浅部松散含水层下开采上“两带”观测与相关规律研究

针对煤层露头附近开采,对上覆岩层造成的破坏程度的问题,采用钻探、物探以及地表沉陷观测,进行了导水裂缝带发育高度和地表岩移规律研究,取得了浅部松散含水层下开采引起覆岩变形破坏及地表沉陷规律,得出了垮落带、导水裂隙带（简称上“两带”）发育高度及地表沉陷的主要参数。对煤矿浅部松散含水层下开采的水害防治工作及安全生产具有重大意义。     

厚黄土下综放高强度开采地表沉陷与覆岩破坏实测

为研究厚黄土下厚煤层综放开采地表沉陷和覆岩破坏规律,通过在工作面地表建立岩移观测站和地面钻孔水文勘探,进行了地表沉陷变形实测和覆岩破坏高度钻探测定。总结研究地表岩移观测站实测资料和覆岩破坏探测钻孔水文观测资料,得出厚黄土综放高强度条件下地表沉陷剧烈,曲线较陡,在下沉盆地边缘沉陷变形曲线收敛较慢,最大下沉速度偏大,采动影响范围偏远;覆岩破坏探测结果显示综放覆岩破坏异常发育,导水裂缝带高度与综放采厚近似成正比,裂高采厚比例系数平均为19.75。研究成果为黄土区综放地表开采损害防治和水体下采煤及顶板水害防治提供技术支撑。     

补连塔煤矿大采高工作面覆岩运移规律

为实现补连塔矿12511大采高工作面在白垩系下统志丹群含水层下安全开采,采用地面施工下行钻孔进行钻孔冲洗液漏失量观测与彩色钻孔电视观测相结合的方法,开展近浅埋煤层大采高工作面覆岩运移规律实测研究。研究结果表明,工作面中部1#观测孔导水裂缝带高度为104.48 m,垮落带高度为33.70 m;工作面煤巷侧2#观测孔导水裂缝带高度为122.90 m,垮落带高度为37.40 m。工作面覆岩"两带"分布呈现两帮高、中间低的规律。     

工作面导水裂隙带高度实测技术应用

传统煤矿防治水过程中,地面打钻的方法确定采掘工作面上覆含水层导水裂隙带高度时精度低、效率差.为了精准计算采掘工作面上覆含水层裂隙高度,四明山煤矿决定对9103工作面上覆导水裂隙带采用注水观测法进行观测.通过实际应用来看,采用该方法准确实测出了9103工作面覆岩导水裂隙带高度,取得了良好成效.     

孟村煤矿采空区覆岩“两带”高度观测及计算

煤层采后覆岩导水裂隙带发育高度不同,会引起煤层上覆不同含水层的水体涌入井下,准确探查煤层开采后“两带”发育高度对煤矿防治水工作具有重要的指导意义。采用钻孔冲洗液漏失量观测法结合彩色电视窥视法,对孟村煤矿401101工作面进行了“两带”高度的探查,综合确定裂采比为18.6,冒采比为4.3。同时,通过对1411孔洛河组水位的跟踪观测,总结出了随着工作面的推进,导水裂隙带发育的规律,即随着工作面采后距离的增大,覆岩破坏形成的导水裂隙带最高点也继续向上移动。期间可能存在短暂的裂缝弥合,随着工作面的继续向前推采约97 m(1个月),导水裂隙带发育完成。实践表明,冲洗液消耗量观测和彩色电视窥视2种方法相结合,可以对“两带”发育高度观测结果进行对比和印证,是有效确定“两带”发育高度的技术手段。     

裕兴煤矿15205工作面“两带”发育高度研究

为保证裕兴煤矿15号煤层的安全回采,准确探测出采煤工作面回采结束后上覆岩层“两带”高度范围,以留设相应的防水安全煤岩柱,采用3DEC数值模拟、双端堵水测漏装置观测和钻孔成像轨迹仪观测等方法,对裕兴煤矿15205工作面“两带”发育高度进行研究,确定了导水裂缝带高度为54.45 m,为裕兴煤矿类似地质采矿条件下地表水体及含水层下工作面开采时提供参考依据。     

软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩破坏特征实测研究

针对敏东一矿16-3煤层顶板软弱岩层存在强含水层的问题,采用工程类比和现场钻孔冲洗液漏失量观测的方法研究了软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏的特征,确定了冒落带和导水裂隙带的高度。工程类比预估的导水裂隙带高度为43~90 m,冒落带高度为10~34 m;实测结果表明导水裂隙带顶点位于地表下246.22 m深度,距离煤层顶板83.78 m,冒落带顶点位于地表下293.35 m处,距离煤层顶板36.65 m;现场实测和工程类比预计的两带高度基本吻合,验证了本文研究方法对软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏特征研究的可行性。     

钻孔并行电法探测煤层开采覆岩破坏在祁南矿713工作面的应用

在工作面特定位置布置覆岩破坏观测钻孔,布置孔内电法观测系统,利用矿井并行电法仪采集电法数据,进行电阻率层析成像。通过采动影响前后覆岩变形与破坏区电阻率值变化情况,划分垮落带和导水裂缝带高度。在祁南矿713工作面施工2处覆岩破坏观测钻孔,获得的电阻率变化较好地反映了覆岩变形与破坏的动态发育情况,得到的垮落带和导水裂缝带高度直观可靠,取得了很好的应用效果。     

煤层重复采动关键层失稳与地表移动规律研究

基于滕南地区两个煤矿的岩移数据、导水裂缝带高度观测数据和工作面钻孔资料,分析两煤矿3上、3下工作面重复采动下地表移动规律与关键层的关系,对比研究重复开采时关键层有无失稳两种情况下地表的移动规律,并通过导水裂缝带高度观测进行验证,总结了近距离煤层重复开采关键层的变化对地表移动规律的影响。结果表明:重复开采不破坏关键层时,地表移动不会产生明显变化;对关键层造成破坏时,地表移动会加剧。     

祁东煤矿3224工作面导水裂带高度数值模拟

在分析祁东井田地质条件基础上,利用FLAC有限差分软件对煤层开采引起煤层上覆岩层的变化进行了模拟.分析了覆岩破坏规律,确定了3224 工作面的导水裂缝带发育高度,并利用钻孔冲洗液观测方法得到的导水裂隙带发育高度对模拟计算结果进行了验证.     

龙滩煤矿采煤工作面岩溶水防治技术

为了防止矿井和工作面出现严重水害,在首采区采取了工作面坑透物探,钻孔探放水,放水试验和布置专用排水巷等多项防治水措施,形成了综合防治水技术,成功解决了龙滩矿井首采区顶水威胁,保证了矿井首采面3116南工作面安全顺利回采。可为南方受岩溶水严重威胁影响的工作面安全开采提供借鉴。     

龙口矿区海下采煤导水通道类型及防水措施

为确保海下采煤安全,防止海水溃入井下,研究了龙口矿区海下采煤的导水通道类型,主要有构造裂隙类导水通道、采动导水裂隙带通道、封闭不良钻孔造成的通道、海域煤层露头带安全煤(岩)柱留击穿形成的导水通道4种类型。这些潜在的导水通道在采矿活动及动水压力等因素作用下,成为诱发海水溃入的主要途径。分析了不同导水通道结构特征和影响因素,提出了相应的探测方法及防治水技术措施。     

厚松散层软弱覆岩下综放开采导水裂隙带发育高度

导水裂隙带高度是实施保水采煤技术措施的一个重要参数,为获取厚松散层软弱覆岩下综放开采工作面导水裂隙带高度,以某矿11915工作面为例,综合运 用井下钻孔注水漏失量观测、钻孔电视和数值模拟3种技术手段,对采空区上覆岩层导水裂隙带高度进行了探测。通过对井下施工的3个钻孔进行注水漏失量观测确定了开采前后的 钻孔漏失量变化规律,结合钻孔电视观测的孔壁裂隙特征最终确定了导水裂隙带高度,并采用数值模拟分析了导水裂隙带发育规律。结果表明:厚煤层(6.65 m),软弱覆岩、厚松散层(102 m)条件下综放开采的导水裂隙带高度为45.7~46.7 m,垮落带高度为16.1 m;裂采比为6.87~7.02,垮采比为2.42;数值模拟得到的导水裂隙带发育高度与现场实测结果一致,导水裂隙带发育经历发育、缓增、突增及稳定4个阶段,覆岩裂隙带以离层的形式向上发育,以铰接形式存在。钻孔电视能直接清晰的获取覆岩裂隙发育特征,是钻孔法探测导水裂隙带高度的最佳方法;井下钻孔漏失量法用于导水裂隙带高度观测是可靠的,但需要观测设备需要满足一定的封孔压力,封孔胶囊具有足够长度,并且需要改善胶囊与孔壁之间的接触状态。总体来讲,钻孔法观测导水裂隙带高度是目前最可靠的方法,但施工量大,成本较高;目前物探法应提高对覆岩完整性变化的探测敏感度,并多配合钻孔法的使用进行结果对照分析,获得物探结果最佳解释方法后再进行推广应用,降低导水裂隙带高度的探测成本。导水裂隙带高度是实施保水采煤技术措施的一个重要参数,为获取厚松散层软弱覆岩下综放开采工作面导水裂隙带高度,以某矿11915工作面为例,综合运用井下钻孔注水漏失量观测、钻孔电视和数值模拟3种技术手段,对采空区上覆岩层导水裂隙带高度进行了探测。通过对井下施工的3个钻孔进行注水漏失量观测确定了开采前后的钻孔漏失量变化规律,结合钻孔电视观测的孔壁裂隙特征最终确定了导水裂隙带高度,并采用数值模拟分析了导水裂隙带发育规律。结果表明:厚煤层(6.65 m),软弱覆岩、厚松散层(102 m)条件下综放开采的导水裂隙带高度为45.7~46.7 m,垮落带高度为16.1 m;裂采比为6.87~7.02,垮采比为2.42;数值模拟得到的导水裂隙带发育高度与现场实测结果一致,导水裂隙带发育经历发育、缓增、突增及稳定4个阶段,覆岩裂隙带以离层的形式向上发育,以铰接形式存在。钻孔电视能直接清晰的获取覆岩裂隙发育特征,是钻孔法探测导水裂隙带高度的最佳方法;井下钻孔漏失量法用于导水裂隙带高度观测是可靠的,但需要观测设备需要满足一定的封孔压力,封孔胶囊具有足够长度,并且需要改善胶囊与孔壁之间的接触状态。总体来讲,钻孔法观测导水裂隙带高度是目前最可靠的方法,但施工量大,成本较高;目前物探法应提高对覆岩完整性变化的探测敏感度,并多配合钻孔法的使用进行结果对照分析,获得物探结果最佳解释方法后再进行推广应用,降低导水裂隙带高度的探测成本。     

综采工作面深孔注水防治煤尘技术的应用

对煤层深孔注水降尘机理进行了研究,并结合张集煤矿的煤层开采条件,对煤层注水技术及工艺进行了介绍,确定了钻孔布置、封孔深度、注水压力、注水量与注水时间等工艺参数。研究结果表明:综采工作面深孔注水是防治煤尘的有效手段,合理的钻孔深度7m,封孔深度2m,注水压力0.5～9.0MPa,注水后湿润半径为1.0～2.5m,平均降尘率达46.8%。     

深井低孔隙率煤层混合式注水模拟及应用

为实现滕东生建煤矿大采深、低孔隙率条件下的煤层有效注水,进而降低采煤工作面粉尘浓度,首先,基于统一的非饱和-饱和流动的连续方程和应力平衡微分方程,从定性角度分析了煤层注水渗流过程的内在规律;其次,结合矿井实际地质情况和上述的煤层注水渗流方程,利用COMSOL Multiphysics软件模拟了长度为50 m与80 m钻孔的注水渗流压力场分布;然后,结合数值模拟结论,选择80 m长度的钻孔与相应的动静压混合式注水技术参数,并在3下105工作面进行实际施工应用。在实施注水工艺后,现场监测的工作面全尘平均降尘率为65.9%,呼尘平均降尘率为60.6%,有效地降低了粉尘浓度。所得研究结论可为相似煤矿煤层注水工艺的实施提供借鉴。     

蒙西深部复合水体下高强度安全疏控水开采技术

针对蒙西矿区纳林河二号矿井开采深度大,主采煤层受多层含水层威胁、开采强度大的特点,在确定该矿区水害威胁类型的基础上,采用数值模拟、物理相似模拟和经验类比的方法研究了主采煤层覆岩破坏高度,分析了各含水层的充水规律,提出了复合水体下安全“疏控水”技术方案。研究结果表明：蒙西矿区开采主要防治水问题是复合水体威胁下安全采煤;预计得到纳林河二号矿井3-1煤开采垮落带高度按照垮采比4.5倍选取,裂采比按照15倍选取;提出的复合水体下“疏控水”采煤的总体方案为对于白垩系志丹群含水层采取“顶水开采”的方案,对于直罗组底部砂岩含水层采取“边回采边疏降”的控水方案,对于延安组含水层则采取“钻孔疏干或疏降与回采疏干或疏降相结合、先疏后采与边疏边采相结合”的疏水方案。     

香格里拉县普朗铜矿区涌水钻孔钻进工艺

结合香格里拉县普朗铜矿区ZK0406号钻孔涌水事故的处理,探讨和研究了涌水钻孔的钻进工艺,总结了施工经验和体会.     

煤矿采空区放射法二次探水技术研究

为解决薄煤层开采中的采空区探水钻孔布置数量过多、钻孔施工常受已施工钻孔的影响而导致钻孔偏向、串孔、塌孔等问题,研究了分2次从掘进工作面不同阶段进行钻探的方法,以减少掘进工作面探水施工钻孔数量。第1次探水作业在掘进工作面布置9个钻孔,其钻孔密度能满足小于10 m掘进距的安全需要,第2次探水在新掘进工作面施工6个钻孔。结果表明：通过分二次探水作业可以达到《煤矿防治水规定》的探水要求,减少探水钻进进尺60 m,也减少了钻进过程中钻孔间的相互影响,提高了探放效果。     

深水炮孔爆破效果的优化技术

露天矿开采深度逐年增加,炮孔内的渗水越来越不容忽视。分析了炮孔内的水对爆破效果的影响,探讨了技术解决的途径。结合北京首钢铁矿的实际情况,利用水介质的不可压缩性和良好的能量传递性,采用大孔距布孔和爆破综合优化技术,提高了延米爆破量,改善了爆破效果,为探索深水炮孔的高效爆破技术取得了有意义的成果。     

带压开采防治水技术及研究方向

结合目前华北型煤田下组煤带压开采防治水技术现状,分析了下组煤带压开采的适用条件、安全标准和开采下限等主要技术问题。阐述了下组煤开采的主要防治水技术,水文地质条件勘察和采场综合探查是防治水工作的前提和关键;充分利用隔水层的天然阻水条件、适应充水或人工改造充水条件进行带压开采;利用底板突水监测预警技术进行预测预报。指出带压开采的研究方向:完善和发展安全评价体系;对带压条件进行分级;加强采场物探技术研究;确定开采下限及建立技术装备和安全保障体系。