承压水体上采煤的理论及其应用

本文应用有限元分析、相似材料模拟及现场实测,系统地研究了承压水体上采煤的有关理论问题,即煤层底板采动影响理论、承压水在底板突水过程中的作用、底板岩层的隔水能力、地质构造对底板突水的影响。并介绍了这些理论在承压水体上采煤中的应用,论述了在一定条件下通过改变开采条件可以达到安全采煤的目的,从理论上探讨了“带压开采。的可行性”。     

承压水体上对拉面开采底板岩层破坏规律

以淮北杨庄矿承压水体上对拉工作面开采为背景,通过现场实测、相似模拟实验和数值分析,揭示了承压水体上对拉工作面开采底板岩层应力分布和底板破坏规律,重新认识了对拉面不同开采参数对底板岩层力学行为的影响.提出了承压水体上对拉面安全开采的合理技术参数和预防底板突水的工程对策.     

高承压水体上开采底板岩层变形特征研究

在承压水体上开采时,煤层底板突水过程是一个复杂的非平衡、非线性的演化过程。结合朱庄煤矿3629工作面实例,利用理论分析、相似材料模拟研究方法探讨了高承压水体上开采底板变形规律,解析煤层底板隔水层在采动矿压及底板含水层水压的复合作用下的破坏深度、应力传播特征、底板突水极限压力,并将解析解应用于朱庄煤矿3629工作面底板突水预测的实际工程中,取得较好的实际应用效果。     

深部采煤底板岩层抗突水能力研究

目前深部采煤已经成为我国煤矿开采必然方向之一,下伏高压岩溶水突出是深部采煤的最大威胁,我国在多年生产实践中,发展、应用了多种理论和模型对底板岩层抗突水能力进行研究。本文总结我国在煤矿底板突水防治中的实践经验,借鉴国内外在岩石力学、地质力学等领域的研究成果,综合分析深部采煤底板突水的影响因素,抓住以往研究中经常被忽视的地应力和岩层组合特征等因素,讨论不同底板环境下,组合岩层对下伏承压水的抵抗能力,为深部采煤底板突水防治依据指明了调查方向,避免勘探、设防等的盲目性。     

承压水体上采煤底板断层突水规律的研究

为了分析底板含水层水压及采动矿压对底板隔水层岩体上部与下部的影响与破坏，应用了相似材料模拟试验以及断层附近底板突水的力学分析方法，对底板突水机理有了进一步的认识；同时，由断层附近底板突水的力学分析方法所得到的理论计算结果，也可以作为判别类似条件下遇断层时承压水体上采煤是否安全的依据。     

应力应变法在底板破坏深度测试中的应用

文中针对轩岗矿区刘家梁煤矿受底板下伏奥陶系灰岩岩溶裂隙水威胁的情况,指出当前底板突水防治成为矿井防治水的主要工作任务,需要探查回采工作对底板的破坏程度。通过采用应力应变法进行底板破坏深度测试,利用混凝土的破坏时产生的极限应变作为判断底板岩层破坏深度的依据,得到综放开采条件下采场底板破坏深度为13 m,为合理评价带压开采条件下8416工作面底板突水提供了可靠的数据支撑。     

杨柳煤矿10煤层底板的采动破坏特征

煤层底板在煤层采动后会发生变形与破坏,煤层底板破坏特征是判断底板突水与否的重要依据。以杨柳煤矿10煤层底板为研究对象,采用理论计算与数值模拟相结合的方式,分析煤层底板岩层在采动条件下的应力变化特征与岩体破坏特征。结果表明:10煤层底板平均厚度59.16 m,在开采条件下最大破坏深度为13.6 m,底板受下部灰岩水影响的可能性很小。该研究可以为分析煤层底板突水机理与底板水害防治提供理论依据。     

煤层下伏岩层采动变形规律及承压水突水机理研究

煤层底板突水是华北区域煤矿事故的最主要原因.基于肥城矿区地质条件,应用FLAC3D软件和岩石力学电液伺服系统分别对开采煤层下伏岩层移动变形规律、岩体的渗透特性、岩体在渗流场作用下的变形破坏特征等方面进行了深入研究,分析了水体上煤层开采突水机理,为确定高突危险水体上煤层的安全开采技术与工艺奠定了理论基础,具有十分重要和深远的意义.     

回采工作面底板活动及其对突水影响的研究

本文应用平面有限元方法计算分析回采工作面底板应力分布状况,研究底板岩层变形和破坏规律,初步揭示底板破坏带的形成机理及采动对底板突水的影响。文章结合现场底板综合观测成果,讨论底板破坏深度与工作面地质开采条件的关系。研究结果为承压水上煤层安全开采问题提供一定的基础。     

用钻孔放注水法探测煤层采动后底板的破坏深度

在奥陶系灰岩岩溶承压水体上带压开采时,采用放注水法在井陉一矿、三矿观测了三个采面,测得了大量的第一手资料。通过对资料的综合分析研究,得到了各采面煤层采动以后底板的破坏深度及底板遭受采动破坏一般由上往下分为三带,即上部破坏带、中部未破坏带、下部导高发育带。是否突水决定于三个带的存在和发育状况。     

高水压底板突水通道形成与演化过程

基于对高承压水、岩层性质诱发底板突水机制的认识,针对高承压水上采煤的岩体力学模型,应用FLAC3D数值分析软件分析了高水压影响下采场底板随工作面推进的突水通道形成与动态演化过程。通过对不同底板水压和隔水层的模拟,验证了在应力场和渗流场耦合条件下底板破坏过程和突水通道形成演化规律,数值分析结果表明:底板突水通道的形成过程也是底板破坏的过程,是应力场与渗流场耦合条件下共同作用的结果,突水通道的形成与演化过程受水压、隔水层性质等因素影响,水压大、隔水层岩性较差、工作面推进距离大,则有利于通道形成与演化。     

煤层底板变形与破坏规律直流电阻率CT探测

从煤层开采引起底板破坏的一般规律出发,探讨了底板岩层破坏与其电阻率的响应关系。介绍了直流电阻率CT探测技术的原理与方法,按照采动底板岩层活动规律设计了探测方案,进行煤层底板破坏深度的动态直流电阻率CT探测。通过在淮北某矿1028工作面风巷中底板位置施工2个钻孔,在孔中埋置一定数量电极,形成孔间探测剖面,并根据工作面回采进度探测不同时期岩层电场变化特征,反演其电阻率值,得出煤层底板采动裂隙演化过程中的岩层电阻率响应特征和1028工作面底板破坏深度为17 m,为煤矿安全生产提供直观有效的技术参数。试验结果表明:采用直流电阻率CT探测煤层底板采动破坏带演化过程效果明显,能显示出底板在回采过程中变化破坏情况,有利于煤矿底板突水预测和突水防治措施的制订。     

采场底板岩体裂隙发育深度影响因素敏感性研究

底板突水过程实际上是水压驱动下岩层裂纹萌生、扩展、贯通,直到最后断裂导致失稳破裂的过程。本文通过正交试验法设计了9个计算模型,并对UDEC数值模拟结果进行极差分析,从而得出采场底板岩体裂隙发育深度影响因素的敏感性顺序为：隔水层强度〉原岩应力〉原生裂隙度〉采面长度〉承压水压〉采高。该结果对承压水体上采煤的底板裂隙发育能够...     

采煤工作面底板突水的预测预报方法

采煤工作面底板突水预测、预报是在工作面采动过程中,通过监测煤层底板岩层内部一些参数值变化来分析、预测底板突水的可能性。本文着重介绍了该方法的基本原理和实际应用。     

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.     

矿山压力对煤层底板破坏深度的数值分析

随着煤炭资源开采深度加大,带压开采已经成为我国深部矿井普遍应用的一种采煤方法,这样面临的煤层底板突水问题变得更加集中。突水系数理论作为评价带压开采煤层底板突水危险性的主要依据,因矿山压力导致煤层底板破坏深度的确定对得出可靠的突水系数值显得尤为重要。本文根据城郊煤矿的开采实践,利用F-RFPA2D软件对煤层底板破坏深度进行数值模拟分析,动态再现煤层底板破坏过程,并得出在不同矿山压力过程中对煤层底板的破坏深度。     

华北型煤田深部开采底板突水机理与区域治理关键技术

通过对华北型煤田邯邢矿区大采深高承压水和下组煤开采条件下9起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理,即从空间上在上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层和因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等,按阻水能力大小划分11个阻水"分带";从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段"。鉴于邯邢矿区矿井深部煤层和下组煤开采受奥灰承压水威胁现状和保水开采需要,提出了奥灰岩溶水上带压开采的"区域超前治理"水害理念、"超前主动、区域治理、全面改造、带压开采"防治水指导原则和底板阻水能力评价方法;相应成功地研发了区域超前治理关键等技术体系,特别是地面多分支水平钻进关键技术研究,取得了很好的安全技术效果,创新了大采深矿井和开采下组煤奥灰水害治理方法与技术,为安全开采受承压水威胁的煤炭资源,保护煤系基底奥灰水环境提供一条新途径。     

倾斜煤层开采对底板突水影响的数值模拟

为了研究倾斜煤层开采条件下的突水规律,在考虑原岩应力、地质构造、地下水、采动影响等因素基础上,从应力场和渗流场共同作用的角度出发,研究含底板岩体在内的采场岩体系统的变形与破坏。研究结果表明,随着工作面的推进,底板岩层的破坏深度和范围加速增加。研究结论将数值模拟结果与工程实际进行比较分析,为寻求安全、经济的开采方法提供了理论依据。     

煤层开采对底板的破坏规律及其水害防治技术

为了研究团柏煤矿煤层开采对底板岩层的破坏规律,制定相应的防底板突水方案,通过现场实测和数值模拟相结合的研究方法,分析煤层开采对底板破坏规律。结果表明:底板的破坏程度、破坏区域与含水层空间关系是决定矿井底板水害发生与否的关键因素,团柏煤矿10煤开采对底板的破坏范围为12 m~15 m,基于煤矿水文地质条件和研究成果提出了该煤层开采时底板突水隐患的预防和治理对策。研究结果对矿井开采设计与矿井防治水工作具有重要的指导意义。     

范各庄矿12煤底板突水过程模拟分析

为了研究范各庄煤矿12煤层底板开采扰动下,裂隙形成、扩展到突水通道最终贯通形成突水的全过程,以范各庄水文地质条件为基础,建立了承压水上采煤的岩体水力学模型,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统(RFPA~(2D)-Flow)模拟,通过对损伤区分布、应力场和渗流场的演化进行分析,揭示了开采扰动及水压驱动下完整泥岩底板由隔水岩层到突水通道的演化过程,对突水通道进行模拟定位,并对不同水压条件下含水砂岩层对底板突水的影响进行了分析探讨。结果表明:12煤顶板突水问题取决与含水砂岩中的水压力,在假设隔水层厚度不变时,水压力与突水系数呈负相关关系,随着水压的增大突水越易发生。该研究对12煤底板突水预测与防治提供了理论依据。