厚松散层软弱覆岩工作面

为了探究厚松散层底部土层抗渗透破坏特征,以兴隆庄煤矿巨厚松散层薄基岩下开采四采区浅部资源为工程背景,通过对上、下2组土样进行颗粒级配、微观测试、抗渗透试验、安全临界水头高度理论计算等综合分析,探究山西组3煤层上覆含水层发生突水溃砂的临界条件。研究发现：土样的颗粒级配及颜色变化差异较大,粒径小于0.075 mm的细粒土的质量分数,上组的不到30%,而下组的高达70%;上组土样以长石为主,长石质量分数超过90%,结构疏松,SiO₂质量分数高,属于典型的砂性土类;下组土样以高岭石为主,质量分数超过70%,结构致密,Al₂O₃质量分数高,属于典型的黏性土类;确定了不同裂缝宽度下临界水压及临界水力坡度量化取值,随着裂缝宽度不断增加,临界水压和临界水力坡度均呈现逐渐下降的趋势,当裂缝为20 mm时,均出现明显拐点;理论类比计算了安全临界水头高度,初步确定了研究区第四系底部含水层允许安全水头高度为54~70 m,通过与实际水头值对比,分析认为正常开采条件下该区域不会发生突水溃砂渗透破坏事故。

     

厚松散层条件下的岩层移动特征探讨

对厚松散层条件下采动程度的确定方法进行了探讨 ,并应用数理统计原理整理和分析了大量的实测资料 ,研究了厚松散层条件的岩层移动特征 ,对厚松散层条件下开采沉陷问题的进一步研究具有重要意义。     

厚松散层覆岩移动机理及“类双曲线”模型

现场大量工程实践表明厚松散层移动与常规基岩移动有所差异。目前岩层移动规律的研究主要侧重在两方面:一方面是采场岩层控制主要研究煤层附近顶板基岩的破断和移动规律,另一方面是地测工程主要研究地表松散层的沉降规律。将这两者有机相联,希望能更精准反映基岩和松散层的整体变形及移动规律。基于基岩初次断裂和周期断裂力学模型,获得了主拉应力的分布规律和破断迹线,揭示了基岩的倒漏斗型破断机理;结合概率积分法和剪切滑移理论分析了厚松散层的漏斗型移动机理。由此认为厚松散层覆岩的整体移动呈现"类双曲线"特征,并建立了岩层整体移动的"类双曲线"模型,可更好的预测地表沉陷范围。运用改进的采矿不连续变形分析程序MDDA模拟获得了厚松散层覆岩"类双曲线"型破断运移规律,一定程度上验证了理论模型的合理性。     

软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度研究

导水裂缝带发育高度是预防煤层顶板突水的主要技术参数,与煤层采厚、开采方法、覆岩岩性等采矿、地质因素相关。为探查敏东一矿软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度,采用钻孔冲洗液漏失量观测方法进行现场实测,实测结果表明:综放采厚为7.7 m时,导水裂缝带发育高度为79.78 m,裂高采厚比为10.36。同时采用数值模拟、相似材料模拟对实测结果进行验证,模拟结果证实实测数据准确。     

厚松散层综放开采覆岩破坏发育规律研究

为了确保朱仙庄煤矿综放工作面在回采过程中不受上覆含水层的影响,尽可能提高工作面的开采上限,合理留设安全煤(岩)柱厚度,采用地面钻孔观测法、井下网络并行电法仪探测法以及数值模拟,对厚松散层综放开采覆岩破坏高度发育规律进行研究。结果表明:地面钻孔实测垮采比为4.14,裂采比为9.74,与电法探测结果相近;同一煤层开采后垮采比和裂采比也有一定的变化,一般随着采高的增大而出现小幅度的增大;随着工作面的推进,覆岩破坏由下而上逐渐发展,最大主应力中拉应力的等值线由"拱形"变为"马鞍形",导水裂缝带在在煤壁前方和工作面后方发育最高,需要重点防范其波及到上方的含水层。     

厚松散层薄基岩上分层开采覆岩移动规律

结合赵固一矿11011工作面的具体地质条件,综合运用数值模拟和地表钻孔冲洗液漏失量观测方法,对采空区上覆岩层冒落带和裂隙带的高度进行了分析。工业性实验表明通过数值模拟确定的两带高度是合理的,进而确定了上分层开采防水安全煤岩柱尺寸及合理安全开采厚度。     

厚松散层覆岩下大采高综采工作面矿压规律研究

为研究石炭-二叠纪煤系厚松散层覆岩下煤层开采时工作面矿压规律和支架选型的合理性,采用YHY60(B)矿用本安型数字压力计对磁窑沟矿首采10101工作面支架工作阻力进行实测分析,结果表明:工作面初次来压步距为56.5 m,平均周期来压步距11.1 m;工作面初次来压和周期来压动载系数分别为1.33和1.23,周期来压动压较明显;来压期间支架载荷沿工作面呈中部大、两端小的特征.采用砌体梁理论计算和实测统计分析2种方法,计算出10101工作面所需支架合理工作阻力分别为7 346、7 057 kN,应用表明ZY8000/24/50D型液压支架适应性良好.     

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。     

厚松散层及超薄覆岩放顶煤开采冒裂高度模拟研究

通过对厚松散层及超薄覆岩水体下放顶煤开采的相似模拟研究 ,得出不同采放比条件下覆岩最大冒高和有效裂高位置。研究结果应用淮北芦岭矿 81 0采区 ,在防水煤柱内不留煤柱进行放顶煤开采 ,经过两个工作面的成功试采 ,已经取得了显著技术经济效益     

厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律

为确保高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理回采防水煤柱内所留的煤层,在淮南煤田潘集矿区深厚松散层薄基岩条件下的综采工作面,采用地面地质钻孔、井下声波检层CT技术探测等多种现场实测手段,结合离散单元数值模拟,对深厚松散层薄基岩综采工作面覆岩破坏带高度发育的时空分布规律进行研究。研究结果表明：覆岩破坏带随工作面推进动态变化,随着综采工作面向前推进,导水裂缝带高度35.20～45.10 m,垮落带高度7.28～16.24 m;其覆岩破坏由下向上、由后向前逐步发展。     

厚、薄覆岩两带高度发育特征数值模拟研究

显式拉格朗日差分是80年代出现的一种新的数值分析方法,已成功地运用于边坡工程、挡土墙设计及围岩支护等方面。尝试将其应用于综采放顶煤条件下两带高度即冒落带和裂隙带高度的预测,并基于龙东矿7125综放工作面的模拟,对比分析了覆岩厚、薄对两带高度的影响。结果表明覆岩越薄,两带高度越小,对提高开采上限具有积极的意义。     

薄基岩厚松散层条件覆岩破坏规律研究

为了实现薄基岩厚松散层地质条件下水体压覆煤层的安全开采,采用相似材料模拟实验、理论分析,探讨了薄基岩厚松散层的采动破坏发育规律,提出了覆岩自稳结构的判据。研究结果表明：厚松散层薄基岩很难在基岩内形成有效的自稳结构,工作面推进一定距离后,基岩将全厚度断裂,松散层将作为一个整体跟随基岩弯曲下沉|解析了厚松散层的采动隔水能力,认为松散层底部岩层岩性、厚度及所受采动变形将是决定导水裂缝带继续向上发育的关键|结合三元矿薄基岩厚松散层水体下采煤,通过地面钻探实测,论证了粘土层具有较好的隔水能力,薄基岩厚松散层导水裂缝带发育高度止于松散层底部。     

厚松散层及超薄覆岩放顶煤开采冒裂高度模拟研究

通过对厚松散层超薄覆岩水体下放顶煤开采的相似模拟研究，得出不同采放比条件下覆岩最大冒高和有效裂高位置。研究结果应用淮北芦岭矿810采区，在防水煤柱内不留煤柱进行放顶煤开采，经过两个工作面的成功试采，已经取得了显著技术经济效益。     

煤层群开采覆岩运移规律及“三带”高度确定

为研究煤层群开采条件下覆岩移动规律及“三带”分布范围,基于神东布尔台煤矿42106工作面概况,采用相似模型物理实验方法模拟了2^-2煤及4^-2煤2层煤先后开采的覆岩移动变化特征,分别就覆岩垮落特征、应力变化、岩层下沉量3个方面进行了对比分析。结果表明：上煤层工作面开采结束后,覆岩破坏程度整体较低,应力峰值主要存在工作面超前影响区域,存在块体铰接等现象;下层煤开采后裂隙带与上层煤采空区沟通,导致复合煤层采空区的断裂带远大于上煤采后的断裂带,应力相比上煤层整体较大,且顶板下沉量显著增大,覆岩历经离层、离层增大,最终闭合3个阶段。通过观测点数据测量确定了42106工作面“三带”高度,并在现场进行钻孔监测,验证了相似物理模拟结果的合理性。     

新元矿综采工作面覆岩破坏特征研究

为研究新元煤矿31006综采工作面覆岩破坏特征,采用理论计算、数值模拟研究方法,对工作面开采过程中覆岩"上三带"发育高度以及顶板应力演化规律进行了深入研究.不同研究方法得出"两带"发育高度结果为:冒落带高度为19.2 m,裂隙带高度为42.55±5.6 m,数值模拟结果得出"两带"高度结果为:冒落带高度为18 m,裂隙...     

野川煤矿综放开采覆岩三带发育高度研究

采场覆岩三带高度的准确计算对生产实践具有重要意义。采用理论计算、RFPA数值模拟和现场实测的方法,研究了野川煤矿3号煤层综放开采条件下覆岩三带的发育高度,对理论计算、数值模拟及现场实测结果进行对比分析,结果表明,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的公式不适用于综放开采覆岩两带高度的计算,而采用经验公式的计算结果比较符合。     

厚松散层薄基岩下重复采动覆岩破坏高度综合研究

以鲍店煤矿83上01工作面3煤层分层开采为研究背景,采用经验公式和数值模拟的方法,对厚松散层薄基岩重复采动下的覆岩破坏高度进行了研究。根据开采技术条件和岩石力学参数,应用FLAC3D数值模拟软件,建立了数值计算模型,对上覆岩层随工作面开采引起的塑性区及应力分布特征进行了分析,确定了3上和3下煤层的"两带"高度,并与经验公式进行了对比验证。     

李雅庄煤矿采场上覆岩层“三带”高度研究

准确划分采场上覆岩层"三带"高度,是合理设计顶板高位钻孔终孔层位的关键。采用理论计算、数值模拟和现场考察等方法,对李雅庄煤矿2#煤层综采工作面回采过程中采场上覆岩层"三带"高度和运移规律进行了分析。研究表明:2#煤层上覆岩层冒落带高度为8.6~11.0 m,裂隙带高度为30~35 m,高位钻孔终孔层位设计施工在2#煤层顶板11~30 m范围内较合适。