斜交断层影响下露天煤矿顺倾层状边坡稳定性研究

断层对露天矿边坡滑移模式及稳定性的影响极为复杂,为矿山安全生产带来严重威胁;尤其在断层与顺倾弱层共同影响下,会发生滑坡事故。基于现阶段研究成果侧重于断层倾角、厚度、产状、断距等地质特征对边坡稳定性的影响,对于断层与顺倾弱层共同影响下边坡滑移模式及稳定性的研究相对较少。为探究断层形态对顺倾层状边坡滑移模式及稳定性的影响,以元宝山露天矿东帮边坡为工程背景,应用现场调研、理论分析、数值模拟等方法探明了该矿东帮边坡工程地质特征,建立了边坡三维地质模型,并通过改变断层倾角以及断层走向与边坡走向交角2种方式描述断层空间位置,同时基于数值模拟分析结果从边坡滑移模式的角度阐明断层影响下边坡稳定性变化规律。研究结果表明:当断层倾角介于50°～65°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—断层—弱层构成的组合破坏,稳定系数随断层倾角增加逐步增大,当断层倾角大于65°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—弱层构成的组合破坏,稳定系数不再改变;当走向交角介于30°～70°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—断层—弱层构成的组合破坏,稳定系数随走向交角增加而增大,当走向交角大于70°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—弱层构成的组合破坏,稳定系数不再发生变化。     

断层影响下底板突水通道研究

基于岩体极限平衡理论,综合考虑断层本身性质和矿山压力中应力降低区的作用,解得底板隔水层的极限水压解析式,推导出底板突水力学判据,结合华泰煤矿7502工作面,解得底板隔水层的极限水压大于实际承压水水压,底板隔水层中没有形成突水通道;基于FLAC3D流固耦合理论,建立了断层影响下煤层开采的数值模型,得出断层带中的承压水导升高度(8m)较正常岩层(6m)高,断层影响下底板岩体应力呈非对称分布,断层附近的底板采动破坏深度(24m)大于未受断层影响的底板破坏深度(20m),底板破坏区与断层导通,承压水通过断层进入破坏区,形成突水通道,发生底板突水。结果表明:断层影响下的底板突水,往往不是底板隔水层破坏导致,而是承压水通过断层进入采动破坏区所致。     

工作面走向对断层活化及应力分布的影响

为了研究工作面走向对断层活化及支承压力分布的影响,采用3DEC软件对面向断层开采及背向断层开采进行模拟。试验结果表明:面向断层开采距离断层50 m时断层活化,距离断层25 m时活化速率迅速增加,由于断层的影响,支承压力最大值为27 MPa,应力集中系数达2.2;背向断层开采距离断层75 m时断层活化,由于工作面逐渐远离断层,受断层活化影响较小,支承压力最大值为17.2 MPa。通过对比分析可知,背向断层开采的效果优于面向断层开采。     

李家楼煤矿厚煤层开采断层底板破坏深度注水试验研究

李家楼煤矿进入厚度大于8m的底层煤开采阶段,距离奥灰强含水层最近,承受的水压最高,突水系数最大的首采工作面必须查明断层底板的破坏深度才能准确评价水文地质条件。采用注水试验的方法,获得了矿压对底板断层带破坏深度32. 5 m,深部破坏早于浅部的重要数据,同时获得了国家关于底板水文地质条件分类标准(GB/T 22205-2008)所需的岩石力学参数和水文地质参数,得到首采工作面水文地质条件简单的重要结论,为类似条件的工作面防治水提供了依据。     

煤矿井下内因火灾危险性的定量评定

<正> 库兹巴斯普罗克皮耶夫斯克—基谢列夫斯克区开采煤层具有复杂的地质和矿山技术条件的特点。其主要特征是邻近层厚和急倾斜,它的破坏程度和煤自然发火倾向性很高。在该区有20个大的各种断层,断层落差达到数百米。半数煤层平均有1.5m 断层,沿走向方向每隔300m,1.5～2m 断层有1/3,大于2m 以上断层有1/4。围岩破坏。在回采过程中煤柱间产生水平的应力,岩石和已烧完的岩体逐段从高水平向低水平冒落。井田煤     

槽波反射法在矿井断层探测中的应用

断层是制约矿井生产的一个重要影响因素,提前探测出断层位置及赋存参数对确保矿井生产安全具有重要意义。为了探测出屯兰矿22301工作面断层赋存情况,在采面皮带巷内采用槽波反射法进行探测,后将探测结果与钻探、实际开采时揭露断层参数进行比对,并对该技术方法在井下断层精度勘探中应用情况进行分析。采用主频率100~150Hz、速度880m/s槽波在22301探测出存在一条西南方向、长度205m反射界面,推测为一断层,经过轨道巷道内的钻探、掘进揭露以及采面回采揭露,证明了该断层真实存在,且实际走向与探测走向一致,实际揭露位置与探测位置偏差8m,采面内延伸长偏差7m。结果表明,采用槽波反射法可以实现对采面内断层的精准探测,可以在一定程度上弥补三维地震勘探存在的探测结果偏差大问题,提升采面生产安全系数。     

煤层采动围岩破坏及断层活化特征分析

通过收集整理东滩煤矿一采区断层水文地质资料,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对一采区F_2断层围岩采动破坏进行模拟研究,并对断层活化特征及导水裂隙带发育规律进行分析。结果表明,煤层开采时断层影响围岩破坏,且对顶板的破坏程度大于底板;不同的开挖步距影响断层活化,开挖步距为10和20 m时出现断层活化位置相同,开挖步距为20和40 m时断层活化加剧的位置相同;开采工作面距断层带越近,导水裂隙带发育高度越大,开采至断层带时达到最大值140 m,过断层后出现回落;由于3煤上覆隔水层厚度远大于导水裂隙带高度最大值,故无需专门留设防水安全煤柱。     

自然崩落法出矿进路断层交错区域支护方式研究

迪庆有色金属责任有限公司普朗铜矿采用自然崩落法开采,矿山首先回采3720m以上矿体,矿区首采区赋存的5条断层将矿体纵横切割,断层及附近影响带矿岩破碎,岩石自承载能力差,底部结构稳定问题突出,目前S4穿脉的W2至E10出矿口、S5穿脉的W1至E8出矿口及S3穿脉的E25-E29出矿口发生较大变形破坏,对矿山出矿造成严重影响。通过现场调查及分析,认为断层对出矿口的稳定性有较大影响。采用FLAC~(3D)软件对出矿进路断层区域的支护方式进行了模拟研究。结果表明,采用围岩注浆能有效控制围岩变形及塑性区体积,满足支护要求。研究成果为迪庆有色断层交错区域出矿进路的加固提供了参考。     

基于微震监测的董家河煤矿底板突水通道孕育机制

针对董家河煤矿工作面断层突水问题,通过构建工作面微震监测系统,对断层区域底板岩体微破裂信息进行分析,再现了过断层前后底板岩体微破裂萌生演化过程。同时将微破裂信息和岩石破裂过程分析系统RFPA2D结合,研究底板断层围岩导水裂隙带发育过程中应力场的变化规律。结果表明:①根据微震事件分布结果分析,工作面位于断层前方85 m时,底板断层开始发生微破裂。过断层前断层附近底板微破坏深度达到25 m,底板具有分段局部破坏特征;过断层后,最大微破坏深度为35 m,微破裂逐渐贯通。②基于微震能量密度分布结果分析,过断层前高能量密度集中区走向长度约15 m,位于煤层下方5～25 m,而紧邻煤层的5 m范围内的断层仍处于稳定状态。过断层后高能量密度区向上盘采空区及深部扩展,沿工作面走向扩展至上盘采空区约80 m范围内,深度方向扩展至煤层下方约35 m。③基于微震监测和数值模拟结果分析底板岩体破坏过程,将底板突水通道扩展过程分为过断层前和过断层后两个阶段,过断层前煤层下方25 m附近断层围岩首先发生微破裂,并沿断层向上扩展,煤层下方5～25 m发生局部微破裂但并未形成贯通;过断层后微破裂自上而下扩展并逐渐贯通,形成突水通道。④基于数值模拟断层应力演化规律分析,过断层前,断层剪应力为负值且逐渐减小,断层上盘有向下滑移趋势,深度越大剪应力越快达到最大,围岩自下而上发生压剪破坏。工作面位于断层附近时,剪应力方向迅速反转并达到最大,断层上盘在承压水作用下有上升趋势,围岩自上而下发生拉破坏且逐渐贯通形成导水通道。     

龙东煤矿F_孙断层煤柱留设的数值模拟研究

为了研究断层带对煤层开采的影响,以龙东煤矿东二采区F_孙断层岩体地层为原型,根据采区地质特征,运用FLAC~(3D)建立数值模型,模拟煤层开挖。根据数值模拟结果,判断不同断层煤柱条件下采空区塑性变化及煤层顶板应力变化情况,从而合理设置断层煤柱。研究结果表明:随着采煤工作面的不断推进,采空区顶底板破坏越来越严重,当工作面推进95 m时,采空区顶底板破坏严重且与断层邻近的地层受到破坏,从而导致断层破坏,成为导水断层,引发煤层突水事故。同时,对煤层推进95 m时,煤层顶板的应力特征进行分析,得出断层煤柱合理留设宽度为55 m。     

穿断层组岩巷围岩变形及控制技术研究

以任楼矿中六运输大巷掘进过F_2断层组为背景,采用FLAC~(3D)有限差分程序,分析了断层结构下巷道掘进应力场分布变化规律与不同位置处巷道变形破坏特征,提出了"下盘控顶、上盘控帮、底板反拱"的支护方式,并在现场成功进行了工业性试验。研究结果表明:F_2断层组附近存在明显的垂直应力增高区;断层构造对巷道变形破坏的影响范围为10~20m,确定加强支护范围为F_2断层构造带前后60m;在当前地质状况下,F_2断层上盘巷道围岩变形大于F_2断层下盘段并且两断层上下盘破坏影响区没有明显相互作用。     

不同条件下带压开采煤层底板破坏深度研究

为了预防工作面底板突水,保证矿井的安全生产,以梁北煤矿11141工作面为工程背景,采用数值模拟研究了带压开采工作面推进距离、埋深、煤层厚度、断层及断层位置等不同条件对底板破坏深度的影响。研究结果表明,工作面推进距离越大底板破坏深度越大,但推进至60m后,底板破坏深度保持不变趋于稳定;埋深越大底板破坏深度越大,400m埋深增加到800m埋深,每增加200m埋深,增大速度由50%降至12.25%,增大速度逐渐减小;煤层厚度越大,底板的破坏范围越大,对底板的破坏深度无影响;存在断层则底板破坏深度越大,底板最大破坏深度增加18.2%,断层位于初次来压影响范围内比位于周期来压影响范围内对底板破坏深度的影响要剧烈。     

司马煤矿1207工作面涌水量预测

涌水量预测能有效地指导工作面水害防治工作。文章利用稳定流大井法、非稳定流大井法和富水系数比拟法对司马煤矿1207工作面涌水量进行预测,结果如下:司马煤矿1207工作面涌水量小于30 m3/h,最大涌水量小于200 m3/h;在无断层、陷落柱等构造的情况不存在水害威胁。     

断层构造区域巷道掘进与围岩控制技术研究

为保障两渡煤业断层构造区域回采巷道掘巷阶段围岩稳定，通过数值模拟、矿压监测等方法，预测了矿井典型煤巷支护方案的围岩控制效果。研究表明：与断层距离20～30 m处巷道开挖时，围岩塑性破坏区基本呈对称分布，不受断层构造影响；与断层距离5～15 m处巷道开挖时，断层构造对巷道围岩稳定造成明显的不利影响，结合29(10)01运输巷道与F₃断层位置条件，提出针对性优化支护方案，实践阶段综合矿压监测表明，设计支护方案及参数合理有效。     

急倾斜矿脉沿走向分条回采新工艺

乌兹别克黄金生产联合公司的矿山正在利用单轨采矿设备沿矿体走向分条回采工艺。矿石和围岩的普氏坚固性系数f=12～18。岩体的裂隙系数为5～6m~(-1)。裂隙一般充填有方解石或石英。构造带的裂隙系数大7～9倍。矿脉与围岩接触明显,局部地区有构造断层破坏。     

深孔爆破技术在采面补充瓦斯灾害治理中的应用

四川华蓥山龙滩煤矿属于煤与瓦斯突出矿井,井田内断层构造发育,3124S采面巷道掘进过程中,揭露1条影响工作面走向长160 m,落差达0.2～2.8 m的极复杂走向断层。目前矿井采面走向断层瓦斯灾害治理主要还是依靠高密度顺层预抽钻孔预抽煤层瓦斯,技术手段较为单一,易形成抽采盲区,给后期回采作业带来极大安全威胁。矿井研究的深孔爆破技术在3124S工作面瓦斯治理应用中,起到了快速提高煤层透气性,改善瓦斯抽采效果,增大瓦斯预抽率等作用,扭转了采面瓦斯灾害治理差的被动局面,消除了制约采面过断层的最大安全威胁,安全和经济效益明显。     

大倾角综放面预掘巷道群快速过断层技术

针对长壁工作面过断层时存在产量低、煤质差、工期长及安全系数低等问题,提出了预掘巷道群快速过断层技术,即在考虑断层落差、工作面开采条件及支架稳定性的基础上,确定出大倾角综放面过断层的"预想层位",并在此层位上预掘若干条巷道(巷道群),使工作面连续推过预掘巷道群过断层。此项技术的关键为:1)预掘巷道群围岩控制技术,包括其布置方式、预掘巷间岩柱尺寸及支护参数等;2)大倾角综放面过断层期间支架稳定性控制技术,即考虑走向角度对液压支架倾向稳定性及倾向角度对液压支架走向稳定性的影响,分析大倾角(双斜)综放面过断层期间支架失稳机理,得出支架不倾倒、不滑移所需的临界支护阻力,并提出对应控制技术。高庄煤矿3上1101大倾角综放面应用此项技术,快速(历时23 d)推过了落差为13.5 m的断层,保证了工作面(呈双斜状态)过断层期间原煤产量的稳定。     

利用下行通风处理回采工作面上隅角瓦斯超限

国庄矿 5 30 1工作面靠近GF12号断层 ,工作面走向长30 0m ,平均面长 80m ,采高 1.6m ,通风系统为上行风 ,即机巷进风 ,出口回风 ,回风量 2 80m3 min。该工作面推采 6 0m时 ,上隅角瓦斯逐渐增高 ,该工作面推采至 10 0m时 ,上隅角瓦斯聚然升高 ,切顶线处瓦斯浓度为 2 % ,切顶线以内 1.2m处瓦斯浓度高达 5 % ,形成瓦斯积聚。尽管采取加大风量等冲淡瓦斯的措施 ,但仍无效果 ,工作面被迫停产。1　上隅角瓦斯积聚原因分析(1)工作面位置处在受断层影响的瓦斯富集带 ,受断层破坏压力的影响 ,煤层松软 ,瓦斯早期运逸释放时在新区域滞留赋存量较高。(…     

孔集矿煤与水突出

煤和地下水突出,是煤矿突出型灾害的一种少见类型。1961年以来,淮南孔集煤矿西二采区 C_(13)煤层在走向长250m、垂高150m范围内先后发生煤、水突出5次,一次突出最多煤量为1119m~3,最大水量为340m~3/h。末次突出竟将3t 矿车冲出32m 脱轨,15小时后又将淤满煤水的该车冲出31m。突出均发生在 F_(Ⅱ-1)逆冲断层分布地段的掘进巷道中,     

醇钛合成Ti-PILCs焙烧性能研究

以醇钛柱撑精制钠基膨润土获得的蒙脱石纳米复合材料(Ti-PILCs)(d001=3.59 nm)为原料进行焙烧研究;运用XRD、FT-IR和TG-DSC分析等对焙烧的Ti-PILCs进行分析检测表明焙烧后比表面积由S60℃=409.1m2/g下降到S300℃=397.8m2/g,S500℃=374.3m2/g;焙烧后的Ti-PILCs存在大量的中孔,热稳定性超过900℃,领先国内水平.