上覆巨厚砾岩层失稳诱发重力型冲击地压研究

千秋煤矿是一个冲击地压灾害严重的矿井,其上覆巨厚砾岩层破断失稳对冲击地压的发生有着很重要的影响。本文通过相似模拟试验和理论分析,着重研究上覆巨厚砾岩层破断失稳诱发的重力型冲击地压机理,并对上覆离层垮落砾岩层诱发的冲击载荷进行估算。研究结论与现场实测吻合的很好,并针对该类冲击地压提出了监测与预防相结合的防控思路。     

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。     

覆岩离层注浆减沉技术的应用与发展现状

在分析覆岩离层注浆减沉机理基础上,对我国矿区注浆减沉试验情况进行了统计分析,得出覆岩离层注浆是一项有效的地层控制措施,在采矿和地质条件允许的情况下,地表减沉率达到36%~65%。对近年来覆岩离层注浆减沉理论的发展进行了综述,指出高性能注浆材料、注浆系统优化和注浆减沉效果的定量评价标准仍是需要深入研究的课题。分析了影响注浆减沉效果的采矿和注浆工程因素,指出在充分掌握工作面上方覆岩离层动态发育规律的基础上,合理确定注浆层位以及适宜的注浆时机,加大注浆量才能保证注浆减沉效果。     

覆岩离层注浆对地表减沉技术的应用

为解决煤炭开采后地表沉降控制、矿山环境保护问题,国内外采用了多种技术手段,但相对来说经济成本较高,离层注浆作为一种新型、经济、环保的地面减沉技术已在我国取得了良好的效果。煤层覆岩离层注浆减沉技术是近40年提出的抑制覆岩移动、减少地表下沉、能适应于“三下”压煤安全开采的新技术。通过以往项目施工经验,简要分析了离层注浆对地表减沉的原理、理论上关键层的确定、施工过程及影响减沉效果的因素,从而对今后覆岩离层注浆施工提供帮助。     

超高水材料覆岩离层及冒落裂隙带注浆充填技术

为了解决传统覆岩离层注浆减沉技术实施后离层区内大量承压可流动水体所带来的问题,结合超高水材料基本性能,以岩层控制的关键层理论为指导,提出了超高水材料覆岩离层及冒落裂隙带注浆充填技术。该技术将超高水材料浆液充满关键层下的离层空间、冒落带垮落矸石间缝隙以及裂缝带裂隙,凝固后的充填体控制上覆岩活动。根据以往覆岩离层注浆实践结果及超高水材料注浆充填技术在假想工作面的应用可知:超高水材料覆岩离层及冒落裂隙带注浆充填的减沉率在80%～90%,有助实现"三下"压煤开采的高产高效。     

我国煤矿覆岩离层注浆技术研究发展现状

在对我国煤矿现有采用覆岩离层注浆技术进行分析的基础上,研究了该技术的生产工艺,探讨了覆岩离层注浆减沉技术的机理,分析了目前该技术的减沉效果,并指出了今后的研究方向。     

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。     

薄层单元在覆岩离层模拟中的应用

开采区覆岩离层注浆减沉技术需要掌握覆岩的离层规律，本文利用薄层接触元模拟覆岩内部岩层接触面，用粘弹性三单元模型建立本构关系，用有限单元方法模拟离层的动态发育规律，得到了离层产生，发展的动态过程，对覆岩离层带高压注浆减沉工程设计具有指导意义。     

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.     

巨厚覆岩下开采地表沉陷特征及其与采矿灾害的相关性

对新汶矿业集团华丰煤矿巨厚覆岩下开采引起的地表变形观测数据进行分析,给出了华丰矿区地表变形特征.巨厚覆岩下开采地表存在连续性变形的下沉与反弹,以及非连续性变形的地表斑裂现象.地表斑裂是华丰井田巨厚覆岩下开采出现的典型地表破坏形式.对地表变形参量与冲击地压、矿井工作面涌水量关系进行了分析,表明地表变形与冲击地压及工作面涌水量之间存在相关性.提出利用地表变形参量作为相关灾害与预测的辅助指标,可提高矿井灾害预测的准确性.     

Research on the relation between rock burst and movement of strata and surface

Large-scale bed separation in bending strip upside cranny strip was brought by un-consistency of overlying strata subsidence movement due to under surface mining. Different characteristic of movement and deformation of overlying strata and surface include periodic caving of bed separation interspaced along with work face mining. Conglomerate rock layer movement is the main power fountain of rock burst on the basis of locale observation. And rock burst moves periodically adapted to movement of deep conglomerate rock layer which had similar characteristic with main roof. Practice indicates this method that forecasting and prediction using correlation information of movement of strata and surface is feasible and has reference meaning for similar stope.     

综放采场上覆岩层运动模式及其控制

基于煤系地层的层状岩体结构特征 ,对长壁综放开采工作面上覆岩层的活动特点和过程进行了深入的分析 ,由此提出了上覆岩层状岩体运动的 3种基本模式 ,并对离层的类型和控制特点进行了分析。此项研究对长壁综放开采条件下地表沉陷及岩层移动的控制具有指导意义。     

寺河矿采场覆岩结构及运动规律数值模拟研究

应用"关键层"理论与离散元数值模拟相结合,研究寺河矿大采高综采采场覆岩结构及运动规律,结果表明,顶板离层量的增加、顶板断裂线的前移是大采高工作面覆岩运动的两个特征.     

巨厚坚硬岩层下基于防冲的开采设计研究与应用

在我国多个分布有巨厚坚硬岩层的矿区,巨厚坚硬岩层运动导致的强矿震和强冲击地压致灾后果严重,治理难度大,已经成为这些矿区矿井安全生产的主要障碍。通过分析巨厚坚硬岩层下冲击地压的发生规律,提出了此类矿井冲击地压存在“关键工作面效应”、“震动诱冲效应”和“冲击震动效应”3个共同特点。“关键工作面”是指该工作面在开采时会导致巨厚坚硬岩层发生断裂和强烈运动,并开始出现强烈的矿震或冲击地压;“关键工作面效应”是指“关键工作面”开采过程中发生的强动力灾害;“震动诱冲效应”是指巨厚坚硬岩层断裂震动在地层中产生的动应力传播到处于高应力状态的煤体上后,诱发的冲击地压灾害,其显现特点是“震源与冲击显现位置不一致”;“冲击震动效应”是指当开采到关键工作面位置后,巨厚坚硬岩层的传递压力将急剧增加,当部分煤体达到发生冲击的条件时即可发生冲击,同时引起能量巨大的震动,这类冲击的显现特点是“震源与冲击显现位置一致”。采用覆岩空间结构理论、地表沉陷观测、微震和应力监测数据,提出了辨识关键工作面的方法;阐述了山东能源集团3个不同类型巨厚坚硬岩层冲击地压矿井采用保护层开采、负煤柱设计、关键工作面确定与参数设计、避开震动损害边界开采设计、小煤柱设计和顺序开采工作面参数优化设计等综合方法,实现防冲安全的具体做法。     

采场上覆巨厚砾岩层运动对冲击地压诱因的实验与理论研究

采用相似模拟试验和理论计算的方法,对采场上覆巨厚砾岩层的运动规律进行研究,并分析其运动对冲击地压诱发因素的影响。下位巨厚砾岩层的大面积悬顶下沉会在工作面前方煤体及巷道围岩中增加静载荷的积聚,提高了冲击地压诱发的机率;下位砾岩层达到极限悬顶步距断裂垮落时,会通过煤层释放其积聚的弹性变形能并在采空区后方产生较大的冲击荷载,在该动载荷的扰动下有可能诱发能级较大的冲击地压事件。上位巨厚砾岩层能在21141工作面开采范围内保持稳定,岩层弯曲下沉量较小,对特厚煤层开采所引起的上覆岩层冒落、下沉、离层起屏蔽和缓冲作用,因此对冲击地压诱发因素的影响较小。     

西部缺水矿区地下水库保水的库容研究

利用井下采空区进行水源蓄存和循环利用的地下水库技术是实现西部矿区保水采煤的有效措施,研究确定采空区的合理储水容量对于地下水库技术的安全高效实施至关重要。综合采用理论分析、模拟实验与现场实测等手段,就地下水库储水容量计算、以及极限库容与合理库容的确定等问题进行了研究,结果表明：地下水库的储水容量即为储水范围内覆岩垮落带破碎岩块间自由空隙量与裂隙带断裂岩层离层裂隙量的总和;基于覆岩垮落带类抛物空间形态模型的构建,得到了考虑煤层倾角条件下垮落带岩体空隙量的计算公式;利用覆岩采动裂隙分布的“O”形圈理论模型,获得了覆岩各层关键层底界面及相邻关键层间断裂岩层的离层空隙量确定方法;由此根据储水水位在覆岩垮裂带内的不同位置,建立了地下水库储水容量的数学表达式,形成了地下水库极限库容与合理库容的确定方法,指导了李家壕煤矿地下水库工程实践。     

大倾角煤层变角度综放工作面开采覆岩运移规律

大倾角煤层变角度综放工作面受倾角变化的影响,覆岩运移、矿压显现规律更为复杂。针对枣泉煤矿大倾角煤层120210变角度工作面综放开采条件,采用物理相似模拟实验和现场监测方法,对比研究了大倾角煤层变角度工作面和单一角度工作面综放开采覆岩运移规律。研究表明:120210工作面受不同倾角的影响,覆岩运移规律较单一角度工作面差异大,上部区域倾角26°,覆岩运移特征表现出倾斜煤层开采的特征,基本顶以"悬臂梁"结构形式发生破断运动,顶板平均压力23.7 MPa,分布均匀;下部区域倾角44°,覆岩运移特征表现为大倾角煤层开采特征,顶板垮落的矸石沿倾斜滑移充填采空区,顶板平均压力29.5 MPa,分布不均、变化范围大;中部区域过渡段覆岩运移既有倾斜煤层又有大倾角煤层开采特征,顶板平均压力27.15 MPa,分布较均匀,是两者转换的关键区域。根据工作面不同倾角区域覆岩运移、矿压显现特征提出大倾角煤层变角度综放工作面开采围岩控制原则,并依据此原则提出工作面分区域顶煤放出量控制方法。     

采场上覆岩层运动范围与顶板事故可视化研究

确保采场上覆岩层稳定是矿井安全生产的关键。只有确定了采场上覆岩层的运动情况才能进行有效的采场支护设计。运用岩石破裂渐进过程分析(RFPA^2D)系统，对某矿采场工作面上覆岩层随工作面推进的运动情况作了数值模拟，从中有效地获取了上覆岩层的运动信息，确定了上覆岩层的运动范围，为有效控制采场顶板事故、合理进行采场支护设计提供了依据。     

Deformation of mining caving zone grouting compound rock under overlying strata pressure

To solve the problem of surface subsidence caused by mining, the main method is to reasonably process coal mining space. “Mining caving zone high-pressure grouting pulverized coal ash hydromass controlling roof and overlying strata movement” technology is one of processing methods. After grouting pulverized coal ash hydromass in mining caving zone, formed one kind of special material which is used to support roof and effectively control the subsidence of overlying strata. For the accurate calculation of roof mining subsidence at grouting state, based on the characteristics of such materials, established its constitutive equation based on certain assumptions, gave deformation calculation method when the compound rock supports overlying strata, lay foundation for the actual calculation of subsidence of overlying strata after grouting and the promotion of mining caving zone grouting technology.     

长壁面膏体充填采场覆岩结构及其运动演化规律

采用相似材料模拟方法,研究了长壁工作面膏体充填采场覆岩结构演化和覆岩移动规律,研究结果表明:充填采场覆岩结构演化和覆岩移动有别于常规采场,充填采场覆岩结构主要是以拱的形式进行演化,而不是铰接岩梁的形式;覆岩移动则主要是以离层的形式由下向上逐渐发展,并且上位岩层的离层是在下位岩层离层闭合的基础上产生的。