松软煤层抗张强度及防隔水煤柱宽度的研究

在矿井生产过程中,为防止发生突水事故,常在井下设置防隔水煤柱。通过留设矿井防隔水煤柱,对矿井延长服务年限和煤矿水害防治具有十分重要的意义,而研究合理的防隔水煤柱宽度,能够更加安全、合理、高效地开采煤炭资源。通过点荷载试验测定了祁南煤矿34下6工作面采取的松软结构煤体的点荷载强度指数。考虑到尺寸效应,对不规则试件的结果进行修正后,利用点荷载强度间接获取松软煤层抗张强度。在矿井特定位置留设防水煤柱时,煤层的厚度和水头压力是固定的,煤柱的留设宽度仅为煤层的抗张强度的函数。因此,根据经验公式可计算出防隔水煤柱的合理留设宽度。     

考虑导水裂隙带影响的导水断层防隔水煤柱优化计算

大部分煤层底板突水都与断层有关,留设断层防隔水煤(岩)柱是防止断层突水的重要措施。通过综合分析《煤矿防治水细则》有关防隔水煤(岩)柱计算原则,认为导水防隔水煤(岩)柱留设除考虑煤层底部隔水层能否承受下部含水层水(断层水)的压力和断层水在顺煤层方向上的压力外,还应当考虑顶板导水裂隙带到断层之间岩柱能否承受断层水的压力,同时考虑煤层产状及与断层面的空间关系,从而推导出了顶板导水裂隙影响的导水断层防隔水煤(岩)柱计算公式。通过实际计算对比发现,优化后公式计算结果准确,能够为矿井在断层附近安全开采提供更科学的依据。     

九鑫煤业水文条件复杂区域防隔水煤柱留设研究

防隔水煤柱是煤矿预防发生透水事故的一种重要设施。通过对九鑫煤业水文地质条件进行梳理,依据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》,对该矿2号开采煤层水文条件复杂区域防隔水煤柱留设进行研究和设计,详细计算了断层、裂隙带,陷落柱,老空积水区防隔水煤柱留设尺寸,并对两个积水量较大的采空区进行瞬变电磁探测,减少和杜绝恶性突水事故的发生,确保煤矿的安全回采。     

漳村煤矿防隔水煤柱设计计算

针对一些矿井初步设计中留设边界防隔水煤岩柱不合理而引发矿井老空水矿难的现实,探讨了影响矿井间边界防隔水煤岩柱安全稳定性的因素。以漳村煤矿煤柱的留设为例,对矿井边界隔离煤柱进行了相应设计计算,确保了矿井的安全生产。该方法也可用于矿井留设采区、区段隔离煤柱的计算。     

小常矿井二岗山南正断层3号煤层奥陶系岩溶水防隔水煤柱设计

水害是煤矿五大自然灾害之一。在煤层承压开采时遇到的大型断裂构造会大大增加突水的可能性,因此必须留设合理的防隔水煤柱,以确保资源回收的合理性及开采的安全性。文章分析了小常井田的水文地质条件后,通过煤的力学强度实测,合理选择计算参数,计算了防隔水煤柱,且在考虑到回采支撑压力对煤壁的破坏作用后,增加煤柱厚度,并采取导水构造的钻探探测方法,确保了矿井安全。     

常村煤矿井田边界及积水区煤柱留设设计

为保证矿井井田边界、断层和井筒等地段防隔水煤岩柱的留设,依据《煤矿防治水规定》,结合矿井资料,对各个地点的取值进行了系统的计算,为矿井的安全生产奠定了基础。     

断层活化特征及防隔水煤柱合理化留设研究

目前浅部煤炭可采储量开挖殆尽,以井工开采的煤矿正逐渐向深部含煤地层区域延伸,因面临深部“高温、高压、高瓦斯”及复杂地质构造的威胁,井下作业环境变得十分恶劣。虽然通过钻探、物探手段及巷道开挖对煤矿安全生产构成较大影响的深部隐伏断层构造进行探查,但矿井对断层性质及采动影响下断层活化等基础资料掌握程度不足。在设计断层防隔水煤(岩)柱留设尺寸阶段,往往存在断层煤(岩)柱留设过大或过小的问题,造成生产期间煤炭资源可开采量的降低,或诱发断层水害事故。以宿州煤电集团界沟煤矿F6断层为研究对象,从断层的含(导)水性、采动影响下断层活化特征、煤层顶板岩性特征及导水裂隙带发育高度等方面综合分析研究煤层防隔水煤柱宽度留设问题。利用基于有限元理论的COMSOL Multiphysics(CM)数值模拟、理论计算及矿井生产验证等多方法,确定最合理的防隔水煤柱尺寸。研究表明：F6断层在未扰动状态下表现为富水性弱,导水性差,但当工作面继续向再前推进至距断煤交线20 m时断层带附近岩层因受集中应力作用而发生塑性破坏,断层导水性质发生变化。基于以上综合分析最终确定F6断层防隔水煤柱合理留设宽度为36.13 m。研究成果...     

巷道防隔水煤(岩)柱留设研究

探讨了目前防隔水煤(岩)柱留设计算公式存在的缺陷,通过分析老空区边界以及掘进巷道两帮围岩受力特征及其破坏状态,提出防隔水煤(岩)柱应为三部分组成:掘进巷道两帮塑性区、防隔水煤(岩)柱中间弹性区、以及老空区边缘塑性破坏区。结合极限平衡以及材料力学相关理论,提出了老空区侧掘进巷道防隔水煤(岩)柱留设公式。经实例验证该计算公式是可行的。     

正益煤业地质构造对底板突水的影响

针对严重威胁矿井安全生产的底板突水事故,通过分析,研究断层对煤层底板突水的影响。结合山西焦煤集团介休正益煤业有限公司11号煤层实际地质构造以及断层特征,研究待开采的11号煤层的地质构造对地板突水影响。首先分析11号煤层断层构造的影响类型,然后对断层防隔水煤柱留设宽度进行计算,并分析隐伏陷落柱的影响。最后利用大井法对11号煤层突水量进行预测,并对11号煤层突水危险性进行评价。     

近距离多煤层开采采空区积水防隔水煤岩柱留设研究

防隔水煤岩柱的合理留设是采空区积水下安全开采的关键。新强煤矿属于近距离煤层群开采,随着开采深度加大,浅部采区开采形成的采空区积水已成为深部延伸开采的主要威胁水体。通过对矿井实际开采情况研究分析,在对具有连通关系的浅部采区进行封闭隔离,隔断其与其他未开采的采区的水力联系的基础上,对上覆煤层和侧方同煤层采空区积水区合理留设防隔水煤岩柱,确定其深部不同煤层的开采上限,实现了近距离多煤层采空区积水下的安全开采。     

巨厚冲积层下开采防治水研究

开滦唐山矿岳胥扩大区属巨厚冲积层下上山开采,上方巨厚冲积层含水丰富,对下方煤层开采构成威胁。通过对该首采区地质及水文地质条件深入分析,结合对首采区开采情况的研究,提出合理留设首采区防隔水煤(岩)柱方案:5煤层留设煤柱垂高60 m,8煤层留设煤柱垂高60 m,9煤层(8、9合区)煤层留设煤柱垂高85 m,12-1煤层留设煤柱垂高35 m。为了确保巨厚冲积层下上山开采不出现透沙透水现象,在生产前应制定安全开采防治水措施,使回采工作面高产高效、安全开采。     

工作面带压开采安全评价及防治水技术实践

针对荣康煤业带压开采存在突水危险的情况,分析了9+10号煤层、11号煤层底板隔水岩层特征及存在的突水因素,并采用奥灰带压开采“突水系数法”进行理论计算,对矿井突水情况进行了安全评价,最后通过理论计算,确定了针对不同性质断层所留设煤柱的宽度要求及底板注浆加固等一系列防治水技术措施。     

三元煤矿1312工作面水文地质条件评价

在分析矿井和工作面地质及水文地质条件的前提下,对三元煤矿1312工作面水文地质条件进行了分析,评价了1312工作面采掘活动受水害威胁程度、1312运输顺槽与相邻1310运输顺槽留设的防隔水煤柱宽度安全性评价及采空区积水是否沟通并存在水力联系,并对1312工作面防治水提出措施及建议。     

综合立体探放水技术在探放同层采空区积水中的应用

晋能控股煤业集团云冈矿工作面上覆多层老空水且地面有十里河水补给,严重影响了工作面的回采。应用防隔水煤柱宽度留设理论,论证了8411工作面留设12 m宽煤柱的安全性,提出了台阶成组式探放老空积水和跨工作面排水方案治理采空区积水,效果显著。     

基于断层封闭性的导水性评价及防隔水煤柱设计

山东王楼煤矿自建井以来一直受矿井涌水的影响。刘官屯断层贯穿王楼井田中部,该断层附近多个工作面的涌水量居高不下,判断该断层是否导水,进而留设合理宽度的断层防隔水煤岩柱,对防止王楼煤矿断层突水,减小矿井涌水量至关重要。本文以王楼煤矿27309工作面刘官屯断层防隔水煤岩柱留设为例,通过岩性并置图法、SGR断层泥比率法和断面正压力判定法等从侧向和垂向两方面评价断层的封闭性,进而确定断层的导水性。根据评价结果选择合适的公式,计算刘官屯断层防隔水煤岩柱的宽度,并结合以往工作面出水情况综合分析,进而确定刘官屯断层防隔水煤岩柱尺寸。结果表明,27309工作面附近刘官屯断层是导水断层,断层防隔水煤岩柱宽度应为140m。既保证工作面不导水,又能最大限度地回采煤炭资源,对矿井的安全生产具有极其重要的意义。     

缓倾斜煤层防水煤柱留设宽度设计

根据王坡煤矿工作面赋存情况,将工作面突水类型划分为煤层方向突水和底板方向突水两类,应用弹塑性极限平衡理论结合莫尔-库伦屈服准则得到倾斜条件下工作面上侧、下侧防水煤柱的计算公式,经计算并分析比较,防水煤柱留设宽度为17.4 m,考虑采动过程中底板压力变化造成底板破坏深度的增加,实际留设防水煤柱宽度20 m。该研究为倾斜煤层巷道防水煤柱的合理留设提供了依据,为倾斜煤层的安全高效开采提供有益借鉴。     

神府矿区浅埋煤层工作面煤柱稳定性评价

煤柱的稳定性是决定老(采)空区安全的重要因素之一。为了评价浅埋煤层工作面区段防水煤柱的稳定性,以郭家湾煤矿51103首采工作面为例,采用室内试验、现场实测、理论分析、数学建模等方法对其煤柱特征、留设尺寸进行综合分析研究。结果表明:煤柱屈服区宽度为4.3m,水压破坏区宽度为6.8m,有效隔水区宽度为8.4m。工作面煤柱高度按照5.0m考虑,根据Bieniawski煤柱强度理论及相关判别指标,所留设的煤柱处于绝对安全稳定状态,由此证明,在51104相邻工作面开采期间51103工作面留设的区段防水煤柱可以保持稳定。     

新集二矿1煤底板太原组灰岩充水防突研究

为了实现对新集二矿1煤层底板隔水岩段防突性能的有效评价,并制订出底板突水防治方案,以二矿1煤层为研究对象,在详细分析矿井地质条件、水文地质条件的基础上,确定了隔水岩段总厚度、等效厚度和脆、塑性岩厚度比作为煤层底板防突性能3个主控指标;利用GIS的信息处理和分析功能,对各指标量化,生成单指标专题图;并进行数据归一化处理,建立归一专题图,最终叠加生成煤层底板防突性能评价分区图.     

缓倾斜煤层工作面回采上限优化计算研究

为了确定红一煤矿首采工作面合理回采上限,确保煤柱宽度既能满足抵御风氧化带侧向静水压力的要求,又能保证顶板含水层与导水裂缝带不能贯通,同时还能尽可能多地解放呆滞煤量,在考虑煤层倾角、导水裂缝带高度、岩移影响带等多种因素的前提下,分别采用常规计算方法和优化计算方法计算了首采工作面防隔水煤岩柱,最终确定了红一煤矿首采工作面回采上限。     

济宁二号煤矿十采区隔水煤柱安全性评价

为了解决济宁二号煤矿十采区开采邻近采空区积水突水隐患问题,基于采区地质、水文地质条件,采用理论计算和数值模拟方法对煤层开采隔水煤柱破坏深度进行了理论计算和过程模拟分析,在此基础上,结合规范中经验公式对十采区与邻近十一采区间隔水煤柱稳定性进行综合分析评价。研究结果表明:按《煤矿防治水规定》采区间隔水煤柱尺寸略小于安全隔水煤柱临界值,存在发生十一采区老空水涌突的可能性,必须在十采区开采前对十一采区积水实施控压疏放,控制水压不大于0.4 MPa。该研究成果为十采区开采老空区水害防治提供了基础依据。