摘要：相邻工作面2条相邻的回采平巷留设一定煤柱同时掘进(双巷布置)是高强度开采发展趋势之一,两巷围岩的长期稳定性至关重要。本文结合现场钻孔成像研究巷道围岩变形破坏特征;采用数值模拟研究双巷布置时2条巷道围岩受采动影响的应力、变形破坏的分区差异化特征;提出以帮锚索+底角锚杆为基础的双巷差异化控制技术,选取湾图沟煤矿13406工作面作为试验地点,进行现场工业性试验,验证了所提出的巷道控制技术及参数设计合理性。

摘要：西部矿区属于生态本底脆弱的干旱半干旱地区,煤炭资源的高强度开采加剧了矿区生态环境破坏。通过选择合理的开采参数(采高、面长、推进速度)既能保证工作面回采效率,又能减弱煤层开采引起的覆岩变形破坏。为此,本文基于损伤力学构建采动岩体损伤的本构模型,定义了覆岩损伤度指标定量表征开采扰动覆岩三维空间损伤程度。以西部矿区上湾煤矿地质条件为背景,将损伤本构方程嵌入至FLAC3D数值模型,对比分析覆岩损伤度和导水裂隙带的面长和推进速度效应,建立覆岩损伤度与开采参数的定量关系并给出了12401工作面的合理开采参数:采高8.8 m,工作面长度为300 m,推进速度为13.47~20.58 m/d。同时,分析得出了推进速度对顶板损伤特征的影响机制:推进速度增加促使顶板抗拉强度升高,降低覆岩损伤程度。最后,利用不同推进速度情况下的相似模拟以及现场周期来压步距和地表裂隙发育特征实测结果验证了基于覆岩损伤度设计高强度开采参数的合理性。

摘要：将微震监测系统引入西部高强度开采的典型矿区——小纪汗煤矿,实现了整个监测区域的"空间"监测,更为全面地捕捉围岩内部破裂信息,基于微震监测数据分析了煤矿工作面的矿压显现规律、岩层运动规律和围岩应力变形规律.结果表明:随着11203工作面的不断开采,微震事件的演化呈周期性变化,与工作面矿压显现规律密切相关,且周期来压平均步距为23 m.划分得到了工作面"三带"的范围及工作面开采扰动影响范围,为工作面的支护设计和灾害防治工作提供数据支撑.

摘要：针对西部矿区高产高效厚煤层工作面邻空开采时煤壁大面积失稳的问题,在现场调研的基础上,通过工作面液压支架工作阻力分析、顶板悬顶钻孔探测相结合的方法,研究了邻空高强度开采工作面煤壁失稳机理。结果表明:①工作面推进到相邻采空区附近,采空区侧煤层顶板失去支撑是引起煤壁失稳的主要原因;②工作面邻空开采时,靠近采空区一侧的液压支架工作阻力升高,且工作阻力与煤壁片帮次数呈正相关;③工作面邻空开采,采空区侧煤柱上方存在悬顶,煤柱进入塑性阶段失去支承能力使得侧向支承压力峰值移向煤壁,从而引起煤壁失稳。研究成果可为西部矿区邻空开采生产设计、矿压理论研究提供借鉴。

摘要：收集了国内厚及特厚煤层综放和大采高综采条件下导水裂缝带高度实测数据,共计179组,其中坚硬覆岩51组,中硬覆岩100组,软弱覆岩28组。在此基础上按照我国14大煤炭基地分布分别列出了不同覆岩类型条件下的导水裂缝带高度和裂采比的范围,绘制了我国煤矿导水裂缝带高度分布图,以此数据为基础回归了导水裂缝带高度(简称“裂高”)预计公式,并重点分析了3个典型矿区导水裂缝带高度分布特征和主要影响因素,以及实测导水裂缝带高度数据之间存在较大差异性的原因,取得以下研究成果:从全国区域来看,实测平均裂采比随着岩性由软弱、中硬到坚硬依次递增,坚硬覆岩的平均裂高分别是中硬覆岩和软弱覆岩的1.52倍和2.29倍,中硬覆岩平均裂高是软弱覆岩的1.5倍;不同覆岩岩性的导水裂缝带高度都随着采厚的增加而增加,且坚硬覆岩条件下增加的速率明显要高于中硬和软弱覆岩;裂采比则随着采厚的增加而降低,且减小速率随着采厚达到一定厚度有趋于稳定的趋势。黄陇基地永陇-彬长矿区属于中硬覆岩类型,导水裂缝带高度和裂采比明显高于我国东部矿区,工作面长度大于170 m时导水裂缝带发育高度受工作面长度影响较大,其高度及裂采比随着工作面长度增加,呈增高增大趋势。蒙东(东北)基地扎赉诺尔矿区属于极软弱类覆岩,针对该类型覆岩条件,依据导水裂缝带发育高度长期实践数据,最小裂采比仅为5,采厚达到16 m时仅为全国软弱覆岩平均裂采比的68%,并提出采用趋势分析方法来预计极软弱覆岩条件下的导水裂缝带发育高度。神东基地浅埋矿区具有埋深浅、基岩薄、土层厚、高强度开采的特点,实测获得的导水裂缝带高度差异性极大,裂采比集中在19~28,最大达到35,明显高于全国尤其是东部矿区中硬覆岩条件的裂采比;但是部分矿井由于厚层红土层赋存对导水裂缝带发育具有明显抑制作用,实测裂采比7.16~7.78,较类似软弱顶板条件下开采裂采比仍降低了15%~53%。由实测数据回归得到的导水裂缝带预计公式具有较好的适用性,可为全国不同覆岩类型条件下厚及特厚煤层高强度开采导水裂缝带高度计算提供依据。

摘要：为研究沙吉海煤矿高强度开采软弱覆岩"两带"高度,以该矿某高强度开采软弱覆岩工作面为原型建立了三维离散元数值模型,该模型考虑了最大、最小水平主应力及其与工作面推进方向夹角,并基于现场钻孔实测数据对数值模型及岩性参数的合理性进行了校核,分析了不同采厚、工作面倾向长度、走向长度与推进速度对沙吉海矿高强度开采软弱覆岩"两带"最大高度的影响。研究结果表明:该矿高强度开采软弱覆岩"两带"最大高度随采厚的增加而增加,但与工作面的倾向长度、推进速度没有明显关系;高强度开采软弱覆岩工作面达到"两带"最大高度时所需的工作面推进距离与采厚成正相关关系,与倾向长度、推进速度成负相关关系。

摘要：为了研究一种高强度开采条件下煤炭巷道锚杆支护技术,以开采矿区运输巷道为研究对象,确定地质岩层基本情况;利用松动圈测定仪测定巷道岩层破坏范围,确定巷道锚杆支护结构应用范围。设计煤炭巷道锚杆支护方案,包括确定“锚杆+金属网+钢带”的结构以及参数等,并通过数值模拟方法优化支护结构设计方案。通过多点位移计现场监测煤炭巷道锚杆支护方案应用效果,对比分析方案应用前后的巷道变形情况。结果表明:支护结构应用前的巷道顶板移近量为97mm,两帮移近量为63mm和66mm;支护结构应用后的巷道顶板移近量为40mm,两帮移近量为25mm和23mm。对比得出:该煤炭巷道锚杆支护技术应用后,有效控制了煤炭巷道的变形,基本保证了其稳定性和可靠性。

摘要：神东矿区上湾矿1-2煤层倾角小、厚度大、埋藏较浅、赋存稳定,采用宽工作面大采高综采技术,高强度开采对地表环境的影响也更加剧烈,为了掌握该矿地表裂缝发育规律,对12401工作面推进过程中切眼侧1 km范围观测区进行了地表裂缝实测研究。设计了地表裂缝分区分方向观测方案,采用手持GPS测量裂缝轨迹、钢尺测量裂缝宽度、铁钎测量裂缝深度。历时3个月,获得了回采工作面开切眼侧观测区的2303条裂缝的分布信息。研究结果表明:①分析确定了本矿地质采矿条件地表裂缝的拉伸、压缩、台阶、塌陷4种类型及其分区分布情况。②得出了地表裂缝的周期性发育规律和集中于采空区范围的分布规律,确定了裂缝分布主要参数。测得裂缝间距约10 m,裂缝最大宽度0.7 m,最大深度4~10 m,最大长度298 m,最大台阶高度0.45 m,切眼侧走向裂缝角76.0°,上山裂缝角86.0°,下山裂缝角84.7°。③在工作面沿走向推进过程中,地表周期性产生与推进方向垂直分布的主裂缝,经历"产生—扩展—收缩—稳定"约14 d的发育过程,主裂缝宽度大于50 mm,平均间距129 m,相对于推进位置滞后角79.8°~87.1°。通过对上湾矿12401工作面开采地表裂缝的实测研究,为科学评价该矿地质采矿条件下地表采动损伤状况提供了依据。

摘要：采用现场实测与理论分析的方法对神东矿区地表非连续变形及地表移动持续时间进行了研究。阐释了高强度开采的内涵,并提出以地表最大下沉速度、采动损害程度及工作面来压强度作为判断指标。总结了神东矿区基岩全厚切落式和基岩部分破坏式2种岩层移动类型。分析总结了神东矿区地表移动以伴随非连续变形为主要特征的高强度开采规律:地表最大下沉速度达700mm/d,非连续变形以裂缝与台阶为主;采动裂缝以裂缝带形式发育,主裂缝间距与工作面周期来压步距基本一致,最前裂缝带内主裂缝滞后角约79.8°,地表最宽裂缝滞后角58.2°;裂缝发育条数及宽度与表土性质密切相关,风积沙区裂缝宽度一般小于30mm,黏性表土区一般大于50mm,裂缝宽深近似线性相关。本文可为类似开采条件下采动损害控制、地表环境治理、开采设计提供参考。

摘要：为解决浅埋高强度开采损害与生态保护间的矛盾问题,基于神东矿区地质开采条件、生态本底特征,总结了高强度开采的损伤特征。神东矿区采用大工作面快速推进降低非均匀沉降面积、开采初期工作面注浆减沉、建造地下水库保水及生态利用、填埋地表裂缝持水保墒、植物接菌微生物抗逆性提升、驯化筛选适生植物等技术,有效降低了煤炭开采引起的生态损伤。遥感监测表明,神东矿区2011—2015年技术应用初期,植被覆盖度50%左右,处在中高植被覆盖度级别,2018年植被覆盖度提高到62.4%,达到了高覆盖度水平。结合开采实践与理论研究,提出从开采源头设计着手、传导过程调控、末端修复治理采动损伤的全过程控制技术。