激光扫描系统在煤矿火区治理中的应用

通过施工地面钻孔和灌注防灭火材料,采用C-ALS钻孔式三维激光扫描系统对板定梁塔煤矿井田边界的房柱式采空区进行了探测。结果表明:三维激光扫描系统查明了采空区的冒落空间、体积及边界等参数,能观察到钻孔的成孔效果,不但可以科学和实时地指导煤矿火区治理过程中钻孔的布置,而且能够预估出采空区钻孔的注浆量,节约了工程成本,保证了火区隔离墙的成功建立。     

石膏矿房柱式开采地面建筑场地稳定性研究

通过对枣庄海龙化工厂石膏矿采空区资料的收集分析,用定性和半定量的方法,从矿柱稳定性、顶板稳定性和地表变形3个方面对采空区建筑场地稳定性进行研究。采空区建筑场地稳定性评价在煤矿中涉及较多,但在非充分采动的房柱式开采石膏矿场地研究较少。该研究方法对鲁南及苏北地区房柱式开采的石膏矿既有建筑物的合理利用能起到一定借鉴作用。     

浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱稳定性研究

为了降低房柱式采空区煤柱失稳引发顶板灾害的危险性,通过建立浅埋煤层房柱式采空区单个煤柱失效引发大面积垮落的数值模型,对房柱采空区煤柱的承载特征进行分析,得到了房柱式采空区煤柱尺寸对整个采空区稳定性的影响关系。基于房柱式采空区煤柱应力与强度的关系,建立了浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱群系统数学分析模型,借助数值模拟方法,对鄂尔多斯地区奎乌煤矿房柱式采空区顶板-煤柱群系统的稳定性进行迭代计算,可对该矿房柱式采空区的稳定性及破坏发展过程进行预测,为浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱群系统稳定性的评价提供了理论支持,同时再现了在流变条件下诱发大面积顶板灾害的煤柱群失稳过程。     

庄子河煤矿大巷过采空区围岩控制技术研究

为保证庄子河煤矿15号煤层大巷在掘进过程中安全通过房柱式采空区,通过钻孔窥视仪分析了顶板的岩层结构及破坏情况,并对巷道围岩物理力学参数进行了实验测定。根据现场调查及地质力学评估结果,提出了大巷过采空区的支护方案。另外,为了防止采空区漏风以及顶板出现断裂产生的强矿压威胁巷道安全,同步采用矸石膏体充填采空区。现场应用结果表明,该方案有效控制了大巷过采空区时的围岩变形破坏,确保了矿井的安全高效生产。     

陕北浅煤层房柱式保水开采设计与实践

针对陕北干旱缺水的实际,分析了房柱式保水开采的设计原则.以六道沟煤矿为例,通过分析煤柱的稳定性、顶板垮落高度等,证明了房柱式保水开采的合理性.采后3a现场实地调查发现,老采空区煤柱完整,没有出现片帮、剥蚀、外鼓和颈缩现象,仅局部地段存在极少量积水,地面的六道沟水库仍保持正常使用,表明合理的房柱式开采后未破坏上覆岩层含水层和地表水体.     

陕北浅煤层房柱式保水开采设计与实践

针对陕北干旱缺水的实际，分析了房柱式保水开采的设计原则．以六道沟煤矿为例，通过分析煤柱的稳定性、顶板垮落高度等，证明了房柱式保水开采的合理性．采后3a现场实地调查发现，老采空区煤柱完整，没有出现片帮、剥蚀、外鼓和颈缩现象，仅局部地段存在极少量积水，地面的六道沟水库仍保持正常使用，表明合理的房柱式开采后未破坏上覆岩层含水层和地表水体．     

陕北浅煤层房柱式保水开采设计与实践

针对陕北干旱缺水的实际，分析了房柱式保水开采的设计原则．以六道沟煤矿为例，通过分析煤柱的稳定性、顶板垮落高度等，证明了房柱式保水开采的合理性．采后3a现场实地调查发现，老采空区煤柱完整，没有出现片帮、剥蚀、外鼓和颈缩现象，仅局部地段存在极少量积水，地面的六道沟水库仍保持正常使用，表明合理的房柱式开采后未破坏上覆岩层含水层和地表水体．     

浅埋房柱式采空区煤柱稳定性及控制研究

老采空区受矿区早期采煤方法的限制,具有较强的隐匿性,很难得到有效治理,为其地表构筑物建设带来巨大挑战。以昌盛煤矿房柱式老采空区治理为工程背景,采用理论分析、钻孔勘探、数值模拟以及现场瞬变电磁勘查等方法,分析了房柱式采空区覆岩裂隙特征;判别了房柱式采空区上地表的稳定性,数值模拟进一步分析得出,在新的单位载荷作用下,采场中央遗留煤柱将发生活化失稳,引起采场所有煤柱发生多米诺骨牌式破坏,进而导致房柱式采空区地表发生失稳。基于对房柱式采空区稳定特征及浆液在房柱式采空区流动的特性提出了散点式注浆充填方案,给出了浆液配比及注浆工艺。现场瞬变电磁勘查结果表明,散点式注浆充填法能有效实现老采空区的充分均匀充填,注浆效果整体良好,同时该方法可为对类似老采空区地表治理提供参考。     

神北炭灰沟煤矿隐蔽致灾因素探查及分析

为了快速、全面的查明炭灰沟煤矿主要隐蔽致灾的类型、空间分布特征,分析其对煤矿的潜在威胁;采用现场质询、资料查阅、周边煤矿调研、地表无人机可见光+热红外成像快速扫面、地面踏勘、井下调查和探测等方法,对煤矿进行天空-地面-井下全方位排查,排查分析出影响煤矿安全生产的水害因素主要有庙沟地表水、老空水、顶板砂岩水、封闭不良钻孔;火灾因素有1-2煤房柱式采空区及井巷遗煤、地面塌陷裂缝等;顶板/矿压相关致灾因素主要有坚硬顶板、房采区悬顶、孤岛工作面等;研究分析了各隐蔽因素对煤矿的潜在威胁。     

均压技术在火区下工作面开采中的应用

张家沟煤矿井田因过去不正规的房柱式采煤和不规范的"一通三防"管理,使井田内部分采动区域出现了煤层自燃现象或自然发火征兆,其中上覆煤层采空区发火严重,导致部分巷道或密闭墙体裂隙CO浓度高达上千ppm。采取地面钻探和井下钻探的火区探查方式,对综采工作面运用升压通风技术、采空区注氮、氯化镁(MgCl2)汽雾阻化及地面钻孔注浆等综合防灭火措施,收到了较好的效果。     

基于“留巷+超前工作面倾向钻孔”的无煤柱煤与瓦斯共采技术研究

为了对某煤矿无煤柱煤与瓦斯共采技术进行研究,研究了“留巷+超前工作面倾向钻孔”技术,对某煤矿工作面及试验钻孔进行了布置设计,研究了留巷围岩控制参数、钻孔结构参数及布置参数,然后对留巷围岩控制效果和钻孔稳定性进行了监测和分析。研究得出:工作支撑压力影响区分为3个区域,围岩最大变形速度达到89 mm/d,顶底板最大变形速度达到136 mm/d,基本顶垮落变形区和直接顶垮落区,顶底板最大移近速度达到40 mm/d,围岩最大变形速度为22 mm/d。通过对钻孔稳定控制技术的应用,提高了钻孔稳定性,改善了瓦斯抽采钻孔抽采效率。研究为钻孔的合理布置提供了技术支持。     

王家岭矿综放沿空掘巷合理煤柱宽度与控制技术研究

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以王家岭煤矿为工程背景,通过钻孔窥视勘探基本顶断裂线位置阐明了巷道围岩的非对称破坏特征;建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出了沿空侧巷道顶板范围内弯矩表达式;采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同煤柱宽度下巷道围岩应力与屈服区演化特征,确定了合理煤柱宽度为8 m;基于N2103回风平巷留设8 m护巷煤柱时顶板弯矩变化规律,提出了巷道围岩的非对称控制技术,并进行现场应用。结果表明：顶板、煤柱帮和实体煤帮位移量在工作面回采期间分别为216 mm、198mm和121 mm,巷道控制效果明显。     

复合水体下特厚煤层综放开采安全性研究

为解决采空区和地表塌陷积水组成的复合水体下综放开采安全性问题,以灵露煤矿一采区Ⅱ3特厚煤层所面临的由Ⅱ2-1煤层采空积水和地面塌陷积水组成的复合水体下开采为例,采用工程类比和理论分析相结合的方法,计算得出了综放开采覆岩破坏高度以及防水、防砂和防塌安全煤岩柱高度;基于采空区积水区和开采煤层之间的距离与安全煤岩柱高度的差值...     

矿山地质灾害勘查及其防治措施研究

为了研究项目区内采空区的分布范围、影响程度以及现状,采用物探勘查推断采空区位置,结合钻探工作验证物探勘查成果的正确性,推断拟建项目区所在区域的地质灾害类型为采空区及上部岩层变化引起地面塌陷及地裂缝。基于此,提出了项目建设相关防治措施,主要包括地面沉降监测、注浆治理、建筑物的安全技术以及禁采措施。研究为勘查区地质灾害危险性评估和拟建建筑物的地基稳定以及人民生命和财产安全提供技术依据。     

基于松动圈现场测试的非对称变形巷道支护技术研究

针对山西省吉宁煤矿2103高应力综采沿空巷道帮部非对称变形、顶板下沉严重等矿压显现突出及围岩体破碎的问题,以巷道围岩松散破碎的超声波探测为依据,在原有支护形式的基础上进行了支护形式及参数优化.其中,临空侧采用高强蛇形让压锚杆配合锚索,实体煤侧采用玻璃钢锚杆,顶板采用锚网索配合JW型护表钢带的联合支护形式.巷道锚杆受力、...     

复杂采空区充填开采对地面建筑的影响研究

矿山地下开采引起的围岩应力变化及地表变形影响着地面建筑物的安全。采用ABAQUS有限元软件对金属矿山充填开采引起的岩体变形及地表移动规律进行了研究。以矿山实际开采现状及实测数据为基础,建立了具有复杂空间结构的三维地层模型,利用子程序SIGINI编程施加地应力,采用修正Mohr-Coulomb模型模拟岩体,计算得出：由于围岩力学强度较高,开采引起顶板下沉量相对较小,充填对于控制底鼓具有一定抑制作用;预留矿柱主要承受较大竖向压应力,矿柱尺寸越小压缩量越大;地表充填站位于采空区边缘位置,水平及竖向位移相对较小,地表变形主要集中在采空区中部位置。研究成果可为矿山安全开采提供依据,为地面监测点的选择提供参考。     

同一铅垂面不同层位沿空掘巷矿压特征研究及应用

华丰煤矿采深超过1 km,煤层倾角32°。此矿采用传统留小煤柱进行沿空掘巷,巷道变形严重,影响安全生产;如采用沿空留巷的无煤柱开采技术,由于受千米埋深的高地应力影响,沿空留巷会产生大变形,并且围岩不稳定。为解决以上难题,提高煤炭回收率,采用错层位沿空掘巷方法。通过建立沿空掘巷基本顶的力学模型,分析推导巷道围岩冲击地压发生机理,据此采取煤层超前注水和危险区爆破卸压等防冲措施。     

神东矿区房采采空区下综采工作面动载矿压防治技术

神东矿区早期由于设备、回采工艺及历史原因等采用了房柱式开采。该工艺回采率低,遗留了大量煤柱,造成下层煤开采时矿压显现剧烈并存在有毒有害气体,严重影响采掘安全。鉴于此,阐述了房柱式采空区下综采工作面动载矿压的形成机理,可概括为3个阶段:1上覆房采煤柱受二次采动影响发生崩解破坏,顶板出现裂隙和弯曲下沉;2下分层综采工作面的破坏裂隙扩展至整个岩层;3上覆残留煤柱的回旋断裂与下分层综采工作面周期来压叠加,形成动载矿压。总结了安全掘进和回采的技术方案,主要包括3方面:1设计初期,合理布置采掘工作面位置;2回采时采用微震监测、矿压监测、地表裂隙与沉降观测的技术措施;3采用的工程措施主要有残留煤柱爆破、地表预裂技术及采空区充填。     

斜沟煤矿迎采掘巷水力压裂切顶卸压技术研究

本文针对斜沟煤矿迎采掘巷围岩控制难题,采用水力压裂切顶卸压技术弱化回采工作面18104材料巷顶板,通过钻孔窥视检验得出钻孔内具有显著的竖向裂隙带,可实现工作面回采当中及时切断基本顶,进而保证迎采掘进巷道围岩的稳定性。     

新峪矿采空区下近距离巷道矿压特征研究

为研究采空区下近距离巷道的矿压特征,通过现场围岩变形监测分析了回采期间巷道的围岩变形规律,采用数值模拟的方法研究了巷道围岩应力的变化规律。 结果表明:巷道的竖向收敛量是两帮收敛量的2.02~3.09倍;距工作面10m的范围内,是采动影响的剧烈区,两帮在此区域受到的影响更为显著;巷道靠煤柱一侧围岩,竖向应力均呈现出一直增长的趋势,采空区的出现破坏了其下方围岩应力变化曲线的指数函数分布形式;上层采空导致了下层工作面的顶板不完整,支承压力作用明显减弱,影响范围仅为5~10m,相比常规类型巷道,影响范围大大缩小;由于上层煤柱侧向支承压力的存在,帮部岩体易因受压膨胀而破坏,引起顶板整体下沉,采空区渗水会加剧铝质泥岩的底板隆起。