银星一号井111211工作面覆岩“两带”高度研究

为确定银星一号井12煤开采后覆岩“两带”高度对上部5煤开采的影响,选取11采区111211工作面为测试地点,采用理论计算、地面钻孔冲洗液漏失量法和钻孔彩色电视综合确定“两带”发育高度。结果表明,钻孔彩色电视影像探查的结果更加准确,可获得不同深度岩层段的裂隙长度和类型。测定111211工作面在采高3.4 m的条件下,垮落带高度12.79 m,垮采比3.76∶1;裂隙带高度53.35 m,裂采比15.69∶1;“两带”发育高度小于与上部5煤的层间距。这为5煤的上行开采提供了指导,也为同类条件的煤层进行上行开采提供了借鉴。     

大平矿特厚煤层综放工作面水下开采安全性评价

为了确保大平矿特厚煤层水库下开采的安全性问题,依据待采工作面的地质条件和其他采区已采工作面的实测数据,构建了该井田范围内的水下开采安全性的判定准则,结合3DEC数值模拟得到的导水裂隙带高度,判定水下开采的安全性。以S2S9综放工作面为例,依据判定准则得到的最小保护层厚度为58.84 m,数值模拟得到的导水裂隙带高度为180.6 m,根据煤层最小埋深和含水层厚度得到防水煤岩柱的高度为552.73 m,与导高之间的差值为372.13 m,大于能够安全隔水的最小保护层厚度58.84 m,而且还大于已采面最大的保护层厚度333.04 m,说明S2S9综放工作面水下开采是安全可行的。     

软岩保护层开采覆岩采动裂隙带演化及卸压瓦斯抽采研究

针对软岩保护层开采后上覆被保护煤层卸压瓦斯治理问题,以淮北芦岭煤矿首例软岩保护层开采试验为工程背景,采用综合研究方法研究软岩保护层开采覆岩采动裂隙带演化特征。结果表明:Ⅲ11软岩保护层开采后覆岩冒落带和裂隙带最大发育高度分别为10.1～12.4,52.7～59.95 m,采空区侧及上覆被保护层煤层下部存在竖向裂隙发育区和远程离层裂隙发育区;设计地面采动井和拦截钻孔抽采覆岩8、9煤层卸压瓦斯,优化地面采动井终孔位置垂直方向距顶板法距20 m,倾斜方向距风巷或机巷平距35 m,拦截钻孔终孔位置距9煤底板5 m。考察期卸压瓦斯抽采实践表明,软岩保护层开采后覆岩"两带"发育高度的判断和卸压瓦斯富集区域的辨识是合理正确的。     

下保护层开采层位选择及采高确定

为了解除主采煤层瓦斯突出威胁,设计采用先开采保护层的方案,利用保护层开采过程中形成的裂隙带,释放被保护层的瓦斯。文中对煤层开采形成的"两带"高度进行预测,最终确定一8煤层为保护层,并通过计算煤层顶板裂隙发育高度,确定合理保护层开采高度为1.2m,为该矿高瓦斯煤层开采提供设计参考。     

“三带”法判别上行开采理论的研究

以崔家寨矿E12609工作面地质条件为背景,基于岩层组合和关键层理论以及工程类比两方面的"三带"判别法理论,对该工作面5#、6#煤上行开采技术进行了理论研究。研究表明:5#煤开采后引起的冒落带高度为10 m左右,裂隙带高度为40 m左右。由此可知,利用上行开采法对5#煤与6#煤进行开采时,间隔距离≥40 m时属安全开采,间隔距离≥10 m时属可行开采,开采时需采取相应的安全技术措施。     

多次采动条件下浅埋覆岩裂隙带发育规律

以浅埋煤层的高家梁煤矿为背景,采用FLAC3D数值模拟方法研究近距离煤层层间距、下层煤的采高以及间隔层岩层强度对覆岩导水裂隙带发育高度的影响。结果表明:当层间距大于10 m时,覆岩裂隙带发育最大高度主要受上层煤开采影响;当层间距小于10 m时,覆岩导水裂隙带高度开始受下层煤开采影响明显增大;当下层煤采高在5 m以内时,导水裂隙带发育高度较小,采高超过5 m时,导水裂隙带高度迅速增大;导水裂隙带高度随间隔层岩层强度的增加而增大。灰色关联分析表明,影响导水裂隙带发育高度因素按重要程度依次为采高、间隔层强度、层间距。     

某矿导水裂隙带高度的确定

裂隙带高度直接影响矿井的生产安全,是防水岩柱设计和水体下开采时最重要的数据。某矿井为确定5号煤开采后的顶板裂隙带发育高度,采用了《"三下"规程》中记载的公式计算了裂隙带的发育高度,计算最大裂隙带高度为45.2 m;应用UDEC数值模拟对裂隙高度进行了模拟,模拟裂隙带最大高度45 m;对试采工作面的裂隙带发育高度进行了实测,实测裂隙带高度为48.7 m。综合分析以上结果,得出该矿5号煤开采后的顶板裂隙带高度选择48.7 m。     

近距离煤层下行开采工作面复合导水裂隙带高度研究

为研究近距离煤层下行开采工作面复合导水裂隙带发育高度,以某矿下行开采工作面为研究背景,采用工程地质调查、理论计算、数值模拟等手段进行了研究,研究结果表明：上工作面开采后形成的导水裂隙带高度为27.9 m;当层间距小于下工作面垮落带高度时,下工作面开采过程中,上工作面开采所形成的导水裂隙带会二次发育,两工作面复合导水裂隙带高度为48.4 m,大于两工作面间岩层厚度+上工作面采高+上工作面导水裂隙带高度,下行开采两工作面复合裂采比值为12.1。     

极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度研究

通过数值模拟、现场实测等方法对鲁西煤矿极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度进行了研究。研究结果表明:通过FLAC3D数值模拟计算得出3上107工作面煤厚2.3 m,裂隙发育高度33.6 m,3下107工作面煤厚3.42 m,裂隙发育高度39.4 m;现场实测结果表明下分层开采后导水裂缝带发育高度为41.51 m,下分层开采后裂缝带发育高度增加较少;3上107工作面导水裂缝带发育类比高度值降低了4.33 m,随着工作面停采时间的增大,采动裂隙尤其是上部的微小裂隙会部分闭合,导致导水裂缝带发育高度有所降低。     

坚硬顶板综放面覆岩垮落及导水裂隙研究

以北辛窑煤矿2#煤首采面开采为背景,采用物理相似模拟的方法,运用全站仪与钻孔电视研究了坚硬顶板综放面覆岩垮落特征及导水裂隙带发育高度。结果表明:8103首采面来压步距大,煤层回采后覆岩表面导水裂隙带高度为115～135 m;关键层发生破断时覆岩表面位移变化明显,煤层回采后距开切眼240 m处地表沉降达到5 m以上;通过对煤层回采后1#钻孔内部裂隙分析,认为中下部和下部垮落覆岩是储水和导水的主要空间,对1#和2#钻孔不同回采距离下内部裂隙发育高度分析可得,导水裂隙带高度最终稳定在125.2～128.2 m,这对工作面两带高度确定和防治水措施的制定,具有重要的指导意义。     

晋城矿区下保护层开采覆岩运移及裂隙演化规律研究

针对晋城矿区开展下保护层开采试验,采用模拟试验,现场实测等手段研究下保护层开采覆岩运移、裂隙动态演化特征及被保护层变形规律。模拟结果表明:伴随基本顶的周期破断,采动裂隙呈梯形演化,贯通的竖向裂隙没有连通至上被保护层。保护层开采后,被保护层下沉平缓连续,膨胀变形率保持在0.5%左右。深基点位移计动态监测下保护层94302工作面开采覆岩运动全过程,得到了监测岩层的移动曲线,掌握了上覆岩层横向三区、纵向三带离层裂隙时空演化规律。通过钻孔电视观测覆岩裂隙分布特征及被保护层煤体结构变化,得到冒落带高度2.2~4.5 m,裂隙带高度20.0~25.7 m,发现被保护层煤体受采动影响产生水平方向为主的小角度次生裂隙。     

防水煤柱下开采可行性研究

为了确保在防水煤柱下进行安全开采,采用理论计算和数值模拟的方法对1号层开采的可行性进行研究。通过理论计算得到,1号层采后的裂隙带最大高度为60.12 m,保护层厚度为13.36 m,防水煤柱高度为73.48 m,防水煤柱高度小于1号层与采空区水体之间的最小距离128m,说明1号层开采是可行的。采用数值模拟的方法对1号层开采后的覆岩裂隙带发育过程和发育高度进行了模拟分析,得出采后的裂隙带最大高度为56 m,1号层裂隙带上边缘与上方采空区水体之间的最小距离72 m。规程中规定水体下的保护层厚度为大约为14m,可见采后的裂隙带与水体之间距离大于安全距离,所以开采是可行的。     

煤层开采后覆岩导水裂隙带高度的模拟研究

某矿为安全开采煤炭资源,采用经验公式预计和计算机数值模拟方法,按规划设计开采煤层厚度分别研究了单独开采16#煤、17#煤后覆岩导水裂隙带高度,采用经验公式计算为36.1m和29.7 m;采用计算机模拟方法计算为37.1 m、26.9m。研究了按规划设计开采煤层厚度将16#煤、17#煤全采后覆岩导水裂隙带高度为41.7 m。     

巨厚古近系含水层下工作面导水裂隙带高度探查

为了确定巨厚古近系含水层下工作面的开采上限、预测涌水量及制定防治水方案,需要针对工作面的导水裂隙带进行现场实测。以红四煤矿HI0503工作面为研究对象,采用经验公式初步确定导水裂隙带发育高度,设计井下探查钻孔的参数。分别用0.5、1.0和1.5 MPa的水压进行压水试验,同时采用钻孔窥视对工作面覆岩中的裂隙发育程度进行观测,最后利用数值模拟对现场实测的结果进行验证。结果表明,压水试验得到HI0503工作面导水裂隙带高度为65.6～67.4 m,采用钻孔窥视法确定导水裂隙带高度为66.5～68.1 m,导水裂隙带高度数值模拟结果为65.29 m,利用3种方法综合确定HI0503工作面导水裂隙带高度为65.29～68.1 m,大于经验公式计算值59.79 m。5-2煤与巨厚古近系含水层的平均距离为95 m,工作面开采后的导水裂隙带不会波及至古近系含水层。通过现场验证,利用井下压水试验、钻孔窥视和数值模拟,综合确定的导水裂隙带高度与实际情况较为吻合,可以作为防治水工作的依据。     

近距煤层开采覆岩导水裂隙带高度观测研究

为了提高崔庄煤矿近第四系松散层条件下33上01,33下01工作面的开采上限,在确保安全生产的前提下,采用井下打仰上孔测漏水量方法、经验公式预计和数值模拟方法,开展了单独开采3上煤与3上,3下两层煤全采后上覆岩层导水裂隙带高度的研究工作.实测单独开采3上煤与3上,3下两层煤全采后上覆岩层导水裂隙带高度为59.59 m和66.0 m;经验公式预计两值为47.1 m和50.8 m;数值模拟计算两值为53.21 m和62.3 m.将实测数据与经验公式预计及数值模拟结果进行了对比分析,仅采3上煤与3上,3下煤全采,上覆岩层冒落带高变化不大,导水裂隙带高增加不超过10 m,研究表明本次实测的结果可靠.     

深部远距离下保护层开采多关键层运移— 裂隙演化—瓦斯涌出动态规律研究

为了探索淮南矿区深部A组煤开采远距离上行卸压B组煤的可行性,以潘二矿A3煤11223工作面及B4煤为工程背景,采用理论分析、实验室测试、相似模拟试验以及现场观测的手段,研究了覆岩不同关键层结构远距离下保护层开采采动裂隙动态演化规律和卸压特征,以及多关键层运移对被保护层卸压瓦斯涌出动态的影响。研究表明:1)沿工作面走向采动裂隙随关键层破断"跳跃式"向上扩展,岩层稳定后采空区中部裂隙被重新压实,切眼、工作面侧裂隙由于煤柱作用长期存在,共同构成"梯形裂隙区"。关键层竖向破断裂隙未贯通时,其随动岩层不会形成离层裂隙,同时对穿层裂隙的扩展也起到阻隔作用,致使保护层卸压角减小;2)沿工作面倾向裂隙分布为整体偏向上山方向的"斜梯形",倾向上部裂隙较发育。控制被保护层运移的关键层破断裂隙未贯通时,被保护层卸压系数和卸压范围均有所减小;3)由于11223工作面东一段和西二段覆岩关键层结构不同,导水裂隙发育高度存在显著差异,被保护层B4煤东、西两段煤层透气性系数分别扩大了592倍和105倍,从增透倍数和瓦斯抽采量来看,潘二矿下保护层A3煤11223工作面开采卸压B4煤是可行的,且东一段卸压效果明显优于西二段;4)由瓦斯抽采数据反演获得的各关键层破断步距与相似模拟试验结果有较好一致性,关键层的运移对被保护层瓦斯涌出动态起控制作用。     

电阻率法实测导水裂隙带高度技术研究及应用

下霍煤矿采用综合机械化放顶煤的采煤方法开采3号煤层,为了保障采掘活动安全,获取相关开采技术参数,需查明煤层开采后的“三带”发育高度;收集分析了井田二采区地层资料及工作面开采技术条件,用经验公式估算了开采后导水裂隙带发育高度,并决定在2303工作面布置电阻率测试系统对导水裂隙带高度进行实测;在回风巷距回采工作面216 m距离处施工测试钻孔并布设电极,在回采过程中对煤层顶板岩层视电阻率开展监测分析,获得了开采前、中、后期的岩层电阻率数据,分析得到3号煤层开采后实测导水裂隙带高度为80 m,裂采比为16;通过实际应用可知,相比其它测试方法,电阻率测试法具有结论可靠、低成本、易施工等特点。     

上保护层开采的保护效果及裂隙带分析

作为最有效的区域防突措施,王行庄煤矿进行了保护层开采的实践,通过对煤层瓦斯压力、瓦斯含量、透气性系数的变化分析,考察了上保护层开采后对被保护层的保护效果,保护层开采前后各考察指标变化表明保护效果良好。针对在上保护层开采过程中底板煤岩体裂隙分布研究较少的情况,通过数值模拟,得到上保护层开采后底板裂隙带分布,分为底板变形破坏带和底板塑性变形带,同时划分了"上三带"各带高度。     

浅埋厚煤层工作面导水裂隙带发育高度研究

为了确定浅埋厚煤层工作面导水裂隙带的发育规律及高度,以寸草塔二矿31204工作面为工程背景,运用相似模拟试验对导水裂隙带的发育规律和高度进行了预测,运用井下分段注水和钻孔电视相结合的监测方法对导水裂隙带的发育高度进行综合确定。研究结果表明:导水裂隙带的发育随工作面开采呈动态发展,随工作面开采导水裂隙带高度增加,相似模拟试验确定导水裂隙带高度为49.7m,井下分段注水法与钻孔电视法现场监测得到的结果分别为53.0m和48.8m,最终确定导水裂隙带高度在48.8～53.0m之间。     

某矿开采9~#煤作为下保护层瓦斯治理研究

结合某矿生产实际,运用理论计算和数值模拟得出9#煤层上覆岩层的冒落带高度为12~18 m,裂隙带高度30~48 m,即3#煤层位于9#煤层产生的裂隙带的中上部,且处于9#煤层产生的卸压区范围内,3#煤层膨胀率在卸压范围内绝大部分超过3‰,并且3#煤卸压范围中部存在先膨胀后压缩的过程。最后利用膨胀率和工程类比对卸压效果进行了预测,综合分析认为保护层开采能有效卸压和增加煤体透气性,为3#煤层高效开采提供有利环境,从而论证了9#煤可以作为3#煤的保护层。