水平构造应力影响下采场端部应力分析

基于Westergaard应力函数求解采场端部应力分量的基础,考虑水平构造应力的影响,对应力函数进行修正,求解出最大最小主应力,并对修正前后的最大主应力进行比较分析。结果表明:平面应力状态下,由于构造应力的作用,最大主应力在与煤壁呈一定角度的位置应力集中明显,且沿煤壁水平方向出现一定程度的应力增大,而采空区方向应力卸压程度略微增大。因此,水平构造应力小于远场垂直应力的情况下,采场端部沿煤壁方向一定程度的应力增加,增大了底板破坏深度,使得煤层底板突水的危险性相应增加,为底板突水预测研究提供一定的依据。     

浅埋深倾斜煤层综采顶板水害评价与防治技术研究

分析了贵州某矿9煤覆岩类型,应用经验公式预计了1091工作面浅埋深倾斜煤层综采条件下的覆岩破坏高度,评价了工作面的顶板水害,得出永宁镇组强富水含水层是工作面开采的主要水害威胁。基于覆岩破坏顶点与覆岩含水层间完整岩层厚度情况,对顶板水害威胁进行了分区,针对不同分区提出了"顶水开采、严防抽冒、局部限厚"水害分区防治技术,实现了1091工作面的安全回采。     

榆神矿区烧变岩水害防治技术

烧变岩含水层是榆神矿区东部浅埋煤层开采的主要水害威胁。通过分析地质勘探和井巷工程揭露资料,揭示了烧变岩含水层富水性受裂隙孔隙发育情况和补径排条件控制、顺层富水性不均一的典型特征,提出基于含水层空间结构和积水情况的"综合探查、以防为主、分区防治"的烧变岩水害防治技术。应用物探、钻探等综合探查手段查明烧变岩微裂隙孔隙弱含水区和孔洞裂隙积水区的范围,对烧变岩微裂隙孔隙弱含水区,仅需留设维持巷道稳定的窄小护帮煤柱;对烧变岩孔洞裂隙积水区,提出砌筑防水闸墙和留设防隔水煤柱方案。在留设10 m切眼护帮煤柱和43 m防隔水煤柱后,榆神一期规划区某矿2301大采高工作面实现了烧变岩含水层水资源保护基础上的安全开采。     

深部侏罗系岩层综合隔水性能研究

为了解蒙陕矿区纳林河二号矿井岩层隔水性能,基于蒙陕矿区纳林河二号矿井开采深度大,主采煤层受多层含水层威胁、且上覆泥岩隔水层较薄的地质条件,采用统计分析和实验室试验的方法,研究了3-1煤层覆岩的岩性组合特征、岩石力学强度、水理性质以及全应力-应变渗透特性,并确定了3-1煤层覆岩的类型,评价了综合隔水性能。结果表明:3-1煤层覆岩以砂岩为主,渗透性好;泥岩属于水稳性很强的非膨胀型、非崩解性泥质岩;因此该类型覆岩受采动开裂受压后,其隔水性不易恢复,隔水性能较差;总体属于中硬偏坚硬型覆岩类型,综合隔水性能一般。     

积水采空区下厚煤层综放开采技术

应用煤层开采覆岩破坏理论,从煤层与上覆采空区空间关系出发,研究综放开采的可行性和安全开采技术方案。分析了新疆库车某矿1005工作面地质采矿条件,类比国内类似条件综放开采实测资料预计其覆岩破坏高度,研究厚煤层综放开采对覆岩含水层尤其是积水采空区的影响,评价积水采空区下综放开采的可靠性,提出"物探探查、钻探验证、疏干再采"的技术方案,最终实现该工作面的安全开采。     

浅埋煤层综放开采覆岩破坏高度与特征

以东胜煤田某矿井地质条件为依据,采用统计分析、实验室物理力学和水理性质测试、数值模拟和现场实测综合研究方法,研究了浅埋深综放开采覆岩特性及采动破坏高度。研究结果表明:软弱岩层抗采动破坏的能力相对较好,尤其是上软下硬的覆岩结构更有利于抑制采动裂隙的进一步发展;裂隙发育形态以高角度纵向延展裂隙为主,偶见纵横交错裂隙;对于类似浅埋深软弱地层和综放开采条件下覆岩破坏高度可以按照垮采比为4.8、裂采比为14进行预计。     

浅埋近松散含水层下综放开采覆岩破坏特征

为实现浅埋近松散含水层下厚煤层综放安全开采,综合采用数值模拟、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔电视观测方法,对伊犁四矿覆岩破坏特征进行研究。研究结果表明:21-1煤层覆岩破坏最大高度可按照垮采比3.3进行预计,垮落带顶点距离古近系含水层22.72～25.35m,由于煤层埋深浅且基岩柱薄,导水裂缝带高度将穿过基岩柱,发育至第四系松散层底部,研究结论可为伊犁四矿后续水体下安全开采提供数据支撑。     

GMS在矿井涌水量预测中的应用

应用三维有限差分数值计算软件GMS,利用其特有的三维地层创建模块和渗流计算模块,以陕北地区某矿为例,在矿区水文地质分析的基础上,建立矿区三维水文地质模型,预测了该矿某采煤工作面的涌水量变化规律,为矿井开采方案设计、保证安全开采提供了理论参考。     

倾斜煤层底板破坏深度的断裂力学模型研究

基于断裂力学理论,将倾斜长壁工作面看作倾斜裂纹,采用断裂力学Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹模型,计算出倾斜煤层工作面端部的底板应力分布,结合Mohr-Coulomb屈服准则,推导出平面应力状态下工作面上、下端部底板破坏深度以及破坏深度距端部的水平距离计算公式。理论分析表明,随着煤层埋深和工作面长度的增加,端部底板破坏深度呈线性增加;随着底板岩层平均抗压强度的增加,端部底板破坏深度呈反比例减小;随着煤层倾角的增大,端部底板破坏深度先增加、后减小,当拐点倾角为α时,底板破坏深度最大。用所推导的公式分析桃园矿1066工作面上、下端部最大破坏深度分别为15.77m和17.40m,现场微震监测工作面上、下端部最大破坏深度分别为12m和16m。结果表明,推导出的计算公式具有一定的适用性,可为带压开采提供参考。