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赵固一矿厚松散层薄基岩巷道支护方案优化与实践

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矿业研究与开发 2024年第1期44卷 132-140页

作者：余永强彭天祥范利丹张程鑫韦四江河南理工大学土木工程学院河南焦作市454003 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作市454003

厚松散层薄基岩煤层开采是目前我国煤炭生产面临的难题之一。以赵固一矿16081上顺槽为工程背景,采用有限差分软件模拟了5种支护设计方案,通过应力、位移、塑性区3个指标对模拟结果进行分析,选出了最优支护方案,在此基础上开展了现场支... 详细信息

厚松散层薄基岩煤层开采是目前我国煤炭生产面临的难题之一。以赵固一矿16081上顺槽为工程背景,采用有限差分软件模拟了5种支护设计方案,通过应力、位移、塑性区3个指标对模拟结果进行分析,选出了最优支护方案,在此基础上开展了现场支护实践,并进行了巷道变形监测。结果表明,(1)“锚索网+封闭式钢架+底板锚杆+底板注浆”加强支护方案对16081上顺槽围岩的控制效果较好;监测时间为90d时,巷道顶底板的相对移近量约为80mm,两帮相对移近量约为140mm;(2)与未支护巷道相比,最优方案的围岩垂直应力峰值降低,应力峰值向浅部转移,并出现在距离两帮表面约2m处;水平应力峰值区向底板浅部转移,且主要集中在距离巷道底板中心约0.9m处;(3)与未支护巷道相比,最优方案的两帮最大变形量为21 mm,减少了约80.9%;该方案的塑性区体积仅为15.3m3,缩小了约85.6%。

关键词：厚松散层薄基岩支护方案优化巷道变形量塑性区体积

浅埋薄基岩顶板采动突水溃砂固流耦合相似模拟试验研究

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 165-175页

作者：张贵彬王荣强马俊鹏吕文茂张文泉王海龙临沂大学土木工程与建筑学院山东临沂276000 兖矿能源集团股份有限公司山东邹城273500 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590

突水溃砂作为一种新型的矿井地质灾害,具有隐蔽、突发、难监测、破坏强等特点,因此,探究覆岩采动劣化特征及突水溃砂致灾机理对松散层水害防控具有指导意义。首先,通过相似材料配比与测试试验,研究了不同材料配比对材料强度、渗透特性... 详细信息

突水溃砂作为一种新型的矿井地质灾害,具有隐蔽、突发、难监测、破坏强等特点,因此,探究覆岩采动劣化特征及突水溃砂致灾机理对松散层水害防控具有指导意义。首先,通过相似材料配比与测试试验,研究了不同材料配比对材料强度、渗透特性的影响机制,并研制出一种适宜于模拟松软岩层的新型固流耦合相似材料;然后,借助采动煤层顶板涌水溃砂灾害模拟系统,进行了浅埋薄基岩、中厚基岩的单一含水结构盖层以及薄基岩含隔双层结构盖层条件下开采的相似模拟试验,分析了不同地层结构的采动裂缝空间劣化-贯通及水砂起动、运移、涌溃灾变特征,揭示了浅埋薄基岩采动突水溃砂致灾机理。试验结果表明:新型固流耦合相似材料兼具耐水、抗崩解、抗软化、低渗透、低强度、低塑性的特性,且渗透系数随碳酸钙含量的增加呈负指数衰减,单轴抗压强度呈现二次多项式增长的特点;初次来压和第一次周期来压阶段是浅埋薄基岩采动覆岩劣化诱发突水溃砂的高发期,采动裂缝平面呈“OX”分布,随基岩与松散层底部黏土层的厚度增加,覆岩由拉剪破坏逐渐转变为拉张破坏,裂缝形态由“垂向直通形”转变为“倒楔形多层交错叠加组合”,裂缝开度减小,通畅度变差,可降低诱发突水溃砂风险几率与危害程度;通道开度(宽度)与砂体粒径的相对关系(简称“裂粒比”)以及通道通畅度是决定突水溃砂发生与否及致灾程度的关键。

关键词：薄基岩采动裂缝地层结构突水溃砂相似材料模拟试验

厚松散层薄基岩煤层开采地表沉降速度及其影响因素研究

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煤矿安全 2024年第6期55卷 151-159页

作者：张佳明程桦张亮亮安徽理工大学土木建筑学院安徽大学资源与环境工程学院安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室

为研究厚松散层薄基岩煤层开采引起的地表沉降速度变化规律，以淮南矿区某矿110801首采工作面为工程背景，采用有限差分软件FLAC3D分别对不同开采速度、采高、采宽、松散层厚度和基岩层厚度条件下煤层开采地表沉降速度进行模拟研究，分... 详细信息

为研究厚松散层薄基岩煤层开采引起的地表沉降速度变化规律，以淮南矿区某矿110801首采工作面为工程背景，采用有限差分软件FLAC3D分别对不同开采速度、采高、采宽、松散层厚度和基岩层厚度条件下煤层开采地表沉降速度进行模拟研究，分析地表沉降速度变化规律及各影响参数对地表沉降速度的敏感性大小。结果表明：地表沉降速度随开采速度、采高、采宽的增大而增大，但随基岩层厚度、松散层厚度的增大而减小；地表最大沉降速度随开采速度、采高、采宽的增大而线性增大，随松散层厚度的增大而线性减小，与基岩层厚度呈幂函数减小关系；各影响因素对地表最大沉降速度的敏感性从大到小依次为采宽、基岩层厚度、松散层厚度、开采速度、采高。

关键词：厚松散层薄基岩 FLAC3D 地表沉降速度敏感性

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厚松散层薄基岩下分层开采覆岩破坏高度研究

煤炭工程 2024年第5期56卷 75-83页

作者：王文卫芦晓伟丁坤朋王文焦作煤业集团赵固(新乡)能源有限责任公司河南新乡453000 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 河南理工产业技术研究院有限公司河南焦作454000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

以赵固一矿厚松散层薄基岩下分层工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟研究、钻孔冲洗液漏失量观测及钻孔窥视方法对采后覆岩破坏高度进行研究,研究表明:采用经验公式计算得到下分层工作面采后,顶板垮落带发育高度为6.93~27.72 m,... 详细信息

以赵固一矿厚松散层薄基岩下分层工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟研究、钻孔冲洗液漏失量观测及钻孔窥视方法对采后覆岩破坏高度进行研究,研究表明:采用经验公式计算得到下分层工作面采后,顶板垮落带发育高度为6.93~27.72 m,导水裂缝带发育高度为22.17~71.73 m;数值模拟结果表明下分层采高2.5 m、累计采高6 m时,最大垮采比为2.61,而累计采厚小于6 m、基岩厚度不小于30 m、黏土层厚度大于5 m时可认为黏土层厚度能够阻隔导水裂缝带向上发育;采用现场实测方法得到累计采厚5.8 m处,垮落带15.26 m,垮采比为2.62,导水裂缝带55.59 m,裂采比为9.58。东一盘区下分层工作面后开采覆岩破坏高度的规律,可以为该矿下分层工作面时确定防水、防砂安全煤(岩)柱厚度提供理论依据。

关键词：厚松散层薄基岩垮落带导水裂隙带下分层

厚松散层薄基岩条件下巷道顶板离层控制技术研究

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河南科技 2024年第9期51卷 48-51页

作者：马路张明伟李雪田壮才苏振豪边思丞谢传国中煤新集能源股份有限公司安徽淮南232001 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

【目的】以中煤新集集团刘庄煤矿某工作面为工程背景,研究厚松散层薄基岩煤层开采时巷道顶板离层控制技术。【方法】通过安装在巷道顶板的离层仪监测发现,巷道顶板发生离层,主要发生在7#(296 m)和8#(332 m)顶板离层仪位置,且7#位置在深... 详细信息

【目的】以中煤新集集团刘庄煤矿某工作面为工程背景,研究厚松散层薄基岩煤层开采时巷道顶板离层控制技术。【方法】通过安装在巷道顶板的离层仪监测发现,巷道顶板发生离层,主要发生在7#(296 m)和8#(332 m)顶板离层仪位置,且7#位置在深层和浅层均有下沉,但8#位置只有深层下沉,且下沉量较大,说明顶板整体在深层位置下沉。【结果】第一次治理措施采用全断面喷浆和设置点柱,但治理效果不理想,顶板下沉没有得到有效控制。第二次治理措施采用长锚索注浆加固,治理后离层量明显放缓,顶板离层得到控制,治理效果明显。【结论】采用长锚索注浆加固可有效控制顶板离层,研究结果为厚松散层薄基岩条件下巷道顶板离层控制施工提供指导与借鉴。

关键词：薄基岩巷道顶板离层注浆

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深埋薄基岩厚煤层工作面开采论证与液压支架选型研究

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煤矿现代化 2024年第2期33卷 85-89页

作者：张现刚巨野县应急管理局山东菏泽274900

为保障深埋薄基岩厚煤层工作面安全高效生产,本文结合郭屯煤矿三采区地质条件,从安全、技术、环境和经济方面对采煤工艺进行了四位一体化的分析论证,并对液压支架进行选型,利用数值模拟软件验证了工作面液压支架设备配套的可行性。研究... 详细信息

为保障深埋薄基岩厚煤层工作面安全高效生产,本文结合郭屯煤矿三采区地质条件,从安全、技术、环境和经济方面对采煤工艺进行了四位一体化的分析论证,并对液压支架进行选型,利用数值模拟软件验证了工作面液压支架设备配套的可行性。研究结果表明:薄基岩厚煤层工作面采用一次采全高采煤工艺相较于放顶煤工艺具有良好的的经济效益;工作面选用基本液压支架为ZY13000/28/63D型支架能够满足工作面的正常回采要求。深埋薄基岩大采高综采面设备配套将为矿井的安全高效生产提供保障。

关键词：薄基岩厚煤层采煤工艺支架选型

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厚冲积层薄基岩条件下采动井稳孔工艺与应用

煤炭技术 2024年第3期43卷 12-15页

作者：李延河朱林吕闰生王保玉倪小明常会珍平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467000 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南理工大学煤系气资源高效开发研究院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 山西蓝焰煤层气工程研究有限责任公司山西晋城048000

以平煤股份八矿煤层气采动井01井为研究对象,借助钻井窥视仪获取了不同层位的套管变形破坏特征,分析了导致套管变形的主要影响因素。在此基础上,设计了基于“抗、让、防”稳孔工艺的井身结构和稳孔措施,并对同一井场的05井应用。结果表... 详细信息

以平煤股份八矿煤层气采动井01井为研究对象,借助钻井窥视仪获取了不同层位的套管变形破坏特征,分析了导致套管变形的主要影响因素。在此基础上,设计了基于“抗、让、防”稳孔工艺的井身结构和稳孔措施,并对同一井场的05井应用。结果表明,同产气周期下,基于稳孔工艺设计的采动井套管完整度高、变形小、产气量稳定。此稳孔工艺可为相似地质条件下的采动井井身结构设计提供经验参考。

关键词：厚冲积层薄基岩煤层气采动井套管变形稳孔工艺

高阳煤矿薄基岩强扰动开采条件下的覆岩变形特征

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山西焦煤科技 2024年第5期48卷 35-38页

作者：张文晖山西焦煤汾西矿业高阳煤矿山西吕梁032306

为探究薄基岩强扰动开采条件下的覆岩变形与破坏特征,以高阳煤矿31120综放工作面为例,运用数值模拟、现场实测的方法对工作面开采过程中的覆岩运移与破坏规律进行分析。结果表明:覆岩破坏带的发育高度为83.0 m,发育过程可分为缓增阶段... 详细信息

为探究薄基岩强扰动开采条件下的覆岩变形与破坏特征,以高阳煤矿31120综放工作面为例,运用数值模拟、现场实测的方法对工作面开采过程中的覆岩运移与破坏规律进行分析。结果表明:覆岩破坏带的发育高度为83.0 m,发育过程可分为缓增阶段、突增阶段与稳定阶段,其中突增阶段是导致矿压显现异常的主要阶段。根据钻孔漏失液观测实验与松散层注水实验结果,判定裂采比在7.9~8.1,得出薄基岩强扰动条件下的覆岩“两带”破坏模式。

关键词：薄基岩强扰动覆岩破坏裂采比

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厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理

煤炭学报 2022年第1期47卷 102-114页

作者：程桦张亮亮姚直书彭世龙郭龙辉安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽大学资源与环境工程学院安徽合肥230022 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室安徽合肥230601

针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开... 详细信息

针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开采和底含疏水共同作用覆岩移动变形计算公式,并得到实测验证;基于对该类地层开采覆岩移动变形特征分析,揭示了厚松散层薄基岩非对称开采与底含疏水共同作用下井筒偏斜机理及其影响因素。研究表明:在煤层开采与底含疏水固结共同作用下,大幅增大了地层下沉与水平移动系数、沉降和水平移动范围;反演郭屯矿井筒偏斜参数,得到其松散层主要影响角正切值为0.6,远小于《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》规定的2.41~3.54;导致该矿工广内立井井筒偏斜的机理是,煤层开采引发的底含疏水固结沉降叠加作用,致使该矿主、副、风井均处于覆岩移动变形影响范围内,在非对称煤层开采(西北方向)条件下,上覆深厚松散层向该方向发生水平移动,从而导致井筒发生偏斜;井筒偏斜量与底含厚度M、松散层与基岩层厚度比k_(0)以及底含水位降深S_(w)等因素成正相关,且影响敏感度依次为S_(w),k_(0),M。

关键词：厚松散层薄基岩非对称开采底部含水层疏水固结井筒偏斜