离层注浆技术在冲击地压防治中的应用

针对华丰煤矿巨厚砾岩覆岩运动引起的冲击地压灾害现状,分析了离层注浆控制覆岩运动的作用机理,并结合矿井离层注浆工程实例,探讨了离层注浆技术在冲击危险矿井中防灾减沉的作用效果.覆岩离层通过注浆充填,可使地表减沉率达50％以上,能有效地控制离层上覆岩层的垮落运动,大大减轻了因巨厚砾岩断裂引起的冲击地压危险.作为一种积极主动治理矿井灾害的方法,离层注浆技术实现了煤矿安全绿色开采,取得了明显的经济效益和社会效益.     

煤矿离层注浆减沉技术及其应用

为有效控制地表沉陷,解决采煤塌陷带来的诸多问题,同时释放地表建筑物下的压煤储量,总结了影响离层注浆减沉技术应用的关键层、离层、垮落带岩石松散系数、断裂构造及开采条件等各种因素,并在实际应用中具体综合分析.指出离层注浆减沉技术实施过程中,应掌握覆岩破坏及离层的形成位置、发展规律、注浆时机、压力控制和浆液在离层空间的流动形式.某煤矿的实践应用结果表明,离层注浆减沉技术可达到控制和减缓地表沉降的目的,为煤矿增产减沉提供了技术支持.     

通过岩芯分析工作面覆岩离层层位和离层量

为确定离层注浆技术中离层层位和离层量,分析覆岩中离层发育的机理,应用梁式力学模型构建了覆岩离层量的计算公式,分析得出某矿3309工作面覆岩离层带为四层,离层量从下至上依次为2.75 m、2.49 m、2.01 m和2.57 m。设计注浆钻孔,并采用岩芯取样、钻孔摄影和物探三种方法对覆岩注浆后充填粉煤灰的分布情况进行分析,综合三种观测方法可以看出覆岩离层层位和离层量与理论计算结果高度吻合。说明该方法判断覆岩离层层位和离层量正确可行。     

覆岩离层注浆充填开采方案及应用分析

为解决铁路下压煤影响煤炭资源释放,以及煤矿开采造成的地表采空区塌陷、矸石排放污染环境等难题,基于覆岩离层注浆减沉技术原理,对门克庆煤矿3101工作面开采地面铁路环线保护煤柱下资源进行研究,详细介绍了覆岩离层注浆充填方案。应用效果表明:采用覆岩离层注浆减沉技术,能够人为形成充填压实承载体、改变覆岩活动状态、大幅度控制地表沉降,和未注浆开采相比,地表减沉率达69.5%～71.1%,充填效果良好。     

重复采动覆岩离层井下钻孔注浆充填减沉技术北大核心

覆岩离层注浆充填减沉技术是煤矿绿色开采体系中的重要组成部分,以焦作矿区古汉山矿16032下分层工作面覆岩离层注浆充填为工程背景,从综合考虑覆岩结构和地表沉降规律的研究思路出发,提出了根据最大下沉角确定缓斜煤层重复采动覆岩离层水平位置的方法;建立了利用井下已有注浆管路系统、在井下大巷布置钻场和斜上钻孔对工作面覆岩离层进行注浆充填的方法;沿工作面走向布置5个钻场,每个钻场布置3个仰斜钻孔,由下至上分别指向亚关键层下方离层区、亚关键层与主关键层间的软硬岩交互区、主关键层下方离层区,终孔位置位于最大下沉线附近。现场监测结果表明:注浆后地表最大下沉量仅0.3 m左右,有效控制了地面沉降状况。受地层产状稳定性、岩体结构以及岩石物理力学性质测试准确性等的影响,关键层位置及离层靶区的准确识别较为困难;在实施井下覆岩离层注浆时,不仅应参考覆岩关键层位判别结果,还应根据覆岩柱状分阶段多次“钻进-注浆”交替进行的方式探索最合理的离层注浆层位。     

覆岩离层注浆技术几个问题分析

对覆岩离层注浆机理、关键层位置、离层注浆参数选择、离层注浆减沉效果和其应用范围进行了初步的分析。     

铁路下特厚煤层综放开采覆岩离层规律实测研究

覆岩离层发育规律是注浆减沉方案设计和注浆减沉理论研究的重要依据,现场离层监测是获得离层发育规律最为可靠的方法。文中在唐山矿T2291工作面进行了11个多月的覆岩离层现场观测,获得了较丰富的观测成果,观测表明覆岩下沉和离层发育具有一定的周期性,划分了覆岩下沉和离层发育的阶段性,总结了覆岩下沉和离层发育随采场推进的变化规律,并分析了关键层在覆岩下沉和离层发育过程中所起的作用。T2291面离层观测成果为唐山矿注浆减沉工程总结分析提供了依据。     

覆岩离层注浆充填加固技术研究与实践

中煤华晋集团韩咀煤业有限公司受小窑破坏影响,巷道顶板围岩呈复合型状态,同时为了提高资源回收率,采用留设8 m小煤柱沿空掘巷方式布置32105工作面,为解决32105工作面辅运巷道沿空掘进期间顶板管理难题,对32105工作面辅运巷道实施覆岩离层注浆充填新技术。综合采用理论分析、现场测试、实验室试验等手段,分析了覆岩离层注浆充填技术原理和关键问题;测试了不同参数下矸石注浆充填材料的泌水特性和流动特性;设计了覆岩离层注浆充填系统,并进行工业性应用。实践证明：覆岩离层注浆是一种低成本高效的充填新技术,为类似煤矿控制顶板下沉、减少巷修工程提供了参考。     

采动过程中离层出现的机理研究

通过对岩层移动及破坏现象的分析和研究,找出了可能发生覆岩离层的岩层层位以及离层在工作面推进过程中位置的变化规律。提出了动态地计算离层位置的基本公式,为在离层注浆技术中判断离层位置提供了理论依据。     

关于岩层移动过程中的离层位置判别

通过对煤矿开采中的覆岩移动和破坏进行了分析和研究,初步得到了可能发生岩层离层的层位以及离层在开采过程中的位置变化。提出了动态地计算离层位置的基本公式,为在离层注浆技术中判断离层位置提供了理论依据。     

The research progress and prospect for the technology of controlling surface subsidence by grouting separated layer in overburden at coal mines in China

The developed process and theoretical achievement for the technology of controlling surface subsidence by grouting separated layer in overburden is summarized in this paper. The research progress of the technology is discussed synthetically on the basis of practice and research results obtained at coal mine of China in recent years. According to the development tendency of mining under buildings, water bodies and railroads and the properties of the technology, the future research direction is proposed.     

高瓦斯多煤层大采高工作面覆岩裂隙演化规律研究

高瓦斯多煤层矿井运用大采高技术以实现矿井高产高效,开采工艺不同导致工作面瓦斯涌出规律的变化。以沁水煤田15#煤层大采高工作面煤层赋存条件和覆岩分布特征为背景开展采动覆岩裂隙演化规律研究,运用UDEC数值模拟大采高工作面在不同推进距离时覆岩裂隙形态发育及位移量,并提出基于示踪原理的实测覆岩裂隙发育规律的验证方法。研究表明:大采高工作面推进至120m时,煤层上覆岩层裂隙极限发育高度为65m,大采高工作面上邻近层8#煤层处于采动卸压范围,示踪气体法现场测试数据验证了数值模拟的准确性。由于大采高工作面覆岩裂隙发育范围扩展至上邻近层8#煤层,所以工作面回采过程中应增加上邻近层瓦斯抽采工艺。     

覆岩含水层采动破坏机理流固耦合分析及保护措施研究

为了研究煤层开采对覆岩含水层的破坏机理,采用岩石破裂过程流固耦合分析系统UDECFlow,根据老三沟井田6煤工作面地质条件,对覆岩含水层(砂砾岩、细砾岩和粗砂岩含水层)的破坏过程进行数值模拟。模拟结果显示,随着工作面的推进,裂隙不断向上发育,直接顶、基本顶的相继破断和垮落导致了导水裂隙的形成;同时随着工作面的推进,先前生成的一些裂隙出现了闭合,而工作面附近又产生新的裂隙。以6煤为例,对上覆含水层的保水开采难度进行分级,并提出了相应的保水开采技术,如加快工作面推进速度、注浆加固、降低采高、充填开采及部分开采等,将指导6煤开采时覆岩含水层保护,对同类开采地质条件下的矿井有较好的指导借鉴意义。     

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。     

浅述注浆法在凿井工程中的应用

冻结法、钻井法、注浆法是特殊凿井中常用的施工工法。鉴于大量煤炭资源埋藏于深厚表土层之下,一般施工方法解决不了煤矿开采的建井问题,特殊凿井技术突显出其在深井建设中的必需性。该文综合考虑注浆法的特点,结合对注浆材料、注浆工艺及注浆设备的研究,分析注浆法在凿井工程中应用的优势,及其存在的问题以及可能的研究方向和发展趋势。     

采动过程中煤岩电磁辐射影响因素研究

电磁辐射法是一种能够有效预测预报煤岩动力灾害的地球物理方法,利用KBD7电磁辐射监测仪对红菱矿1200,1204工作面回风巷煤岩采动过程进行了连续监测,探讨了采动过程中煤岩电磁辐射机理,并分析了电磁辐射信号与采掘工艺、地质构造及防突措施等影响因素的关系。     

电磁辐射实时监测煤与瓦斯突出在煤矿的应用

煤岩动力灾害过程中会产生电磁辐射,利用电磁辐射监测煤与瓦斯突出是一种新兴的技术方法.用KBD7煤岩动力灾害电磁辐射监测仪在淮南矿区对煤与瓦斯突出进行了实时监测,实现了对煤与瓦斯突出的实时监测预报.     

采动覆岩高位离层演化特征及涌(突)水前兆信息研究

采用理论分析、物理模拟和数值模拟相结合的方法,重点研究了招贤煤矿工作面的高位离层的时空演化,并将开采期间水位变化、微震监测数据作为高位离层涌(突)水前兆信息,揭示了特厚煤层综放开采覆岩主控裂隙(纵向主导水裂隙和横向离层裂隙)演化特征及离层水害机理。以永陇矿区招贤煤矿为研究对象,黄陇侏罗系煤田永陇矿区煤层覆岩具有弱胶结、泥质含量高和单层厚度大等特点,侏罗系覆岩之上为巨厚高水压白垩系含水层,厚及特厚煤层开采时易在侏罗-白垩系交界上下形成高位离层积水;当导水裂隙与高位离层积水沟通时,形成离层水害。离层水害具有瞬时性、大流量并伴随强烈矿山压力显现等特点。研究结果表明:当工作面达到充分开采时,采空区两帮离层裂隙较为发育,中部处于压实区,最大横向高位离层位于梯形破坏区顶部;工作面上覆亚关键层的周期性破断造成工作面周期性来压、高位离层空间周期性扩张、闭合,导致宜君组水位周期性异常下降;工作面经长时间停采,恢复开采后,重复扰动覆岩诱发覆岩岩体结构失稳,导水裂缝带沟通离层空间,造成离层涌(突)水;水位突降、水位下降速率突增、微震大能量事件可作为1304工作面突水前兆信息;关键层的破断会引起微震能量事件,伴随关键层的快速回转、下沉扩大离层空间,造成宜君组水位异常下降;工作面多次复采造成覆岩自稳能力逐渐劣化严重,加快离层涌(突)水通道形成,离层涌(突)水通道逐步增大;随着出水次数增加,水位提前下降时间减少,微震能量事件能量降低,涌水量增大;采动过程中离层涌(突)水的前兆信息-白垩系含水层的水位变化以及矿井微震监测数据验证了模拟结果是可信的。     

综放面顶板覆岩走向长钻孔卸压抽放瓦斯研究

通过理论分析和现场实际考察分析了煤炭开采顶板覆岩垮落变形动态变化规律，分析了覆岩关键层的层位及岩体特性对煤层回来后顶板岩层的垮落区、裂隙区的扩展影响特征；结合现场工程实际，提出了针对低渗透性煤层提高煤层瓦斯抽放率的一种新的顶板覆岩卸压抽放技术，分析影响瓦斯抽放量的因素，给出了顶板卸压钻孔的合理布置区域。     

二次沿空巷道留巷支护方式及围岩变形规律研究

基于新庄孜矿62110回风巷沿空掘巷后破坏严重出现结构性失稳且后期再需留巷,对二次留巷支护技术进行了研究。分析了巷道破坏原因为地质条件复杂且前期支护参数不合理,结合煤巷预拉力支护理论确定采用＂三高＂锚杆（高强度、高刚度、高预紧力）、锚索补强、深浅孔注浆的联合支护方案。采用快速连续观测法对回采期间巷道的围岩变形进行现场实测,结果表明：高强度架锚注方案可再造围岩结构,减缓顶板活动剧烈程度,工作面后方30～55 m为巷道围岩变形剧烈区,55 m后变形速度趋于稳定。采取该修复方案改善了支护效果,保障了工作面安全回采。