承压水体上开采Ts-q双因素安全评价方法研究

淮北矿区位于华北煤田东南缘,属华北型煤田,临涣、涡阳矿区位于该矿区南西块段。该区开采的二叠系下统山西组10煤层受下伏太原组灰岩水突水威胁。通过研究淮北临涣、涡阳矿区构造地质及太灰水文地质条件,界定了太灰含水层高承压弱富水的水文地质特征。经统计分析淮北、肥城等矿区200多个突水点突水系数与隔水层厚度、含水层钻孔单位涌水量之间的关系,提出了Ts-M、Ts-q承压水体上开采突水系数安全评价方法,解决了煤矿深部承压水体上开采安全评价依据不充分、防治水工程量大等问题。     

突出煤层炮采放顶煤中瓦斯、水害治理技术

以焦作九里山矿为例，介绍了突出煤层炮采放顶煤的工艺，工作面的瓦斯治理技术，工作面的煤层底板注浆改造加固技术，有效地解决了此种条件下煤与瓦斯突出和煤层底板突水灾害问题，改善了生产环境。通过对焦作矿区高瓦斯多水害防治技术研究，找出适合该条件下的炮采放顶煤模式的采煤方法。为焦作矿区及华北型煤田高产高效矿井建设提供参考模式。     

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.     

华北隐伏型煤矿地下水水化学演化与突水水源判别

我国华北隐伏型煤田突水水源判别普遍注重单一含水层的静态水化学场分析,很少考虑煤矿开采进程中多含水层地下水系统水化学演化规律。为此,本文以典型华北隐伏型煤田——淮北煤田为研究示范,提出了地下水渗流与水化学演化模式。而且以淮北煤田境内的芦岭煤矿Ⅱ1016工作面出水点水化学动态变化为例,基于地下水渗流与水化学演化模式,正确判别出该工作面出水水源与渗流突水模式。研究成果对我国华北隐伏型煤矿水灾防治提供重要理论支持。     

肥城煤田地质构造特征及其对底板突水影响

在系统搜集肥城矿区勘探、生产资料的基础上,分析了肥城煤田的地质构造形态特征和分布规律,褶皱和断层的关系.结合肥城各矿的突水实例,分析了各种地质构造与底板突水的关系,发现构造条件影响甚至控制了矿区的开采地质条件,构造预测对矿井安全高效的生产具有重要意义.     

承压因素与Ⅰ类采动等级水体下防水煤岩柱的留设

同类型水体下防水煤岩柱的留设问题一直是采矿工程中研究的热点.在分析淮南煤田潘集矿区、淮北煤田兴隆庄矿区、兖州煤田百善矿区的水文地质条件及突水实例的基础上,针对Ⅰ类采动等级水体下留设的防水煤岩柱不能确保安全生产问题,探讨了含水层承压与Ⅰ类水体下防水煤岩柱的留设问题,提出了相关建议.     

团柏煤矿临界突水系数的确定

突水系数是带压开采条件下衡量煤层底板突水危险程度的定量指标。通过分析常规突水系数计算中存在的优缺点,结合团柏煤矿实际的工况条件,推荐采用统计法P临—M关系曲线进行计算,并采用类比法求取5项修正因子对临界突水系数进行修正。经实践证明,该种方法是实用的、可靠的,计算成果有效地指导了煤层开采作业。     

含煤地层中断层突水机理探讨

含煤地层中断层的突水是矿井的主要水害问题之一.对断层的地质、水文地质特征进行了分析,研究了断层的详细结构,断层落差与断层宽度的关系,断层的导水性能及最大突水量与稳定水量的关系,结合国内已有的断层带试验资料,探讨了断层的突水机理.含水层的高压水克服岩层结构面的阻力,以突然方式涌入井巷的现象是含水层水压、矿山压力、隔水层和断层诸因素相互作用,破坏其平衡的结果,研究断层的突水机理是为了预测和预防突水灾害.突水机理用突水系数来表述,文中对断层的突水系数作了研究,提出取正常岩体强度的1/2,并在本矿区进行了应用,也可以为其他相似水文地质条件的矿井作为参考.对断层突水机理的研究还可以扩展应用到防水煤柱的留设及最大可能突水量预测等方面.     

库车塔里木乡煤矿井下突水因素分析

煤矿井下开采常发生突水事故,由于矿井所在地水文地质条件不同,发生突水的形式具有多样性,文章通过实例,在查清矿区地下水补给、径流、排泄条件的基础上,分析了塔里木乡煤矿突水因素、突水水源及突水通道,对烧变岩中的积水提出治理措施和预防突水建议。     

华北型煤田岩溶陷落柱分布规律及其水文地质意义

本文阐述了华北型煤田内岩溶陷落柱形成的基本条件及其分布规律，依其导水性把陷落柱划分为三大水文地质类型，指出多数是隔水的，但若形成较新或处于强径流带及集中排泄带，可成为矿床充水通道，勿通奥灰水进入矿坑，发生突水淹井事故。对此进行了深入探讨，并提出相应的防治方法     

辛置煤矿10409工作面底板破坏特征

根据辛置煤矿底板下三带的现场测试成果,分析了开采煤层底板破坏带厚度、阻水性变化以及破坏带时空特征,提出了评价带压开采的最小临界突水系数,为辛置煤矿带压开采评价提供了符合实际的评价依据,成果可为其它矿井借鉴采用。     

基于组合赋权法的煤层顶板突水危险性评价

传统的富水性评价中往往采用单一的赋权方法,为准确评价煤层顶板直接充水含水层的突水危险性,提出了一种组合赋权法.首先,在充分分析矿井水文地质资料的基础上,选取岩芯采取率、渗透系数、含水层厚度、脆塑性岩厚度比、砂泥岩互层特征作为富水性评价指标,通过拉格朗日乘子法将层次分析法与熵权法得到的各评价指标权重进行优化组合,得到其组...     

煤层底板突水预报人工神经网络系统的研究

将人工神经网络技术应用于肥城煤矿区煤层底板突水预报中 ,并且开发研制成突水预报人工神经网络系统。人工神经网络的建模过程体现在它的训练学习中 ,它具有知识的自动获取功能 ,对突水预报问题可适性强 ,效果良好 ,易于推广。     

良庄井田后组煤的安全开采评价

在对区域和良庄井田水文地质特征分析的基础上，探讨了开采煤层底板徐家庄灰岩和奥陶系灰岩水文地质特征，得出了徐家庄灰岩和奥陶系灰岩岩溶裂隙的发育及其富水性受断裂构造控制的结论。通过对煤层底板岩层的组合特征、厚度变化及含水层水位分布规律的研究，利用突水系数法评价了井田内后组煤开采的安全性，得出了徐灰水、奥灰水对11煤的开采影响不大，对13煤的开采有一定的影响，对15煤的开采威胁大的结论。     

灰色聚类评估在煤矿突水预测中的应用

为了减少煤矿突水带来的危害,准确掌握煤矿发生突水的可能性,采用灰色聚类评估方法,建立矿井突水预测模型,进行矿井突水预测。实例表明,灰色聚类评估方法在煤矿突水预测中可以取得满意的预测精度,预测结果更加可靠。该方法在煤矿突水中的应用进一步拓宽了灰色聚类理论的应用范围,并为煤矿突水的准确预报提供了一种新的方法。     

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。     

FLAC3D模拟采动岩体渗流规律

为从根本上研究煤层开采工程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板突水通道的变化规律,首次运用FLAC3D数值软件的应力-渗流耦合系统,结合工程实践,系统分析了采动岩体的渗流矢量、渗流速度、孔隙压力及导水边界线动态发展的普遍规律和分布特征,进行了顶板突水危险区域的识别,得出了一些对防治采场顶板突水有益的结论,可为煤矿顶板突水防治提供理论依据.数值模拟结果表明采动岩体渗流通道的发展明显受煤层开采的影响,且当主关键层破断时,采场最易发生顶板突水事故.在此基础上,将采场的渗流动态变化特征与采动岩体的破断、运动规律结合分析,给出了采场顶板破断及破断岩块再组合压实过程中渗流裂隙的扩展、闭合普遍演化过程.如果水源有限且现有设备能及时排除水患,当煤层采完后,采动岩体能重新压实闭合失去导水性能,地下水位能逐步恢复,即保护第四系及地表水的采煤技术可以实现.同时证明FLAC3D的应力-渗流耦合系统能预测并预算采动岩体裂隙产生、发展、闭合及相关危害性的可靠的数值定量分析软件,可作为一个新方法在顶板突水防治和保水采煤技术中应用.图5,表1,参11.     

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。     

深部煤层开采高承压水突水预报及控制

以煤矿沉积岩体的工程地质、水文地质结构为切入点,利用地震和地质雷达技术实现软弱结构面的准确空间定位和岩体结构的精细探测。在 GIS 的支持下,建立煤层底板突水预测模型,提出底板突水评价指标体系,为煤矿深部开采提供系统的理论基础和安全可靠的技术方法。采用先进工艺的注浆堵水技术,对高承压水实施封堵,堵水效果 100%。为深部煤层高承压含水层上安全开采提供了一套较成功的预报和控制技术。     

采场底板"四带"划分理论在底板突水评价中的应用

基于断裂力学理论、矿山压力控制理论和开采煤层底板“四带”划分理论,推导了煤矿工作面底板破坏深度计算公式,应用突水系数法,评价了新汶矿业集团良庄煤矿51302工作面底板突水的可能性,结果表明该工作面开采13煤层产生底板突水的可能性很大。