陷落柱对W矿3#煤层底板破坏和隔水性能的影响

为了评估陷落柱对煤层底板的危害,运用数值模拟对所选取的W矿3#煤层进行了分析。根据柱状图,建立了一种计算模型,采用RFPA2D模拟了采场推进时煤层底板的破坏情况,估算了底板破坏深度。结果表明：随着回采工作面的推进,矿压和水压造成的顶板的破坏高度逐渐增加;工作面推进到150 m前,覆岩破坏没有发展到关键层1;随着回采工作面的推进,矿压和水压造成的底板的破坏深度也逐渐增大,工作面推进到135 m时,底板的破坏深度不再发生明显的变化,此时底板破坏深度大约16 m。工作面推进到150 m时,泥岩层尚未贯穿,成为隔水关键层,底板不受含水层的影响。另外,研究表明：贯穿煤层和达到煤层的陷落柱对底板破坏的影响比未达到煤层的陷落柱对底板破坏的影响大。     

基于流固耦合数值模拟煤层底板破坏深度研究

随开采深度的加大,华北煤矿区下组煤开采面临煤层底板奥灰岩溶含水层的突水威胁越来越大。晋煤集团赵庄矿15#煤底板距离奥灰平均23.18 m,且井田范围内突水系数普遍大于0.1 MPa/m,加之岩溶陷落柱和小型高角度断层发育,开采15#煤面临奥灰水威胁较大。在考虑赵庄矿的地质构造,矿山压力、奥灰水压及15#煤层开采等综合因素的基础上,建立起15#煤层底板含水层均布水压流固耦合模型,运用FLAC3D软件模拟分析了开采对底板的破坏情况,结果表明:流固耦合条件下底板的最大破坏深度为23 m,承压水最大导升高度为7 m,模拟成果可为15#煤安全开采提供参考。     

太原南峪勘探区陷落柱发育特征及导水问题研究

分析了南峪勘探区构造陷落柱的发育特征及其成因,指出南峪向斜轴部8号、9号煤层处于奥陶系中统岩溶水水位之下,因此存在着陷落柱的导水问题。     

任楼煤矿隐伏导水陷落柱的快速判识与探查

1996年任楼煤矿首采面曾因隐伏导水陷落柱突水，引发淹井灾害，造成3．5亿元的重大经济损失。治水复矿后，1999年又在7218工作面机巷迎头出现淋水，初始水量不大，但依据水温、水质快速判识突水通道是隐伏导水陷落柱，运用物探和钻探相结合的综合探查方法确定了陷落柱位置，为地面布孔注浆彻底封堵陷落柱提供了保证，避免了一次重大突水淹井事故。     

陷落柱涌水水源P值检验分析

陷落柱是煤矿生产过程中常见的地质构造,大部分的陷落柱不具有导水性,但是一旦遭遇导水陷落柱,则需要尽快查明导水水源及导水通道,提前做好防突水措施,以免造成更大的灾害。通过对西山煤电集团马兰矿18306工作面陷落柱出水水质的分析,结合矿井各充水水源水质资料,绘制水质piper三线图,利用P值检验的方法,计算了陷落柱出水来源于各含水层的置信水平,统计分析结果显示陷落柱出水来源于奥灰含水层。     

煤层底板突水模式及机理研究

为了阐明不同地质条件下煤层底板突水机理,划分了3种突水模式:正常岩层底板突水模式、断层裂隙带突水模式、陷落柱突水模式.针对不同模式分析了突水机理.正常岩层分为厚板微观压裂导升、薄板宏观整体破断导水2种突水模式;断层裂隙带包含4种突水模式.断裂直通式、断裂影响承压水导升带式、断裂影响底板破坏带式、断裂影响底板破坏带与裂隙导升带式;陷落柱突水模式分薄板理论子模式、剪切破坏理论子模式、厚壁筒突水子模式和压裂突水子模式等4种子模式.尽管模式不同,但都能统一归结为厚板微观压裂导升、薄板宏观整体破断导水2种最基本的突水机理.     

基于FLAC-3D的成庄矿多煤层陷落柱防水煤柱留设研究

运用FLAC-3D模拟软件对成庄矿内贯穿3~#、9~#、15~#煤层的KDX74、JDX75、KDX76陷落柱的防水煤柱预留情况进行数值模拟。通过分别留设不同宽度的防水煤柱进行模拟实验发现,当3~#煤层防水煤柱留设20 m,9~#煤层防水煤柱留设30 m,开采15~#煤层时,当15~#煤防水煤柱为20 m时,3~#煤层采空区下方塑性破坏区域与陷落柱活化区域导通,表明15~#煤层的开采可能导致3~#煤层采空区底板突水,故15~#煤防水煤柱宽度不应小于30 m。     

基于尖点突变模型的煤层底板突水 危险性评价

煤矿突水事故是制约煤炭开采的重要因素之一,准确预测煤矿突水对指导煤矿安全开采具有重要意义.煤层在开采后,当底板承受的水压超过自身强度时,会发生不连续突变,即煤层底板岩层失稳破坏形成底板突水,其破坏模式为一种突变现象,符合突变理论中的尖点突变理论的描述,利用突变模型对煤层底板突水进行预测具有可行性.本文结合典型工程案例,选取单位水压岩层底板厚度和底板导水因子作为控制变量,通过求解状态变量实现了煤层底板突水危险性评价,在此基础上,将基于突变模型的煤层底板突水危险性评价结果和传统突水系数法的评价结果进行了对比,证明了突变模型评价过程更加符合突水发生机理且评价结果更加准确.     

梧桐庄矿导水陷落柱的水源辨识研究

岩溶陷落柱作为煤田一种特殊的地质体,不仅影响了煤炭开采过程中巷道布置、巷道稳定性、煤炭开采数量,而且可能引发工作面突水,对井下矿工的生命安全带来严重威胁。本文以梧桐庄煤矿为例,结合矿井水文地质条件及突水水源的水化学特征,建立聚类分析模型、模糊判别模型,对突水水源进行判别,结果显示,成功的预测出陷落柱的存在,并且水质和水温已经成为梧桐庄矿导水陷落柱的辨识依据。这种方法在其它水文地质条件相似的煤矿都起到了很好的借鉴作用。     

矿井突（涌）水预测及预警研究

为了阐明不同地质条件下煤层底板突水机理,划分了三种突水模式：正常岩层底板突水模式、断层裂隙带突水模式、陷落柱突水模式,尽管模式不同,但都能统一归结为厚板微观压裂导升、薄板宏观整体破断导水两种最基本的突水机理。在宏观预测的基础上,形成了构造及其导水性的预测探查规范程序。在流一固耦合实验研究的基础上,建立了广义三重介质流一固耦合模型,为突（涌）水量预测奠定了基础。把煤矿突水的主控要素转化为灾害发生的监测预警指标体系,应用突水预兆信息原位拾取、适时检测、远程监控和智能判别技术,建立矿井水灾预警的硬件系统和识别系统。     

止水塞建造技术在综放面过陷落柱中的研究与应用

陷落柱与承压水导通具有突水危险。本文以平朔井工一矿4^#煤层14107工作面X5陷落柱治理为背景,依据止水塞构建原理,设计了止水塞建造和注浆防渗结合的工艺方案。确定陷落柱加固高度55 m,注浆层位选择在11^#煤底板下10～65 m的太原组和本溪组砂岩和杂质铝土泥岩段,并应用引流注浆新工艺完善与加固“止水塞”。通过治理,14107工作面安全高效通过X5陷落柱。     

陷落柱突水三维大型模拟实验研究

为了深入研究陷落柱突水过程,确定具体的突水通道和临界突水水压,针对骆驼山煤矿16号煤回风大巷掘进导致陷落柱突水,设计了三维大型模拟实验模型,再现了骆驼山煤矿陷落柱突水的过程。研究得出,回风大巷掘进工作面临界突水水压为0.6MPa,突水通道位于陷落柱和巷道迎头处之间,推翻了原来技术人员推测的16煤回风大巷底鼓处的结论。本研究成果可为今后开展陷落柱突水机理实验研究提供技术支撑。     

梧桐庄煤矿导水陷落柱的计算机辅助辨识

隐伏导水陷落柱的辨识一直是梧桐庄煤矿,乃至华北型煤矿水害防治的难题,因此寻求导水陷落柱的辨识方法,防止恶性突水事故的发生,便成为该矿安全开采的关键.本文通过对矿区水文地质条件、温度场、应力场的详细分析,建立了水源判别模型,探索了一条水文地质复杂型矿山导水陷落柱辨识的途径,并成功地识别了1号和3号强导水陷落柱,避免了两次突水淹井灾害.     

基于数值模拟的不同工作面宽度下开采煤层底板流固耦合破坏规律研究

随着煤矿开采业的迅速发展及规模的不断扩大,采煤工作面的宽度越来越宽。采用数值模拟的方法,综合考虑地质构造,煤层开采,矿山压力,含水层水压力等因素,从渗流与应力耦合作用的角度入手建立了底板含水层均布水压流固耦合模型。运用FLAC3D有限差分数值模拟软件对采动工作面底板进行数值模拟,分析了不同工作面宽度下采动煤层底板应力分布状态以及破坏特征和渗流特性。重点模拟工作面推进过程中不同工作面宽度下底板的变形,破坏区域,导升带高度变化情况,得出在进行采矿活动过程中,要在综合考虑多种因素前提下,选取合理的工作面宽度,以保证安全开采的结论。     

李家楼煤矿离层水害的成因与防治

在东山煤矿集团李家楼煤矿1202工作面老空区短期突水的水源难以确定的情况下,水文地质条件分析否定了原有的陷落柱突水的认识,顶板导水裂隙带的计算确定了2#煤和上覆7.5 m的03#煤开采造成的顶板的复合破裂形成的导水裂隙带高度小于煤层顶板隔水层的厚度,隔水层与上覆厚层砂岩含水层组合具备了离层空间的形成条件,离层空间的底板的隔水层的完整性没有遭到破坏,大气降水给离层空间的充水具备了存储条件。离层带底板的突然破坏是造成突水的根本原因。离散元数值模拟再现了次生离层空间的形成过程,证实了水文地质条件分析的正确性,为以后的防治水工程指明了方向。     

复杂水文地质条件下煤层底板水害综合治理技术

峰峰集团有限公司梧桐庄煤矿182106工作面回采受陷落柱、底板承压含水层及断层出水威胁，水文地质条件异常复杂，为防止工作面回采期间底板突水，梧桐庄矿实施了地面注浆封堵陷落柱，工作面底板注浆改造，断层导含水性探查并注浆加固等防治水工程，实现了工作面的安全开采。并取得了一系列的技术成果。     

岩溶陷落柱围岩支承压力-渗流演化特征数值模拟

为保证含陷落柱复杂煤层的安全开采,合理确定煤柱尺寸对于此类煤层水害防治至关重要。采用理论分析与数值模拟建立固-液耦合模型计算手段,计算了孔隙水压力与安全煤柱尺寸之间关系,分析了开采过程中围岩支承压力演化过程、围岩变形破坏规律、渗流演化特征等。结果表明:随着陷落柱内部孔隙水压力的不断增加,满足安全需求的煤柱尺寸增加;围岩应力分布特征呈"拱壳"型,拱顶在工作面倾斜上部区域;开采引起的围岩支承压力与陷落柱体侧支承压力存在"增强-降低-再增强"演化过程;支承压力叠加导致工作面围岩产生大量裂隙是陷落柱导水通道产生的主要原因;工作面围岩塑性区分布呈"马鞍形";随着工作面不断推进,渗流影响范围不断增大,渗流轮廓呈梯度型分布,煤柱处孔隙水压力不断升高;综合确定了合理煤柱尺寸。研究结果为现场实际生产提供参考依据。     

底板隐伏导水断层安全性评价

构造地质断层存在着向工作面底板隐伏延伸的可能性,并成为沟通含水层的导水通道,对工作面的安全性造成影响。为了对底板隐伏导水断层的安全性进行评价,以鲁西南某矿三采区31336工作面为例,通过底板钻探,利用钻孔水压和水温异常定位了隐伏导水通道位置。运用递进导升突水的评价法,认为在回采过程中,隐伏导水断层不会和底板破坏区接通,不需要对导水通道治理也不会发生突水。工作面的安全回采证实了结论的正确性,研究成果对条件类似的工作面具有借鉴作用。     

采动影响下煤层底板突水预测

为了解决传统经验公式的不足,通过FLAC3D软件建立三维数值模拟模型,并利用软件中的固流耦合功能,进行了煤层底板在采动影响下的突水预测分析。分析结果:表明在采动及承压水水压影响下,当工作面推进至64 m时,采空区底板会发生突水。导水裂隙、水流速度及方向等的动态发展受工作面采动影响明显,与岩体的破断及破断岩块再组合压实过程关系紧密。通过对比分析说明了经验公式的局限性。     

成庄矿3~#煤层防水煤柱留设FLAC3D数值模拟研究

针对成庄矿3#煤层防水煤柱留设研究,结合以往研究成果和3#煤层底板实际情况,利用FLAC3D数值模拟软件采用库仑—摩尔力学模型建立三维模型,对3#煤层顶底板距岩溶陷落柱不同距离的塑性分析和垂直应力进行模拟。由于煤柱尺寸的减小,其煤柱内的垂直应力随之增大。模拟结果为3#煤层的防水煤柱留设宽度为40 m。防水煤柱的留设应保证煤柱本身或顶、底板隔水层厚度足以抵抗临近含水层的静水压力,同时应兼顾压煤量的经济合理性.其研究结果为成庄矿安全开采提供了安全保障。