同忻矿8106工作面坚硬顶板水压致裂技术研究实践

针对同忻矿8106工作面开采过程中坚硬顶板来压剧烈问题,提出了通过水压致裂对顶板强度进行弱化的方案。本文对水压致裂施工工艺流程进行了介绍,确定了水压致裂弱化顶板关键参数,在5106巷内进行了工业性试验,施工后顶板周期来压步距和强度都得到减小,巷道超前支护段内顶板基本无下沉,巷道变形量较小,支护效果良好,实现了工作面安全生产,该项研究对同等地质情况下坚硬顶板矿压控制有一定的参考借鉴意义。     

同忻矿8102工作面矿压显现问题综合治理

为解决特厚煤层孤岛工作面矿压问题,基于山西同忻矿8102工作面矿压显现分析,若按常规支护措施,无法保证工作面两巷安全稳定,确定采用两巷卸压和“锚索吊挂工字钢梁”补强支护方案,并采取更换新的液压支架以增加支护阻力,以及工作面切眼水压致裂和地面水压致裂措施,使巷道围岩移近量控制在25 cm以内,满足日常生产需要。     

煤矿冲击地压发生机理及治理方案研究

冲击地压是煤矿安全生产的重要灾害之一。本文对同忻矿冲击地压的规律进行了分析,并利用水压致裂、钻孔卸压、底板爆破等方法实现了对冲击地压的有效控制及防治,取得了良好的经济效益和社会效益。     

强动压巷道大变形顶板弱化围岩控制技术

麻家梁矿14202辅助运输巷在掘巷过程中,受相邻14201工作面坚硬顶板垮落强动压的影响,矿压显现剧烈、原巷道支护不能满足安全生产。针对14202辅助运输巷强动压大变形的特点,提出了超前顶板水压致裂卸压围岩控制技术,确定了水压致裂的致裂层位及相应的钻孔施工参数,在水力压裂后通过观察观测孔液体流出量验证岩体压裂效果。试验结果表明,实施超前顶板水压致裂后,14202辅助运输巷两帮最大移近量约为0.6 m,平均移近量约为0.4 m,最大底鼓量约为1.5 m,平均底鼓量约为1 m,明显小于未实施水力致裂技术治理时动压巷道变形量(未实施水压致裂段巷道最大底鼓量为2.5 m,平均底鼓为1.9 m),有效地解决了强动压巷道的大变形问题。     

水力致裂弱化坚硬顶板现场试验研究

针对济三煤矿6305工作面坚硬厚层砂岩顶板难以断裂跨落,采用波兰水力致裂技术进行顶板的致裂。通过对不同孔深的致裂钻孔进行注水致裂,然后观测布置在周围的观测钻孔是否有水流出,以确定最大的致裂半径,根据现场试验验证,最大致裂半径可达6～10 m。同时对比致裂过程前后钻孔的煤粉量,验证了致裂后煤岩体的应力明显降低,从而能有效防止冲击矿压的发生。最后分析微震监测系统SOS接收到的致裂过程矿震波形特点与频谱分布图,得出在致裂过程中会诱发小矿震,震动频率相对较大,能量主要集中在高频部分。     

硬岩金属矿水压致裂矿岩预处理现场试验研究

水压致裂矿岩预处理在自然崩落法矿山中是一项非常重要的辅助崩落技术,选用合适压裂能力的设备以及压裂钻孔布置是工业应用中的重要工作。本文基于在国内某铁矿山开展的水压致裂矿岩预处理工业试验,对岩石起裂压力及水力裂缝扩展范围等进行了分析。结果表明:区域岩石物理力学参数测试、地应力测试等基础工作可为水压致裂矿岩预处理试验成功开展提供支撑;岩石起裂压力随压裂深度增加呈线性增大趋势,主要受深部围岩地应力影响;该区域岩石起裂压力最大值约为31. 64MPa;基于微震定位分析得出水力裂缝近乎水平展开,当泵送流量为150L/min时的最大扩展半径可达34m。     

同忻煤矿坚硬顶板水力致裂技术研究应用

针对同忻煤矿石炭纪坚硬顶板条件以及开采以来不断显现的各种强矿压现象,在同忻矿一盘区5105工作面尾巷煤柱侧采位1 045 m处开始,垂直于煤壁以仰角39°~45°间隔20 m左右打了一系列深40 m的直径50mm扩孔73 mm的钻孔。2013年2月1日开始依次封孔加压注水,绝大多数注水成功。12号和13号孔用深孔探测仪可以明显看到封孔以上及孔底开槽处岩石裂开缝,用KBD5电磁辐射监测仪在高压泵注水前后与注水孔及孔周围每隔10 m测试一点,先后共20组数据,收集数据分析可以明显看到应力在减弱。     

多孔线性协同定向水压裂缝扩展规律的数值模拟研究

针对破岩工程中定向致裂的问题,首先分析了多孔线性协同定向水压致裂技术原理,然后采用RFPA~(2D)-Flow数值模拟软件对多孔线性协同定向水力致裂试验结果进行验证,最后研究了多孔线性协同定向水压裂缝的起裂和扩展规律。结果表明:RFPA~(2D)-Flow数值模拟结果与试验结果趋于一致;多孔线性协同定向水力致裂的过程可以分为注水升压、水压裂缝的起裂、裂缝稳定扩展和裂缝贯通4个阶段;在裂缝传播过程中,裂缝扩展朝向钻孔分布的方向。不同钻孔在水压裂缝扩展过程中存在相互影响,导致水压裂缝扩展贯通。     

工作面煤层注水防尘措施试验研究

煤层注水是降低矿井粉尘浓度的有效措施之一。论述了同忻矿8103工作面注水方式、注水参数等注水工艺,通过测定和对比多个测点注水前、后煤体含水率和粉尘浓度的变化,得出注水后煤体含水率平均增加2.80%,达到综合防尘质量标准化要求;割煤、放煤、移架时及破碎转载点全尘、呼尘平均降尘率为43.92%~52.04%、49.28%~57.42%。说明同忻矿8103工作面进行的煤层注水工艺是必要的、有效的。     

水压爆破造缝提高煤层瓦斯抽放率技术

为了开采峰峰矿务局牛儿庄矿2#煤,在该矿野青底板巷道中向2#煤层打穿层钻孔进行水压爆破的工艺技术试验;分析了水压爆破致裂、传统水力压裂和传统爆破造缝各自的特点以及水压爆破致裂煤体的机理;观测了爆破前后钻孔瓦斯流量的变化和钻孔自然流量的衰减规律。试验结果表明钻孔水压爆破可以有效地提高煤层的透气性,爆破前后钻孔的自然流量提高3倍以上。