底板断层突水危险性预测与煤柱留设

为了研究在回采工作面时,底板断层突水的危险性,对断层附近底板的力学性质进行了分析,并进行了理论计算。结果表明,突水极限压力小于实际水压时,在工作面回采至断层附近时,有可能发生突水事故;反之,则可安全回采。结合某矿水文地质条件,对大断层附近突水进行了具体分析。     

底板突水的突变理论预测

分析了矿层底板失稳破坏发生突水的机制，根据底板突水的尖点突变特征、采用力学平衡和能量平衡方法和应用突变理论建立了矿层底板突水的突变模型。根据这一模型，应用尖点突变原理分析了承压水底板关键层失稳突水的力学机制。当满足关键层失稳的充要力学条件时，承压水底板有可能发生失稳突水。通过工程实例，用数值模拟证明了该理论分析方法是切实可行的，为底板突水预测研究奠定了可靠的理论基础。     

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。     

基于FLAC3D的断裂滞后突水数值仿真技术

针对中国华北型煤田煤系地层底板下伏奥陶系巨厚层灰岩含水层水压高,动、静贮量丰富,是构成矿井深部开采主要充水水源的实际现状,选择具有较好的过水能力、可能形成底板奥灰水突出通道的开滦矿业集团范各庄矿F0断层为研究对象,采用蠕变力学试验方法,取得了用于数值仿真计算的F0断层物质力学参数,运用FLAC3D数值仿真软件,对受断裂影响的采矿活动进行了流—固耦合模拟和渗流蠕变计算.研究结果表明:煤层顶板岩层受采动影响的影响带范围在断层两侧发育明显,上盘岩层的位移量偏小,下盘岩层的位移量偏大;底板岩层垂直位移量上盘岩层的位移量偏大,下盘岩层的位移量偏小,顶底板岩层垂直位移量在断层附近最大.断裂构造的切割作用使得底板在承受较大构造应力的情况下存在大范围的剪应力区,断裂破碎带的应力集中有是造成底板破坏、发生底板突水的关键.该研究成果对于有效预防断裂滞后突水具有一定指导意义.     

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。     

承压水体上开采底板破坏特征及防治措施

本文介绍了底板突水的主要理论及底板承载能力的力学解析,总结归纳了底板突水的预测方法、预防工作与防治措施,对现场工作具有一定的指导意义。     

煤矿工作面底板突水研究

当煤矿工作面底板突水时，按照传统的理论都要从断层上找出水通道.文章根据两个实例的研究认为：工作面的突水与大顶来压，隔水层厚度，底板破碎情况等因素都有密切的关系.因此寻找煤矿底板突水的通道要从多方面因素去综合考虑.     

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。     

矿井底板突水的数值模拟

本文根据岩石力学和渗流力学理论，用广义的运动稳定性原理，建立了矿井底板突水的数学模型和突水发生的判别准则，并进行了数值模拟。     

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.     

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。     

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...     

复杂条件下煤层底板突水防治对策探讨

根据我国华北岩溶矿区大采深、高水压、高应力的复杂条件现状,从降低奥灰水压、提高煤层底板阻水能力和减小煤层底板破坏度三个层面探讨了防止煤层底板突水的对策,并对各种对策在实际运用时的适宜性进行了分析,提出了以奥灰局部降压、底板注浆加固、充填开采、奥灰顶部局部注浆加固相结合的综合防治水对策,对我国复杂条件下实现深部煤层开采具有重大现实意义。     

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。     

急倾斜煤层分段开采下部煤岩体应力及位移演化规律

为了掌握急倾斜特厚煤层分段开采时工作面下部煤岩体应力及位移演化规律,采用数值模拟方法研究了工作面下部煤岩体和工作面底板的应力及位移分布,并分析了分段高度和开采深度对下部煤岩体应力及位移的影响。研究表明：上分段开采后,下部不同深度煤岩体卸压范围均呈长轴沿煤层走向的椭圆状,但卸压范围并不对称,底板侧和顶板侧的煤岩体卸压程度不同,靠近底板侧卸压程度更大。下部煤体卸压深度大小为底板侧>工作面中部>顶板侧。煤层底板不同深度出现不对称卸压区,靠近回采分段上端部的煤层底板处垂直应力明显集中。急倾斜煤层分段开采,段高对下部煤体的卸压深度范围影响较小。开采深度不同时,随着埋深增加,工作面下部煤岩体应力集中区域增大,下部同一深度煤体的垂直应力、垂直位移均出现明显增加,开采深度对工作面下部煤岩体的卸压范围影响明显,埋深越大卸压范围也越大。     

受顶底板双向承压水威胁煤层开采技术研究

8601面为查庄煤矿深部8层煤首采工作面,直接顶为四灰含水层,下距徐灰含水层32．8m,由于四灰、徐灰含水层岩溶裂隙发育,含水丰富,该煤层开采受顶底板双向承压水威胁,为此对该煤层安全开采进行了技术研究,通过综合手段探查条件,制定了针对性的防治水措施,实现安全开采。该面为肥城矿区开采标高最深,受承压水威胁最严重的工作面,它的成功开采,开创了肥城矿区8层煤大采深、高水压开采的先河,为同类条件下其它煤层开采奠定了较好的基础。     

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。     

注水对顶煤强度及冒放性的影响机理研究

针对注水后煤层强度降低及顶煤冒放性增加的机理,引用Mohr-Coulomb强度准则构建水理性分析模型,并采用大量煤样岩石力学试验方法,分析了水对煤体单轴抗压强度和剪切参数的影响作用,得出了降低煤体强度、增加顶煤的冒放性与煤层注水水压力和孔隙压力系数的关系,分析了煤层注水对顶煤强度及冒放性的影响因素。结合碱沟煤矿急倾斜坚硬特厚煤层综放开采条件,进行了顶煤注水弱化试验,验证了模型的合理性。     

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。