沿空掘巷快速探放水工艺及应用

本文以郑宏恒泰(新密)煤业有限公司12150运输巷沿空掘巷为例,分析临近采空区水量和来源,并介绍采空区积水疏放的快速方法和措施,为类似工程积累了一定的经验。     

倾斜煤层沿空掘巷柔性锚杆控制技术研究

倾斜煤层沿空巷道围岩应力状态复杂,围岩控制难度增加。通过理论分析、数值模拟与工程实践相结合的研究方法,对不同倾角下巷道的围岩应力状态、破坏特征及控制技术进行研究。结果表明:随着煤层倾角的增大,巷道两侧侧向支承应力集中峰值不断增大,应力集中区逐渐扩大,且偏载效应明显;提出采用柔性锚杆高预紧长锚固的支护方式,增大巷道的有效承载圈层,确定了不同煤层倾角的2种支护方案。现场矿压观测表明,巷道顶板最大下沉量为22mm,两帮最大收敛变形量为31 mm,沿空巷道围岩结构稳定,整体变形量小,能够为相似条件下的沿空掘巷提供参考。     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

基于GPS技术的煤矿采空区地表岩土体变形监测

GPS技术在通视条件差、地形起伏大的山区仍然拥有进行不间断的连续作业的能力。本文对马各庄煤矿采空区地表岩土体的变形情况进行实时监测,并对采集的变形数据进行综合分析,监测周期为2021年7月1日至12月1日。监测数据表明,马各庄煤矿采空区各监测点位地表岩土体变形主要表现为沉降且中部沉降值明显大于周边区域,经现场调查,与实际状况一致。证明GPS技术在采空区地表岩土体变形监测中同样具备可靠性,能达到对煤矿采空区变形的长期、实时监测的要求。     

型钢巷旁支护沿空留巷技术研究及应用

为了保证坤龙煤业沿空留巷的成功应用,以该矿回采巷道为例,提出切顶卸压与巷旁支护技术相结合的方案,并通过数值模拟和理论计算的方法进行论证.结果表明:采用聚能预裂爆破解决了沿空留巷采空区侧的悬顶问题,使沿空留巷处于压力降低区;采用锚索及U型钢支架解决了沿空留巷的巷旁支护与巷内加强支护;采用钢筋网、高强纤维布、聚氨酯喷涂材料...     

充填条件下复杂采空区围岩冒落规律与治理方案研究

复杂大型空区充填治理受限于矿山充填能力,治理现场常表现为“边充边冒”的情形,空区围岩冒落速度较大时,存在冒透地表的可能,对空区安全治理及矿山安全生产极为不利。以唐山某铁矿复杂冒落空区为工程背景,借助三维激光扫描技术对空区形态进行探测,并通过对比前三次探测结果分析了空区的扩展趋势。结合离散元软件3DEC建立复杂数值计算模型,用以演化模拟充填条件下空区围岩冒落过程,掌握空区充填与围岩冒落的时空演化特征,并提出空区分段充填治理方案。结果显示：冒落空区形成初期,边界在纵向与横向上均有扩展,此时空区治理的关键在于及时支撑冒落拱基以限制空区跨度增大,当充填至-210 m水平时,空区横向冒落范围锐减,表明空区充填体有效阻止了空区北侧围岩冒落,可将-210 m水平视为充填临界水平,据此提出的空区分段充填治理方案,可有效保障空区的安全治理和周边矿体的安全开采。     

采空区顶底板收敛监测系统研究

传统的采空区顶底板收敛监测手段存在精度低、需外部供电、集成度低、故障率高、不易扩展等缺点,通过对磁致伸缩传感器、ZigBee无线通信技术和MESH自组网技术的研究,搭建了一套本地供电、高集成度、高精度、高防护、易诊断、易扩展的采空区顶底板收敛监测系统.通过现场工业试验,验证了该系统的精度可达到亚毫米级,它能够在采空区这...     

露天采场高陡边坡下深部采空区的爆破处理研究

鞍本地区是我国最大的BIF型铁矿集中分布区,其铁矿资源量/储量约占全国总量的1/4,但由于日伪时期的掠夺式开采和矿业整合开发前的无序开发利用,在一定深度空间内遗留了大量隐伏采空区,为后期实现规模化露天开采带来极大的安全隐患,成为制约露天铁矿资源安全高效开采的难题。以弓长岭露天铁矿大砬子采区高陡边坡下的深部采空区为研究对象,利用LS_DYNA软件进行采空区的安全爆破模拟研究,结合现场深部采空区爆破参数试验结果,提出了采用孔中起爆处理采空区的方法,具体参数设置为空区预留顶板厚度3 m,孔间延期时间42 ms,排间延期时间75 ms,平均炸药单耗0.237 kg/t。在上述分析的基础上,针对大砬子露天采场高陡边坡内的深部不规则多层采空区提出了分层、分区安全爆破处理的技术方案,且空区边界用切割爆破方法处理,爆破处理效果良好,采空区得到了安全有效治理。     

高应力区沿空留巷围岩现状监测研究与分析

陈四楼矿计划实施沿空留巷的2802运输巷,断层较多,直接顶厚度较大,巷道矿压显现较为明显。针对顶板下沉、两帮外鼓、顶板淋水较大、巷道顶板受压破碎、金属网锈蚀严重、压脱锚杆较多、两帮位移较大等现象,提出在高应力区采用矿压监测的方法,通过对巷道变形现状进行的监测分析,对巷道破坏变形程度有了清晰的认识,对造成巷道破坏变形原因和影响因素有了详细的分析,根据注浆加固可改善围岩结构,提高围岩承载能力及锚杆、锚索锚固性能,是一种较为有效的围岩控制措施,确定了需要采用注浆加固的方式对进行巷道围岩破坏变形治理,并根据现场实际情况对注浆材料的性能提出了要求。     

综放工作面风量及采空区漏风定量检测

通过对中煤塔山煤矿30509综放工作面采空区漏风及有害气体分析的研究,总结了通过定量连续释放SF₆示踪气体,来检测工作面风量与采空区漏风的方法,测定了沿工作面采空区的漏风分布及漏风流线的深度。采用定时测量法,确定了30509工作面随工作面不断推进,与对应地表发生了导通现象;采用定量测量法,确定了内部漏风量和外部漏风量较大,对综采工作面采空区自然发火存在较大风险,同时提出了防范措施,为减少综放工作面采空区漏风、防止自然发火的发生提供了参考。