传递作用下,当采场覆岩中只有单承载岩层时,顶板易出现大范围的下沉,工作面压架几率较高,而当采场有双承载岩层时,压架几率大幅减小;地面预注浆能够有效提高基岩风氧化带岩层整体强度,提高其承载能力;工作面来压步距大于类似条件下未注浆的工作面,且实现了工作面安全回采。     

薄基岩工作面上覆风氧化带地面预注浆改性技术工程实践

针对顾北矿南二采区1512(3)工作面厚松散含水层下薄基岩开采难题,采用相似材料物理模拟、数值计算及理论分析等方法研究了松散含水层载荷传递作用下不同结构覆岩的运动规律,提出并结合现场实施了风氧化带整体注浆改性技术方案,提高了风化岩层的抗拉能力及内聚力,将风氧化带由载荷层变为具有承载作用的高位关键层,通过对工作面回采期间顶板岩层稳定性及矿压显现特点的分析,证明薄基岩工作面上覆风氧化带地面预注浆改性技术很好地保证了工作面的安全生产。     

软弱薄基岩放顶煤安全开采关键问题研究

采动裂隙发育规律和支架荷载变化规律是软弱薄基岩放顶煤安全开采的两个关键问题,以淮北朱仙庄煤矿薄基岩区综放工作面为研究对象,采用物理模拟、理论分析、现场实测等方法对这两个问题进行了深入研究。研究结果表明：软弱薄基岩中的黏土质矿物较多,在地下水的长期作用下,极易发生风化崩解、膨胀,有效地阻隔了采动裂隙的发育,放顶煤开采时裂采比为3.6~5.4,裂隙带发育高度远远小于正常厚度基岩,且基岩越薄,裂隙发育高度受阻现象越明显;薄基岩在风化作用下,力学性质大大弱化,煤层顶板中无基本顶承载层,支架工作阻力远远小于额定工作阻力,来压步距远小于正常基岩,来压显现不明显。     

地面L型定向分支孔注浆加固煤层顶板厚风氧化带技术研究

针对薄基岩、厚风氧化带下综采工作面顶板压力大,易形成出水、压架事故的工程问题,采用一种新型L型定向分支孔结构对顶板厚风氧化带进行了地面预注浆,设计了合理的注浆参数和施工技术措施。工程实践结果表明：采用地面多渗透源的注浆方式加固顶板风氧化带,注浆压力大,改善了上覆围岩结构的力学行为,封堵了砂岩裂隙水和上部含水层的导水通道,配套高强液压支架,实现了安全回采,为同类地质条件下工作面开采提供了一种新的技术途径。     

浅埋煤层巷道过沟探查及治理技术

为了解决薄基岩浅埋煤层巷道过沟遇到的问题,以张家峁煤矿4-2煤层3条巷道过老来沟为例,通过钻探工程、压水试验、岩心鉴定、钻孔录像、水化学测试等多种探查技术方法,查明巷道过沟掘进段4-2煤顶部覆岩结构、基岩风化程度、新鲜基岩厚度和风化带水文地质特征,依据探查结果,提出"地面超前注浆、地面河道修复治理、井下补充注浆"技术思路,避免巷道直接掘进遇到的水文地质及工程地质问题,既保障矿井高效安全生产,也保护地表水资源。     

厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征

采用相似条件采场类比、现场实测和数值分析综合研究方法,研究了厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征,研究表明：厚冲积层薄基岩采场矿压显现与基采比密切相关,随着基采比增大,采场矿压趋于缓和。按基采比大小可将采场划分为“有板有壳”、“有板无壳”和“无板无壳”3种类型。“有板有壳”类型采场,应力壳为采场第1掩体,其下位的断裂带板（梁）结构为第2掩体,采场矿压显现缓和;“有板无壳”类型采场,断裂带板（梁）结构为采场惟一掩体,其上位无“应力壳”承载,板（梁）结构失稳后采场矿压显现剧烈;“无板无壳”类型采场,无板（梁）结构和“应力壳”的掩护,冲积层荷载直接传递在液压支架上,该类采场易发生压架事故。“无板无壳”类型采场的覆岩结构沿竖向划分为两带,即“垮落带”和“弯曲下沉带”。并对形成3种类型采场的力学机理进行分析。     

潘谢矿区薄基岩风化带特征及压架机理分析

在隐伏煤田浅部薄层基岩综采过程中,时常遇到覆岩下工作面发生综采支架被压事故,造成严重安全威胁和巨大经济损失。通过对潘谢矿区薄基岩风化带岩性特征、分布特征,以及含隔水性及物理力学性质等因素进行分析,结果表明古地形、构造、水流作用等因素对风化带厚度影响显著;强富水性厚风化带是导致工作面压架的主要因素之一。     

顶板注浆加固技术在上湾煤矿的应用

针对神东矿区煤层局部基岩薄的赋存特点,采用地面钻孔注浆加固顶板技术,在厚风积沙下大采高综采工作面成功应用.为矿区在今后厚风积沙薄基岩区的综采顶板控制提供了保障,同时也为西部地区同类顶板控制提供了技术指导.     

隔水层裂隙演变机理与过程研究

以神东矿区浅埋煤层采矿地质条件为例,研究采动覆岩中软弱隔水岩层裂隙演变的力学机理与规律.在分析浅埋煤层薄基岩顶部风化带岩层的隔水性和覆岩裂隙发育规律基础上,建立平板力学模型,采用薄板理论中的差分法,应用应变分析原理,结合下伏垮冒岩层的弹性地基特性,研究了薄基岩浅埋煤层长壁工作面覆岩活动规律和软弱隔水层板的裂隙演化机理及...     

部分充填法在薄基岩煤层开采中可行性分析

采用常规综合机械化开采薄基岩煤层时常发生压架出水现象。以淮南矿业集团薄基岩煤层1332(1)工作面为工程背景,经过FLAC3D数值软件计算对比分析得出:部分充填开采方法将减小薄基岩采场的矿压显现程度,减小采场压架出水几率,为薄基岩煤层开采提供一定的借鉴意义。     

垮落带直覆下采煤地面注浆加固顶板钻探技术研究

为解决垮落带直覆下采煤面临的破碎顶板问题,提出了地面注浆加固思路,重点对钻探技术进行了系统研究。根据实际地层分布以及钻孔穿过垮落带特点,为确保浆液顺利到达目标层位,设计出了二开结构钻孔并选用了优质低固相膨润土的冲洗液解决孔壁坍塌等事故,同时建立了孔内事故预防措施技术体系。在此基础上,以淮北矿业许疃煤矿7228工作面为工程实例对钻探效果进行了分析。研究结果表明设计的二开结构钻孔有效的保证了钻探的顺利施工,揭露的基岩位置与原有资料基本吻合|基本查明了71煤采空区影响地层范围及裂隙发育特征,同时通过简易水文观测也验证了采空区裂隙加固效果较好。研究成果为地面注浆改造破碎顶板的钻探工程提供了技术保障。     

厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面覆岩破坏电法监测

掌握导水裂缝带发育高度对于厚松散层薄基岩煤矿工作面安全开采具有重要的意义。在煤层采动影响前,在工作面巷道向煤层工作面顶板施工1个仰孔,布置孔中电极电缆,形成钻孔电法监测系统。在巷道中连接并行电法仪器和钻孔电缆,数据采集方式称为AM法。随采煤工作面位置逐渐接近并进入钻孔控制范围,监测电极电流值和视电阻率值发生变化。结果表明:对潘北煤矿厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面电法监测显示,弯曲下沉带电极电流值和视电阻率值较为稳定,受采动影响程度较小;导水裂缝带内,电极电流值明显下降,视电阻率值明显升高;顶板高度0~40 m采动超前影响范围可达410 m左右;工作面坚硬顶板砂岩地层为控制覆岩破坏的关键层,采空区上方坚硬顶板岩层垮落滞后工作面9~16 m;工作面导水裂缝带高度为37 m,导水裂缝带未发育到基岩面,风化砂质泥岩裂隙在采动应力作用下存在闭合现象。     

工作面注浆加固技术在快速过断层中的应用

为解决工作面回采过断层期间顶板破碎易片帮冒顶等问题,对11100工作面地质条件进行分析,对注浆加固机理进行研究,提出工作面注浆加固快速过断层技术。该技术采用调斜旋转回采和割顶留底回采方案,合理选取注浆材料,设计注浆参数,并对注浆效果进行检验。实践证明,通过断层区域的注浆加固,改善了煤岩体物理力学性质,提高了顶板稳定性和煤岩承载能力,结合对回采方案的优化,保证了工作面快速安全通过断层。     

赵庄二号井2309工作面构造区注浆加固技术研究

赵庄二号井2309工作面地质构造比较复杂,受地质构造运动影响比较强烈,断层、陷落柱、破碎带等特殊地质构造发育,煤体物理、力学性质条件较差,工作面回采过程中安全问题突出.因此需研究工作面构造区的注浆加固技术参数并评价围岩控制效果,确定巷道及工作面构造区的合理注浆钻孔参数、注浆加固工艺和技术,监测注浆加固效果,控制片帮冒顶...     

浅埋薄基岩煤层快速推进工作面矿压显现规律研究

基于神东矿区1-2#煤层的赋存条件和开采技术条件,采用FLAC3D数值模拟方法,研究浅埋薄基岩回采工作面快速推进过程中的矿压显现规律,为工作面支架阻力确定和岩层控制提供依据。结果表明,随着推进速度的增加,顶板压力呈现减小趋势;推进速度越快,工作面前方应力集中程度越高,峰值应力距工作面距离越小,应力集中影响范围呈减小趋势;推进速度不同时煤层上部的薄基岩和厚松散层破断都直接波及地表,地表下沉量明显高于相同条件下的正常采深煤层工作面;浅埋采场上覆松散层变形移动过程中难以形成承载结构,荷载估算时不能采用传统的普氏压力拱理论。     

高水压工作面底板注浆加固技术研究

作为焦作矿区的新建矿井,赵固二矿底板富水性强,水压大,隔水层薄,严重影响工作面安全生产。为了保证工作面安全生产,在简单分析试验工作面概况的基础上,提出了底板加固技术及其具体的技术指标,设计了"分散制浆、细管输浆、双重固管防喷、反复透孔注浆"的超高压注浆方法,直流电法探测结果表明,注浆对底板加固改造效果理想,该成果对高水压工作面注浆加固具有一定的参考价值和指导意义。     

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。     

霍尔辛赫煤矿3207大采高工作面顶板注浆加固技术

为解决山西霍尔辛赫煤矿3207大采高工作面松软破碎顶板厚煤层的开采问题,总结分析了注浆加固的作用机理,通过设计合理的注浆方案,确定了注浆设备及参数,优化了注浆施工工艺。现场注浆实践表明:该注浆加固技术取得了良好的效果,明显提高了破碎煤体的完整性,为3207大采高工作面的顺利安全回采提供了技术保障。     

薄基岩浅埋旺采工作面覆岩运移特征研究

 为了掌握薄基岩浅埋旺格维利法回采工作面覆岩运移特征,以神东公司榆家梁煤矿42216旺采工作面为研究对象,通过理论计算和现场监测等技术手段,得到适合神东矿区自身特点的线性支架压力监测、顶板下沉和片帮观测和地表移动监测方案,提出薄基岩浅埋旺采工作面的极限悬顶面积的计算方法,结果表明,旺采工作面在开始回采时,顶板压力显现不明显,随着悬顶面积的增大,顶板压力极不稳定,压力时大时小,当直接顶经强制放顶或自然垮落后,顶板压力逐渐趋于稳定,随着短壁工作面向前推进,顶板压力呈现周期性特点;旺采工作面地表塌陷具有突然性、台阶状的特点。