井下碎软煤层顶板加砂分段压裂瓦斯高效抽采技术

碎软煤层瓦斯治理常采用的底板穿层钻孔抽采瓦斯方式存在掘进工程量大、治理周期长、钻孔揭煤段短、抽采治理效果受限等问题,顺层短孔抽采方式存在成孔性差、抽采钻孔短、抽采区域小等问题。通过统计淮北、淮南、焦作、晋城、阳泉5个典型碎软煤层矿区煤层及其顶底板围岩力学参数和地应力,可得顶板岩层弹性模量为碎软煤层的2.56～6.71倍,泊松比为煤层的0.48～0.84倍,分析认为碎软煤层顶板岩层具有高弹性模量、低泊松比特征,顶板较碎软煤层更易压裂改造。参考地面煤层气水平井顶板加砂分段压裂思路,提出了井下碎软煤层顶板加砂分段压裂瓦斯抽采思路,即在煤层顶板稳定岩层中施工定向长钻孔(与煤层距离一般小于10 m),对钻孔由里向外逐段携砂压裂,形成以定向长钻孔将岩层完全联通、煤岩层中压裂缝网将煤层充分沟通的多级缝网,通过支撑剂保障缝网处于开启状态,实现碎软煤层瓦斯顶板定向长钻孔大区域高效抽采。建立了山西新景矿煤业有限责任公司某工作面3号煤层顶板加砂压裂地质模型,采用FracproPT软件对煤层及顶板水力加砂压裂进行数值模拟,得出顶板压裂裂缝在垂直方向上主要向煤层延伸,在水平方向上压裂缝长为煤层压裂缝长的3.49...     

浅埋深坚硬厚顶板动压巷道采动应力演化规律研究

针对浅埋深坚硬厚顶板条件下巷道矿压显现强烈的问题,采用多种现场实测数据研究了工作面回采前后全周期采动应力的演化规律以及巷道围岩变形破坏演化特征。结果表明,工作面回采前后全周期采动应力演化规律表现出显著的阶段性变化特征,超前阶段采动影响较小,滞后阶段矿压显现强烈,煤柱帮下部锚杆受力最显著,最大增幅达17.3kN。采动应力逐渐向辅运巷方向转移,煤柱峰值应力最终稳定在10.4MPa。滞后工作面距离大于405.6m时随顶板岩层运动趋于稳定,采动应力变化也逐渐稳定。结合辅运巷在采动应力作用下的变形特征,提出了薄弱环节加强支护的控制思路,制定了合理的巷道支护对策,以期为类似条件的动压巷道围岩控制提供一定指导。     

顶板破碎带化学注浆加固技术应用研究

针对西曲矿28306工作面在末期回采期间面临顶板冒落、煤壁片帮以及回撤通道围岩控制困难问题,在分析28306工作面地质条件、开采条件的基础上,提出采用化学注浆+顶板支护核心的顶板管理措施,并进行现场应用。实践表明,采取最新顶板管理措施后,采面冒顶、片帮问题基本得以解决,采面末采得以正常进行,可直接创造约3 000万元的经济效益,取得较为显著的应用成果。     

煤矿井下顶板疏水综采面冲击地压原因分析及治理

为了解决三元煤业顶板疏水区综采面冲击地压大、安全性能差的问题,以理论分析为基础,以仿真分析模拟为核心,对不同回采速度下顶板疏水区域超前支护承压变化情况进行了分析,确定了冲击地压发生的主要原因是在顶板区域疏水后增压区和冲击应力叠加超过了冲击地压的临界值,并针对性地提出了冲击地压控制方案。根据实际应用表明冲击地压卸压方案可靠性高,有效解决了三元煤业冲击地压大、安全性不足的问题。     

掘进工作面分次支护技术的应用分析

针对华阳一矿掘进工作面现场实际情况,优化巷道布置方式,改进施工工艺,提出了在巷道顶板完好时采取一次支护紧跟煤头、二次补强锚索（隔1排布置2根）滞后40 m补打的分次支护的方案,并基于此研究顶板离层情况和变化规律,为支护设计和施工组织提供数据支撑和理论依据。     

长距离锚杆索支护煤巷在线围岩观测系统的应用

锚杆（索）支护掘进巷道一般采用每50 m设置围岩变形观测站和顶板离层观测站的方式进行围岩变形量、顶板离层量矿压观测,观测效率和准确性不高,尤其是长距离巷道人工矿压观测劳动强度大,差错率高。为降低长距离锚杆（索）支护巷道人工矿压观测强度,提高矿压观测效率和准确性,及时发现顶板离层量、离层速率等关键参数变化,防范顶板事故发生。陕西黄陵二号煤矿418工作面胶带巷采用在线围岩观测系统对巷道表面收敛、顶板离层、锚杆（索）受力等情况进行实时在线监测。依据监测数据分析巷道围岩变化情况,及时优化支护参数,采取可靠的顶板加固措施,有效防止了顶板事故发生。     

坚硬顶板诱发含夹矸煤层围岩失稳机理及防治

坚硬顶板破断会释放较大的能量,在震动波作用下夹矸厚度变化区易处于滑移失稳诱发冲击地压,制约着煤矿安全高效生产。以小庄煤矿的综放工作面为例,通过理论分析、数值模拟及现场实测分析了坚硬顶板断裂产生的冲击载荷对夹矸厚度变化区内应力场的影响及动力响应特征。研究表明,实际工程条件下震源在坚硬顶板中广泛存在,在应力波传播和衰减过程中,冲击震源及煤壁前方高应力集中范围缩小,但是煤层底板的冲击响应程度明显增加,同时静载不同产生的应力降也有差异,当σ₁=1.5σ时下降最大;首次冲击(0～0.15 s)由变形积累阶段和突然滑移阶段构成,活化时,正应力降低,剪应力升高,滑移时正成力和剪应力开始快速增加,随后剪应力逐渐降低,次冲击期间(0.15～0.5 s)应力升高降低呈交替往复,推断夹矸赋存区应力下降到上升的转折点是夹矸滑移的启动点。该研究内容揭示了采场应力波作用下夹矸赋存区致灾机理,能够为含夹矸工作面冲击地压的防治提供一定借鉴。     

综采工作面过断层注浆加固技术研究

为了解决红阳三矿北二1210-2工作面过断层期间顶板破碎的难题,在分析工作面过破碎带断面冒落机理的基础上,提出了“预注浆+钢丝绳联合加固”的顶板破碎带预加固方案,并在工作面顶板破碎带区域进行了方案的实施。实施效果表明,工作面过断层期间回收速度达到了正常区域的95%以上,资源回收率不低于正常区域的90%,回采期间未发生任何冒顶、片帮之类的顶板安全事故,实现了工作面过断层期间的安全高效推进。     

煤矿掘进安全技术措施分析

煤矿巷道的安全掘进对于煤矿安全开采十分重要。煤矿掘进需要面对复杂的地质条件,这使得掘进过程中存在较大的安全隐患。重点分析了煤矿掘进过程中需要采取的安全技术措施,主要包括掘进过程中重大风险预控技术措施、一通三防安全技术措施、顶板管理技术措施和爆破安全技术措施等,可以为煤矿安全掘进提供一定的参考。