基于裂纹扩展的含隐伏断层底板突水评价

 为研究承压水上开采时含隐伏断层底板的安全性,根据断裂力学理论建立导水断层活化扩展的理论模型。将煤层底板看做半平面无限体,把底板中含水层顶部以上的隐伏断层建模为有限宽度板条的倾斜边缘裂纹。根据采场底板的支承压力分布规律,将其简化为若干分段线性载荷加载至底板,纳入断层产状、断层在底板中埋深、工作面推进距离、含水层水压、断层面摩擦角等各种参数,推导得到底板内任意一点的应力公式。将其应用到隐伏断层面上各点,综合考虑各点法向应力、剪应力对裂纹活化的影响,计算得到采动条件下断层面上的有效切应力分布。该有效切应力剔除了裂纹面上摩擦效应对压剪裂纹扩展的影响,将其代入断裂力学相关公式,计算得到隐伏断层前缘的应力强度因子,最后通过定义突水安全指数建立了底板突水判据。以某矿带压开采工作面为例,根据相应水文和地质资料,计算得到在工作面推过隐伏断层的整个过程中断层活化突水危险性的变化规律,所得结论与工作面现场微震监测数据相符,即当工作面推进至采空区位于隐伏断层正上方区域时,断层面承受有效剪切最充分,剪切应力强度因子最大,突水安全指数达到峰值,这与现场微震监测结果中显示的在该推进阶段中,原有隐伏断层附近派生裂隙集中出现、突水危险性最高的结果相符合。     

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。     

新集二矿1煤底板灰岩突水机理研究及对策

本文在对新集二矿l煤层首采面开采断层突水机理及底板破坏突水机理进行分析的基础上，采用断层最大突水量预计模型和建立底板呆动破坏力学数值模型进行模拟，对工作面开采涌水量进行预计，并提出防治水对策。     

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。     

下保护层开采数值模拟与突水危险性评价

为了确定断层附近防隔水煤(岩)柱的合理宽度,解决煤炭安全生产问题,以山西省某矿下保护层开采为工程研究对象,用FLAC3D数值模拟软件进行了数值仿真计算,充分考虑了断层的产状和落差,再现了回采工作面在推进过程中的顶底板采动裂隙的发展情况,并结合经验公式法确定了隔水煤(岩)柱的合理宽度。同时还利用数值计算结果,对该矿六采区下保护层开采作了突水危险性评价。研究结果表明:断层不但是影响保护层开采底板扰动破坏程度的重要因素,也是确定防隔水煤(岩)柱宽度的关键所在。在对矿井突水危险性评价中,应该考虑采动对底板扰动破坏的影响。     

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。     

煤层底板隐伏断层突水的物理实验研究

利用相似材料模拟实验研究底板隐伏断层在不同发育高度、组合形式下,受到采动破坏和水压共同作用时裂隙扩展形式以及破坏规律。证明了在承压水的作用下,断层破坏带产生递进导升扩展。实验表明影响断层递进导升破坏的主要因素是断层初始发育高度,而组合方式对其影响较低。同时发育高度越大的断层,其递进导升破坏越强烈,也更加容易沟通煤层底板发生突水。为解决华北型矿井底板突水问题,丰富底板突水机理研究提供了现实意义。     

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。     

采动条件下底板潜在导水通道形成的微震监测与数值模拟

以某矿综放工作面开采过程为背景,利用微震监测技术进行现场监测,并借助有限差分FLAC^3D进行数值分析,研究在采动应力场不断变化过程中底板岩体微震破裂事件的时空演化规律,揭示煤层采动条件下潜在导水通道的孕育、发展和贯通过程.微震监测结果表明:微震事件数一定程度上反映了开采扰动对底板岩体破坏程度的影响;采煤期间,回采工作面附近微震事件呈现密集分布,底板岩体采动破坏严重,底板破裂深度达15m.数值分析表明:由于煤层采动导致采场周围应力重分布,工作面前方应力增高,采空区下方应力降低,底板岩体随工作面回采经历了应力集中、释放并最终破坏;底板塑性破坏区深度达14m.     

峰峰集团羊渠河矿8634工作面底板突水安全性的模糊综合评价

矿井底板突水是影响安全生产的重大问题，运用煤矿安全数学理论，采用模糊综合评价的方法，对8634工作面带压回采底板出水的安全性，进行了具体的分析与评价，为工作面安全回采提供了重要的决策依据。     

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。     

带压开采底板应力场及变形破坏特征试验研究

本文结合朱庄煤矿3629工作面实例,利用数值模拟、相似材料模拟研究方法探讨了带压开采煤层底板及断层处的应力场及变形破坏特征。重点讨论了煤层底板的应力、位移随工作面开采的变化规律,为带压开采突水防治提供理论依据。     

底板破坏型采煤工作面突水机理及治理技术

为了研究底板破坏型采煤工作面突水机理和快速治理超化煤矿22081工作面底板突水,采用理论分析和现场实证的方法,参考"下三带"理论和流固耦合原理,提出了采煤工作面底板"下四带"理论,揭示了底板突水导水通道的发育规律.辅以物探手段和经验公式的计算,准确圈定了突水导水通道的分布区域,利用先进的堵水工艺,成功地治理了水患.研究结论是对传统"下三带"理论的发展.堵水的成功经验可为治理日益严重的煤矿底板突水提供借鉴.     

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.     

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。     

动水注浆技术在山西大远煤业快速复矿中的应用研究

为了解决大远煤业1201南工作面上巷附近2煤底板突水的问题,针对大远煤业的"三软"地层构造的地质条件和水文情况,采用合理整合的动水注浆方案,实现了对突水点的有效注浆截流封堵,并通过边注边排,使煤矿快速复矿。为具有类似条件工作面突水点的治理提供有益借鉴。     

深部开采巷道滞后突水防治技术

针对深部矿井巷道受承压水威胁在巷道服务期间易产生滞后突水问题.采用理论分析方法,研究了巷道滞后突水防治技术.分析结果表明:随着时间的延续,巷道围岩有效隔水层在矿压及水压长期作用下,围岩破坏范围逐渐扩大,裂隙进一步扩展,有效隔水层受到破坏,裂隙与高承压水连通,形成突水通道;分析了突水时间效应及防突水措施机理,提出了通过优化支护参数达到增强防突潜能的目的.基于悬吊理论和Ansys软件,对巷道支护参数及安装载荷进行了优化.结果表明:断层破碎带附近巷道顶底板最大位移量为132 mm,两帮移近量最大为123 mm,顶板离层量为8～15 mm,巷道围岩得到了有效控制,在服务期间,没有发生淋水等现象.该成果对预防巷道滞后突水有一定指导意义.     

液固互动作用下突水模拟分析

以开采过程中的煤矿突水为例，应用液固互动理论，采用有限元分析软件ADINA针对二种突水模式分别建立几何模型，进行数值模拟。在利用软件进行三维有限元建模时，分为结构模型和流体模型两种。针对不同的突水模式，探讨在流固耦合作用下的煤矿渗透突水过程中，地层与场地的变形特征。结果表明：对于断层突水模式中，接近45°的断层倾角对地层和场地的影响较大，因此在煤层开采中应该特别注意倾向于开采工作面的小倾角断层；在裂隙突水模式中，较大的渗透系数对突水速度和突水量影响显著，可以通过选择合适的开采区域尽量避免突水事故的发生。     

基于GIS的煤层底板突水预测理论模型

以分析煤层底板水文地质条件、突水因素,突水机理为切入点,介绍了应用GIS技术进行煤矿底板突水预测的方法和步骤,并以太原东山煤矿为例,建立了预测煤层底板突水的多因素突水模式,对突水危险性进行了预测分区,取得了较好的效果,为煤层底板突水预测预报提供了一条新的途径。     

内蒙古某矿底板突水危险性评价研究

底板突水是矿井水害的主要类型之一,对其进行评价是煤层开采前的必要步骤。以内蒙古某矿为研究对象,考虑传统的评价体系,选取了含水层、隔水层、采动和构造等因素,建立适合内蒙古某矿底板突水评价体系,并结合层次分析法和变异系数法确定主-客观权重,利用特征值权重法兼顾主观经验与数据客观信息,进而建立了主-客观模型,用于对底板突水危险性进行评估。以内蒙某矿实际情况对底板评价模型进行了检验,并将其与单一评估模型进行对比。研究结果表明,构造、断层和脆塑性岩比是影响底板突水的主要因素,而单一因素评估模型存在失真问题。因此,建议采用主-客观权重模型来对该矿底板突水进行评估,该方法具有良好的应用性和可靠性,可以为类似煤矿底板突水评价提供新的思路和方法。