薄煤层综采面底板变形破坏实测研究

为揭示杨村煤矿薄煤层综采面煤层采动底板变形破坏及其受采动煤壁前方的影响范围.通过对煤层开采过程中原位钻孔应变进行实测,得出了煤层底板采动变形破坏影响范围为0～10.1m,岩层整体破坏范围为0～6.8m,扰动范围为6.8～10.1 m;扰动范围的岩层变形程度大致临界于屈服极限,岩体结构相对完整,具有一定的强度和阻水能力;煤壁前方采动超前影响距离为76～90m,反映了采动压力具有明显滞后性,且对深部的滞后影响程度更明显.     

杨村井田下组煤底板岩体隔水性能工程地质条件分析

通过现场RQD统计、取样,室内细观、力学及水理试验等多种方法,对兖州矿业集团杨村井田下组煤底板岩体隔水性能的工程地质条件进行分析,认为底板岩体可划分3类工程地质岩组,分别为泥质岩类、砂岩类、灰岩类。泥质岩类渗透性弱具有良好的隔水性能;砂岩类弱含水,具有一定的隔水性;灰岩类含水,具有强渗透性。水压力对3类岩层具有不同的作用形式。灰岩的致裂强度最大,泥质粉砂岩最小。高压渗流作用对非构造部位泥质岩层阻水性能的影响不大,但对于裂隙发育部位可以成为诱发导水的主要因素。另外,杨村井田17煤层的底板岩层组合对底板阻水较为有利。     

杨村煤矿3煤区域提高开采上限可行性研究

针对杨村煤矿3煤316工作面受到上覆水体的威胁,以杨村煤矿316工作面的地质条件为背景,对316工作面提高开采上限确定防砂煤柱高度进行研究。结合杨村煤矿316工作面相邻工作面的开采经验类比法、经验公式法及数值模拟方法计算结果表明,316工作面综放开采后冒落带高度最大为30.2m,保护层厚度为15.2m,得到316工作面3煤全厚开采时留设的防砂煤岩柱高度为45.4m。而316工作面范围内基岩柱最小厚度约60m,故可得出该工作面可实现安全开采的结论。研究结果可为本工作面及兖州矿区后续类似工作面提高开采上限确定防砂煤柱高度提供主要的参考依据。     

采动底板岩性及组合结构对破坏深度的制约作用

为了探究底板岩性及组合结构这一因素对采动底板变形破坏深度的影响,通过现场大量实测资料的整理分析,获得了类似均质底板和软硬岩不同组合结构底板在采动矿压作用下差异性变形破坏特征。研究结果表明:1)类似均质底板变形破坏规律相对简单,底板采动变形破坏深度主要受制于底板岩体的抗压破坏强度,总体上这种类型底板变形破坏程度具有自上至下呈由强及弱的渐次性变化特点;2)软硬岩夹层或互层底板采动变形破坏特征比较复杂,这种组合结构对底板采动变形破坏深度和程度均具有明显的控制作用,其中软弱夹层对底板破坏深度具有较强的约束效应,即软岩对上覆硬岩起到了重要的"褥垫效应",对下伏岩层产生"应力扩散效应"。研究结果揭示了底板岩性及组合结构对变形破坏深度具有重要的制约作用,对巷道支护和底板水防治均具有重要的理论和实际意义。     

基于压水试验的底板泥岩阻水能力研究

现场原位压水试验是揭示岩层阻水能力的可靠方法。为探究下组煤底板泥岩阻水能力,采用现场压水试验的手段对兖州矿区破碎程度不同的两段泥岩进行测试。采用渗透系数和平均阻水强度作为评价指标,对岩体的阻水能力进行对比分析。研究结果表明：破碎泥岩的渗透性远高于厚层状完整泥岩的渗透性,阻水能力有限;岩体的渗透性在水压达临界值后发生突变,水压对岩体渗透性的改变,在破碎泥岩中表现出持续性,而在厚层状完整泥岩中表现出瞬时性;厚层状完整泥岩的平均阻水强度明显超过破碎泥岩的平均阻水强度,能够阻抗更高的水压。本研究成果对兖州矿区下组煤底板泥岩阻水能力的认识,有一定的指导作用,同时也为下组煤的安全开采提供了重要参考依据。     

综采薄煤层采动底板变形破坏规律实测分析

为了研究兖州煤田综采薄煤层底板采动变形破坏规律,应用现场应变实测系统在兖矿集团杨村煤矿4602综采工作面进行了现场实测,得到了底板2个监测钻孔8个应变传感器探头的的应变增量随工作面推进的变化曲线,通过2个监测钻孔监测数据的综合比较,确定底板破坏深度介于8.4～10.1m之间;结合现场底板变形实测,分析了煤壁前方超前支承压力影响的范围与底板深度的关系并给出了定量表达式;应变增量曲线反映出的周期来压步距为8.9m,这与工作面矿压监测数据反映的周期来压步距基本一致.在此基础上,结合课题组在兖州矿区底板破坏深度实测的已有数据,提出了适合兖州地区的底板破坏深度的经验公式,为兖州煤田下组煤开采结合其他突水影响因素确定安全可采分区提供了可靠依据.目前,位于可采区内的杨村井田2个工作面的安全回采已经证实了预测的准确性.这一问题的研究对鲁西南下组煤煤炭资源的安全开采具有重要的理论与现实意义.