工作面过破坏区开采方法与覆岩破断规律研究

以崔家寨E13103工作面为研究背景,运用力学分析、数值模拟、现场实测等方法,对垂直、斜交、平行3种不同类型的小煤窑巷道破坏形式进行研究,掌握了小煤窑破坏区内全工作面应力分布规律;并针对不同类型的小煤窑巷道,建立了系统的过破坏区的开采工艺,尤其对于贯穿于工作面的4条平行空巷,采用“摆动调斜”的方式回采工作面;通过研究支架-围岩稳定性,建立了过小煤窑巷道顶板破断力学模型,并得出了揭露空巷阶段支承压力分布规律;通过分析“顶板-支架-空巷-煤柱-实体煤”之间关系,推导出工作面支架过小煤窑巷道阶段合理工作阻力计算公式,揭示了目前工作面支架选型并不合理等问题,有效指导支架设计与选型;同时提出了相应的小煤窑破坏区下开采安全技术措施。     

深埋厚煤层工作面覆岩活动规律与底板岩层破坏深度研究

随着地下开采深度逐步增加,为了维护矿山和采场的稳定,需要研究大采深条件下工作面覆岩活动规律与底板岩层破坏深度。以邢东矿2225工作面为例,其采深已超过1 000 m,在工作面回采期间,对采场巷道围岩进行了矿压观测,并根据矿压观测的结果,得出工作面长度对覆岩活动规律和底板岩层的破坏深度影响较大,底板岩层的破坏深度达到45 m左右。     

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。     

深埋巨厚煤层分层开采覆岩破坏规律研究

以准东煤田大井2~#煤矿B_1巨厚煤层分层开采为工程背景,采用关键层和材料力学相关理论及UDEC数值模拟对煤层分层采出后覆岩破坏进行研究。UDEC数值模拟得出煤层全部采出后覆岩的最终破坏高度约为256.8 m,验证了理论计算的合理性。     

小浪底水库下开采覆岩破坏规律研究

在借鉴国内外覆岩破坏研究经验和分析新安煤矿水文地质条件基础上,采用 FLAC 3D数值模拟、钻孔漏失量监测和井下仰孔并行网络电法cT探测技术对小浪底水库下开采覆岩破坏规律进行了分析,并获得了回归关系武和全煤厚开采导水裂隙带分布预测图,为大型水库下防治水决策提供了科学依据.     

综采工作面上覆岩层运移破坏规律研究

根据火烧铺矿2632综采工作面概况,首先理论分析了该工作面来压步距,并采用UDEC^2D数值模拟软件对2632综采工作面上覆岩层运移破坏规律进行了研究,主要研究了2632综采工作面塑性区分布、工作面超前支承压力分布规律以及不同基载比条件下基本顶破坏特征分析。研究为综采工作面支护设计提供了理论基础。     

厚表土层薄基岩条件下分层开采覆岩破坏规律研究

运用实测和模拟研究的方法,研究了厚表土层薄基岩条件下厚煤层分层开采时煤层顶板上覆岩层破坏规律以及导水断裂带的发育高度。一分层回采结束后实测导水断裂带发育高度为34.7 m,经过3.5 a后实测断裂带高度降为30.7 m;下分层开采结束后断裂带发育高度为41.51 m。测试结果表明,随着工作面停采时间的增加,采动裂隙尤其是上部的微小裂隙将会部分闭合,致使导水断裂带发育高度降低;当基岩柱厚度较小时,导水断裂带发育高度也较小;同时厚煤层分层开采随分层数的增加,断裂带的高度增长幅度逐渐降低。     

不同工作面推进速度下上覆岩层运移破坏规律研究

为了实现煤矿安全高效开采,研究了不同工作面推进速度下上覆岩层运移破坏规律。基于煤矿工程概况,采用3DEC数值模拟软件,模拟分析了不同工作面推进速度下上覆岩层垂直位移、顶板的运动矢量、推进速度和上覆岩层应力与位移关系以及不同工作面推进速度下基本顶失稳运动情况。研究为快速推进下采场矿压特征提供了理论支撑。     

深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律研究

以山东新巨龙煤矿1302N-1矸石充填综采工作面为工程背景,结合现场监测和数值模拟分析等手段对深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律进行深入研究。结果表明:相比全部垮落法,深井矸石充填综采工作面采空区矸石能够有效支撑顶板,矸石支撑强度可达2.1MPa。工作面覆岩压力较小,最大为27.61MPa。矸石充填后,前方煤体和上覆岩层所受的采动影响减小,最大支承压力为3.42MPa,地表下沉系数为0.06。1302N-1综采工作面矸石充填高度为2.8m,上覆岩层断裂与来压特征不明显,仅监测到6次微震事件,能量都小于1 000 J,且多来自高位岩层。数值模拟表明:充填高度越高,覆岩塑性区范围越小,裂隙发育程度越低,覆岩下沉变形量越小。     

大采高综采工作面覆岩活动规律研究

相对于普通综采工作面,大采高综采工作面回采空间大,上覆岩层运动范围也相应较大。为了得到泉店煤矿大采高综采工作面上覆岩层的活动规律,采用理论分析与数值模拟计算的方法,分析工作面回采后顶板的位移量、垮落状态、塑性区分布规律以及工作面超前支承压力的分布规律。     

复杂地质条件下覆岩破坏规律研究

目前对复杂地质条件下裂缝带和冒落带的高度研究不足,对诸如断层、褶皱等对裂缝带和冒落带高度影响规律研究很少,故结合京福高速公路徐州绕城西段过柳新矿和新河矿老采空区钻孔实测数据,对该地区的裂缝带高度和冒落带高度进行了研究,主要从老采空区、断层和向斜3个方面进行了分析,得到结论:时间因素对裂缝带高度的影响要远大于对冒落带高度的影响;断层对裂缝带高度和冒落带高度均有影响,但影响程度不同;在向斜的不同位置上,裂缝带和冒落带高度受到的影响程度不同.这些规律为今后在类似条件下进行老采空区上方建筑设计和计算冒落裂缝带高度提供了参考.     

综采工作面上覆岩层运动与破坏规律研究

以王楼煤矿11301综采工作面为研究对象,首先对顶板岩梁的运动步距进行理论计算,包括直接顶的初次垮落步距,老顶的初次来压步距以及岩梁的周期来压步距,然后通过对综采支架工作阻力和巷道围岩变形实测,确定了工作面顶板岩梁的运动步距,从而为综采工作面顶板管理提供了技术支持。     

厚煤层工作面覆岩破坏高度确定研究

随着工作面的不断向前推进,工作面上方岩层垮落高度不断增加,增大工作面矿山压力的同时导通了通水裂隙,直接威胁工作面生产安全。本文以某矿2301N工作面为研究对象,对工作面的厚煤层分别从分层开采、网下综放、综放开采3种采煤方法的上方岩层垮落高度分析,进行比较。研究结果表明,综放采煤工艺上覆岩层裂隙发育最大,网下综放次之,分层综采最小,可为上覆岩层含水层及三下采煤提供借鉴。     

综采工作面覆岩破坏高度实测研究

确定导水裂缝带发育高度对于确保煤矿水体下安全生产以及地表水、地下水资源等的保护都具有十分重要的意义。陕蒙交界处某煤矿为了确保生产安全,在2201综采工作面上方,布置了2个钻孔,采用钻孔冲洗液消耗观测法和钻孔电视观测法,对覆岩破坏状态进行了实测。通过对实际观测资料的总结分析,获得了该区综采条件下的导水裂缝带、垮落带发育规律并进行了相关对比研究,研究成果为条件类似矿井缩小防水煤柱、提高采煤上限等提供了参考。     

大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律研究

以赵家梁煤矿大巷煤柱回收为研究背景,用物理相似模拟实验和现场监测等方法,对大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律进行研究。结果表明：3101工作面采空后,靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.12 MPa,距采空区7 m;3102工作面采空后,靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.2 MPa,距采空区8.5 m;大巷煤柱回收工作面回采完成后,保护煤柱上方应力分布呈马鞍形,两侧采空对大巷煤柱回收工作面影响较小。现场实测数据与物理相似模拟实验所得数据相符,验证了相似模拟实验用于类似问题研究的可行性。     

采场覆岩破坏规律研究

为了研究采场覆岩破坏规律,以平朔井工三矿39107工作面地质情况及开采条件为基础,依据相似定律制作相似模型,得出地表最大垮落位置在距开切眼100 m处,达到充分采动等,岩层下沉量最大值8.2 m,开切眼位置处地表下沉量约为3.6 m;岩层最大垮落位置在距开切眼105 m处,地表沉陷值最大值7m左右,开切眼位置处地表发生台阶式下沉,下沉量2～3 m,地表沉陷后形成的地表裂隙宽度为0.1～1.2 m;开挖处应力值降低,工作面前方由于超前支承压力的作用应力值升高,超前支承压力峰值距工作面在8～12 m之间,平均10 m;超前影响范围为14～17 m,平均15.5 m;工作面垮落带高度为32～40 m,裂隙带发育较高,最终裂隙导通地表,使地表形成了台阶下沉;工作面直接顶初次来压为16 m,基本顶初次来压为40 m,基本顶周期来压为12～18 m,平均为15 m.     

厚煤层分层开采覆岩破坏探测研究

观测采用电视成像探测技术。通过在靠近采空区的位置(包括利用原有巷道或新掘探巷)向采空区打若干垂直或近垂直钻孔,通过探头在钻孔中移动,获得任意位置的图像信息,传输到计算机上。