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.     

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。     

炉峪口煤矿奥灰岩溶水对矿井充水的影响评价

分析了炉峪口煤矿8号、9号煤层的带压开采现象,根据煤层底板突水系数,对带压开采煤层安全区和危险区进行了划分,为煤矿安全生产提供可靠的地质资料。     

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。     

基于多源信息复合的煤层底板突水评价

煤层底板突水是多种影响因素综合作用的结果.利用多源信息复合技术,从分析影响煤层底板突水的主要因素入手,结合潘西煤矿以往突水资料,构建适合潘西煤矿千米深矿井的突水模型,对煤矿未采区进行煤层底板突水危险性评价,形成矿井危险程度评价图,对于指导潘西煤矿19煤层安全开采具有重要的理论和实际意义.     

断层条件下深部开采底板破坏深度发育规律研究

矿井深部开采存在严重的“三高一扰动”的复杂地质环境,井下防治水的问题长期威胁矿井的安全生产,而传统的底板突水危险性评价方法和防治措施不适应深部开采的特殊地质环境。本文以林西矿深部开采2023-2工作面为例,采用统计分析方法,总结了矿井深部构造发育规律。统计发现林西矿以小断层发育为主,具有落差小、延展深度小、正断层占比高、高角度发育等特征,小断层发育特征对控制矿井突水相对有利。采用数值计算方法,总结了断层条件下底板破坏加深的规律,揭示了深部开采扰动下断层易活化并与底板破坏带联通的突水模式。研究成果为指导矿井深部开采防治水工作提供了理论和技术支撑。     

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。     

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.     

"深部开采底板突水控制论"研究意义及核心内容

在重点阐述深部开采底板突水控制论的研究意义、深入分析现有研究成果的基础上,强调岩体结构效应及多场耦合模拟是底板突水控制论的重要内容.     

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。     

矿井突水地质构造富水性的探查技术

岩溶陷落柱、断裂、老窑采空区是引起矿井突水的主要地质构造。在对比研究了各种物探方法应用条件的基础上,采用三维地震查明地质构造的类型、大小及分布范围,利用瞬变电磁法和SYT电磁测深技术探查构造的富水性。研究表明,地层的富水性与其视电阻率大小具有一定的相关性,富水的地层视电阻率值较低,反之视电阻率较高。根据横向和纵向电阻率等值线图分析地质构造的富水性,为矿井突水危险评价提供地质依据。淮南矿区突水地质构造探测结果显示:在探测区内发育两个陷落柱,西北部的陷落柱无水,东部陷落柱富水程度高。实际巷道揭露资料与探测结果基本吻合,该物探方法组合不失为探查地质构造富水性的一种有效手段。     

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.     

煤矿水害预测软件开发

概述了当前煤矿底板突水预测预报存在的问题，提出了用突水概率指数法预测采场底板突水的新方法，即根据影响底板突水因素对突水所作的贡献，赋予不同的权重给影响采场底板突水的各因素。使得影响底板突水的各因素定量化，建立合理的数学模型，求出突水概率指数。利用Visual Basic实现该思想，开发出底板突水预测预报的应用软件。结合肥城煤田实例，介绍该预测预报软件的具体使用过程。     

试论矿井突（涌）水系统及其研究方法

为有效预测预报突（涌）水事故、有针对性实施防治水方案,必须建立其理论体系并探索理论与买践统一的研究方法。按照系统论的观点,采矿过程中的突（涌）水,其要素具有特定功能,且相互联系的有机整体具有系统的五个基本特征,因此可以构成完整突（涌）水系统,且属于具有自组织机能的岩体结构系统与地下工程、地下水干扰系统相互作用下的运动系统。应用唯物辩证法的认识论和方法论,从自组织思想和本质安全化认识观点出发,以岩体结构控制论为基础,采用现代岩体力学、岩体水力学的理论为指导,将岩体结构、地下水、地质32程纳入到突水系统的范畴进行统一研究,是研究突（涌）水系统的思想方法;要实现上述思想,应采用如下具体技术路线：用岩体力学分析原理及方法建立地质体的本构模型,采取力学分析和数值模拟方法探讨系统的整体功能,揭示突水机理,概化突水模式,判别突水可能性;用岩体水力学的分析原理与方法建立地下水运动系统模型,应用耦合技术,建立流（地下水）-固（岩体结构）耦合突水系统模型,预测突（涌）水量。     

章村矿下组煤开采底板奥灰突水影响因素分析

章村矿在向下延伸开采9#煤的过程中,隔水层厚度薄,奥灰承压水头高,面临来自奥灰含水层突水的危险。在分析井田水文地质条件的基础上,着重分析了构造、隔水层岩性组合与厚度变化、底板采动破坏三个因素对奥灰突水的影响,可知奥灰承压水水压的大小和隔水层的有效厚度及其阻水性能是决定底板能否突水最基本的因素,而断裂构造、含水层富水性和矿压则从不同角度起到了激化和促进作用。     

安徽五沟煤矿1016面底板突水GMS模拟模型研究

由于水文地质条件的复杂性和开采技术的多样性,目前底板水的运移及突水量预测仍然较为困难。根据五沟煤矿现场工程地质、水文地质条件,通过概化水文地质条件,建立数学模型。采用GMS软件,建立1016面开采涌水模拟模型,通过对模型的检验分析,验证模型的准确性,为深入系统地研究五沟煤矿1016工作面底板岩层破坏机理和突水条件以及为煤矿防治水设计提供依据。     

井下瞬变电磁探测技术在永夏矿区防治水中的应用

永夏矿区开采主采煤层二2煤时均受到底板太原组灰岩水的严重威胁,采用煤层底板注浆改造技术可以有效预防煤层底板突水,其技术关键是对底板含水位置准确探测。利用井下瞬变电磁技术探测煤层底板的赋水性特征,确定注浆改造重点区域,并检验注浆改造效果,并可以进行巷道超前探测,预防突水事故,在永夏矿区应用效果显著。     

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。     

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。