Predicting the Height of the Water-conducting Fractured Zone Based on a Multiple Regression Model and Information Entropy in the Northern Ordos Basin,China

Predicting the water-conducting fractured zone (WCFZ) height is the key to roof water disaster prevention and environmental protection. Field WCFZ data were collected from 24 working faces of Shendong, Shenfu, Yushen, and Yuheng mining areas in the northern Ordos Basin. A fitting formula was obtained by a multiple regression model and the weight of each factor was calculated by information entropy theory, allowing a prediction of the WCFZ height in the area. The formula was improved by applying a safety factor of 1.33, which met the 95.8% reliability requirements of the samples. Finally, the 31,114 working face of the Jinjie coal mine was selected as a case study. The spatial characteristics of the WCFZ in the study area were analyzed using a geographic information system (GIS) and the WCFZ height was measured using borehole TV. The predicted value was 49.6 m and the field measured value exceeded 42.4 m, making the model-predicted value much closer that predictions calculated with other empirical formulas. The results indicate that this method quantitatively predicted the WCFZ height in the study area and enabled the WCFZ height in the study area to be visualized with GIS technology. It is an effective tool for analyzing and predicting the height of the WCFZ and for preventing mine water inrush.

     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

基于MATLAB多元非线性特厚煤层导水裂隙带高度预计

为解决特厚煤层待采工作面导水裂隙带运用现有规程条件难以计算的问题,依据导水裂隙带与各主要影响因素之间的关系,结合正交试验法,构建不同影响因素下的工作面组合方案,利用3DEC软件模拟分析各工作面开采后的最大导水裂隙带高度,将其计算结果运用MATLAB软件进行多元非线性回归拟合,得到特厚煤层综放工作面导水裂隙带高度的计算模型。以大平矿已采工作面导水裂隙带高度监测数据为例,研究结果表明:计算模型预计结果与实测结果的最大相对误差为6.47%,最小相对误差为0%,平均误差为2.93%,误差结果较小,计算模型可用于特厚煤层待采工作面导水裂隙带高度的预计。     

综放工作面垮落带高度测定方法研究

为解决高瓦斯矿井综放工作面垮落带高度难以精确测定,造成工作面两端头难维护、预抽钻孔终孔位置难以确定等问题,依据工作面采动后顶板岩层破断垮落、弯曲下沉对采空区煤层底板施加压力的情况,结合采空区上覆各岩层的厚度和密度,提出了垮落带发育高度的测定方法.以大平矿N1S2综放工作面为例,现场测试结果表明:利用该测定方法测得的垮落...     

特厚煤层分层综放开采覆岩破坏规律数值模拟

 以华亭陈家沟煤矿综放采场实测导水裂隙带发育高度成果数据为基础,应用FLAC3D反演计算模拟分层综放开采引起的煤层覆岩破坏规律,并与实测数据进行了对比分析得出：分层综放开采后覆岩移动破坏形成“拱”式承载结构,拱脚压应力高度集中;导水裂隙带发育形态也近似为“拱形”,与实际探测高度拟合度较好;分析了开采过程中覆岩的位移场、应力场和塑性破坏区分布规律。研究结果可为深入研究分层综放开采覆岩破坏规律提供借鉴。     

特厚煤层大采高综放开采工作面的安全保障技术

通过对特厚煤层大采高综放面瓦斯分布、涌出规律及"三带"的研究,提出大采高综放面瓦斯等灾害治理新技术,为大采高综放面开采提供安全保障,改善作业环境,为实现大采高综放面安全、高产、高效提供技术支撑。     

硬煤超大采高智能化综放开采关键技术装备研究

为实现8~12m硬质特厚煤层安全高效开采,针对硬煤冒放性差的特点,采用小采放比开采模式,增加割煤高度,利用围岩扰动改善顶煤冒放性能,实施超大采高综放开采,研究了硬煤超大采高综放开采成套装备,得出了工作面总体设备配套参数,优化了工作面大梯度过渡技术及端头区多设备联合支护方案。针对顶煤冒落块度大问题,研究了大运量煤流运输系统,配套采用后部刮板输送机交叉侧卸技术,配置了煤流四级破碎体系,工作面采用高可靠性智能控制采煤机,创新研发了强扰动高效放煤机构及"记忆+远程干预"放煤系统,创建了具有主动感知、自动分析、系统协同性能的安全高效的智能综放工作面,为实现年产1.5Mt特厚煤层综放开采奠定了基础。     

大采高综放开采技术标准体系研究

针对目前我国特厚煤层大采高综放开采技术研究尚缺少相关技术标准及技术标准体系的问题,对此相关技术标准进行了研究。按照GB/T 13016—2009《标准体系表编制原则和要求》,建立了大采高综放开采技术标准体系,确定了大采高综放开采技术标准体系的结构与框架形式,列出了技术标准体系表与明细表,提出了急需研究制定的大采高综放开采工作面设计规范、生产管理规范等62项标准,以提高我国厚煤层开采技术与装备的标准化水平。     

厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析

在厚松散含水层下采煤时,由于含水层可传递上覆表土层的载荷,导致工作面容易产生溃砂、突水事故.为了避免在回采过程中发生溃砂、突水事故,结合朱仙庄煤矿864工作面的实际条件,建立复合隔水关键层的力学模型,采用数值模拟对厚松散含水层下特厚煤层分别在上分层2.5,3.0,3.5,4.O m综采、下分层6.5,6.O,5.5,5.0 m综放和一次性全厚放顶煤进行开采,确定安全开采的方案.研究结果表明:在上分层为3 m下分层6综放时,裂缝带发育的高度最低、覆岩破坏的最终形态最缓和,在工作面回采过程中最为安全.     

基于人工神经网络技术的综放导水断裂带高度预计

在对综放开采条件下导水断裂带发育规律分析的基础上，将基于非线性理论的人工神经网络技术用于煤层覆岩破坏高度的预测，选取采高、基岩柱厚度、倾角、顶板单轴压强度、泥岩比例和覆岩结构6种因素作为导水断裂带预测模型的影响因子，建立导水断裂带高度预测模型，并在我国首个海域下综放工作面加以应用.     

坚硬顶煤水力致裂控制技术在崔家沟煤矿的应用

陕西省崔家沟煤矿二水平三盘区2303综放工作面坚硬顶煤难冒落,导致顶煤放出效果不佳,放煤高度和回采率低。为解决此问题,根据坚硬顶煤水力致裂控制技术原理,在综放工作面架间向煤壁前方顶煤施工直径为32mm的水力致裂钻孔,进行坚硬顶煤水力致裂试验。试验结果表明:水力致裂技术成功弱化了顶煤,有效降低顶煤块度;改善了顶煤冒放性,减少了综放工作面顶煤由于破碎不够充分导致放煤期间顶煤形成拱结构的可能性,提高了工作面放煤高度和回采率;同时有效降低了工作面的粉尘浓度,改善了工人的作业环境。对今后处理坚硬顶煤难垮落问题,具有重要的借鉴价值。     

综放开采工艺参数与顶煤回收率的试验研究

为了研究综放开采工艺参数与顶煤回收率的关系,以公务素煤矿1604综放工作面为背景,进行了顶煤回收率的相似模拟试验研究.研究结果表明:该综放工作面顶煤采放比在1:2.5左右、放煤高度在6 m左右、放煤工艺采用一采一放时,顶煤回收率最好.将该工艺参数应用于工作面后顶煤混矸率有所降低,顶煤回收率有了较大幅度的提高.     

提高综放工作面端头煤层放出率的试验

为了提高综放工作面端头顶煤的放出率,进行了软厚直接顶(顶煤)条件下综放工作面端头区放煤的现场试验。实测研究了综放面端头区放煤条件下的矿压显现特征,优化了端头区放煤参数,并对放煤效果进行了实测分析。试验结果表明,软厚直接顶及顶煤具有较好的随动性和充填程度,利于端头放煤的安全高效实施。综放面端头区顶板压力很小,是工作面中部的6.54%。由于端头放煤后端头区顶板活动加剧,顶板压力增大了26.64%。综放面端头区放煤的顶板控制关键是"护"和"稳",改善端头支护系统的稳定性是端头区安全放煤的保障。根据综放面端头顶板的稳定性程度,合理确定了端头区的可放煤区域和双轮或三轮顺序不等量控制放煤工艺。     

侏罗系特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育特征研究

以金鸡滩煤矿117综放开采工作面为研究对象,通过光纤监测、采后钻孔冲洗液漏失量观测与拟合计算相结合的方法,研究陕北侏罗系特厚煤层综放开采所诱发顶板覆岩导水裂隙带动态发育规律特征,构建导水裂隙带最大高度预测模型。现场监测显示117工作面综放开采导水裂隙带最大高度220.82～223.75m,平均裂采比20.21,预测模型计算结果与其平均相对误差2.96%。研究结果能够进一步为陕北地区煤矿特厚煤层安全开采防治顶板水害提供科学借鉴。     

综放开采导水裂缝带的发育特征与最大高度计算

根据现场不同矿区的实测资料,探讨了综采放顶煤条件下导水裂缝带发育规律和特点,研究了综采放顶煤导水裂缝带最大高度的计算方法和计算公式。结果表明:综采放顶煤条件下,导水裂缝带的发育高度要比普采条件下、分层综采条件下大,分别增大1.37倍和2.31倍。综采放顶煤的裂高采高比与分层开采初次采动的裂高采高比基本相等,导水裂缝带的发育形态仍呈马鞍形。在进行水体下综采放顶煤开采时,可利用给出的计算公式进行导水裂缝带最大高度的计算。     

厚煤层采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对崔家沟煤矿2303综放工作面瓦斯涌出量高易造成瓦斯超限的安全难题,应用采动裂隙椭抛带理论,在分析特厚煤层综放开采覆岩破坏特征的基础上,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟试验研究了采空区覆岩"三带"演化规律,建立了采动裂隙椭抛带数学模型,确定出了覆岩裂隙瓦斯抽采有利区,提出了低-中-高位钻孔相组合的瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:2303综放工作面垮落带高度为33 m,断裂带高度为110 m,距离煤层底板35 m以上55 m以下与外椭抛面交集的范围为瓦斯抽采的有利区域;通过低-中-高位钻孔抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度小于0.6%,回风巷瓦斯浓度小于0.5%,有力保障了工作面的安全高效回采。     

综放工作面两端向中间放煤采动力学分析

为研究综放工作面两端向中间放煤的采动力学,以长治经坊煤业3-802工作面为工程背景,提出了综放工作面两端向中间放煤的基本力学模型,并在有限元软件ANSYS中分析了6m煤厚不同放煤次数下的顶煤受力特征。结果表明,在两端向中间放煤过程中,顶煤两侧煤块中部的应力为最大应力处,因此应特别加强对中部顶煤的支护。     

浅埋厚煤层综放开采地表移动规律实测研究

为研究浅埋厚煤层综放开采条件下的地表移动规律,在万利矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站进行观测,通过分析地表移动变形实测数据,得出了该区条件下综放开采的地表移动规律。结果表明：工作面采深小、开采范围大,地表移动和变形值较大,其地表移动盆地的分布特征基本符合概率积分法模型,其综合下沉系数为0．78,主要影响角正切为2．8,拐点偏移距系数为0．14。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度确定

针对202综放面地质条件,运用理论计算和数值模拟分析的方法初步确定窄煤柱合理宽度为5 m,通过现场矿压实测分析表明,煤柱宽度为5m是合理的,为天池煤矿综放沿空掘巷窄煤柱宽度合理留设提供了可靠依据,并为类似条件下窄煤柱合理宽度留设提供了借鉴。     

大采高综放开采及其应用可行性分析

根据当前综放开采技术发展水平,通过分析影响综放工作面产量进一步提高的主要原因,提出了大采高综放开采的概念并指出该方法是综放工作面实现年产1000万t的重要途径。按大采高综放工作面实现年产1000万t的要求,主要从设备配套的角度分析了大采高综放开采应用的可行性。