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。     

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.     

基于Modpath的矿井突水应用

运用粒子反向示踪理论,根据安徽铜陵新桥硫铁矿各含水层的水文地质条件、工程地质条件,利用抽压水试验得出的渗流系数、给水度等岩性特征,针对突水水源识别问题,建立Modpath的矿井突水可视化模型,并以时步分段量化研究水源渗透规律,分析了矿井突水的水源来向、侵害范围、影响程度等特征元素。研究结果验证了突水点上层含水层的岩溶裂隙带和断裂带对突水点的重要补给关系,并且有较强的直观判别能力;模型可以清晰判别分析矿井突水现象。     

矿井突水路径搜索算法及突水范围预测

为对矿井突水方向和速度以及突水范围等进行预测分析,采用无向图宽度优先搜索路径方法,以巷道节点标高为权重,给出矿井突水路径算法;通过对矿井突水方向和速度等进行预测分析,提出水灾影响范围预测方法.研究结果表明:利用宽度优先搜索算法进行水灾影响范围预测方法,可以通过突水范围和突水时间计算出突水流量,并根据突水流量计算出下一步突水范围.     

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。     

矿井断层的工程力学特性与水文地质特征研究

断层的类型划分有三种方式,按照导水性能可将断层划分为导水断层和不导水断层;根据力学特征可将断层分为压剪断层和张性断层;依据断层上下盘的运动关系将断层分为正断层、逆断层和平推断层等。根据突水点与断层空间位置关系可以将采动断层突水类型划分为断层切穿煤层突水、断层接近煤层突水和断层隐伏较远突水三种类型。     

基于水化学特征分析的象山矿井突水水源判别

为能够快速的、准确的识别矿井突水水源,减少煤矿人员伤亡和经济损失,以象山煤矿为例,应用Piper三线图法对井田内3组基岩含水层(奥陶系灰岩含水层、石炭系砂岩/灰岩含水层、二叠系砂岩裂隙含水层)中水质类型进行划分,采用水质分析对比和系统聚类分析相结合的方法,通过对井田内3组基岩含水层中28个水样进行的分析,获得了不同基岩含水层水的化学特征,根据水化学特征,将突水点处的待定水样和3组基岩含水层中的水样对比来判别矿井突水水源,同时提出了利用模糊聚类方法进一步确定矿井突水水源。研究结果表明,石炭系砂岩(灰岩)水和奥陶系岩溶水的水化学特征都与待定水样比较相似,不能轻易识别;聚类分析法能够排除干扰因素并最终精确判别矿井突水水源,即象山煤矿280排矸石门突水的水源为奥灰岩溶水,预测结果与实际相符,表明该方法针对矿井突水的水源判别具有较好的准确性。     

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.     

顶峰山矿区水文地质特征与防治水措施

 顶峰山矿井地下水系统包括第四系孔隙含水岩组、煤系基岩裂隙含水岩组、栖霞灰岩裂隙-岩溶含水岩组和老空水;矿井充水水源有大气降水、含水岩组、断裂构造带和老窑积水,其中对矿井有突水危险的主要是导水性断层和老窑积水;由于矿井内发育的导水性断层为岩溶水进入煤系提供了通道,防治水的重点工作是探查导水性断层和老窑积水区,导水性断层的探查主要采用高分辨率三维地震勘探和瞬变电磁法相结合的探测方法;防治方法可根据实际情况采用留设防隔水煤（岩）柱、截流堵水、疏水降压和注浆加固等措施;老窑积水主要分布在F5断层以北地区,采取钻探与物探相结合的方法进行探查,主要防治方法为留设防水煤岩柱和探放水。     

矿井突水预测与危险性量化评价

矿井突水是矿山进工开采的潜在危险之一,通过对矿井突水前的巷道内各种突水预兆的观察进行预测,分析了造成巷道突水的几种作用力,进一步针对矿井的掘进突水与回采突水两种类型用传统方法进行矿井突水危险性量化评价,得出所评价矿井无突水危险,但由于断裂带突水相对复杂,仍对日常防突水工作提出了预防措施。     

刘桥二矿高承压水上开采试验研究

在淮北地区承压水上开采煤层的经验基础上,结合刘桥二矿实际,设计刘桥二矿以6112、6113、652工作面为代表的高承压水上初步试验开采.通过对试验开采的实践总结,对承压水上安全开采煤层的可行性进行了有益探索,对承压水上开采煤层时,底板涌水形式及其实质进行了深刻分析,试验开采经验对其它矿区类似条件下的承压水上开采具有现实的借鉴意义.     

皖北刘桥一矿岩溶陷落柱特征及成因探讨

详细分析了刘桥一矿岩溶陷落柱的发育特征和分布规律，探讨了岩溶陷落柱的成因条件，指出构造作用对陷落柱形成的控制，建议根据陷落柱的方向性和等距性进行预测。     

刘桥一矿地应力现场实测及反演分析

为了分析刘桥一矿深部水平的地应力分布情况,采用套孔应力解除法和改进型空心包体应变计测量技术,对刘桥一矿6采区地应力进行了现场测试。在测试结果的基础上,运用FLAC3D计算软件对该区域的应力场进行了反演计算,最后综合二者结果得出了该区域的地应力分布规律。为该采区的巷道布置和巷道支护提供了有益的参考依据。     

刘桥一矿综采工作面大倾角俯仰采开采矿压规律研究

依据刘桥一矿II661大倾角俯仰采工作面为研究背景,通过现场矿压实测,对支架初撑力、工作阻力等进行分析,研究了大倾角俯仰采开采过程中俯采阶段及仰采阶段的矿压显现规律。研究得出的结论可为采区其他工作面煤层开采提供现实的指导意义,并可对皖北矿区具有类似煤层条件的矿井开采提供参考。     

兴泰煤矿二1煤层坚硬顶煤预裂爆破技术

 急倾斜坚硬厚煤层的开采方法是采矿技术所面临的难题之一。由于急倾斜坚硬厚煤层矿山压力显现不清楚,煤层顶板管理复杂,顶板事故多,回采率低等诸多因素的存在,使得矿井生产能力的提升及经济效益的提高受到束缚。兴泰煤矿二₁煤层具有煤质坚硬、倾角大、瓦斯高、煤层厚等显著特点。因此,提高坚硬顶煤的冒放性是兴泰煤矿放顶煤开采所面临的主要技术难题。本文在对坚硬顶煤破碎特点分析的基础上,结合兴泰煤矿二₁煤层工程地质条件,提出了提高二₁煤层坚硬顶煤冒放性的主要技术措施及三种预裂爆破方案。通过现场试验,成功的解决了二₁煤层坚硬顶煤难以放出的问题,取得了预期的效果。实现了急倾斜坚硬厚煤层放顶煤开采技术的突破,对中国急倾斜坚硬厚煤层的开采具有指导意义。     

刘桥矿回采工作面地质条件多层次模糊综合评判方法

建立了刘桥矿回采工作面地质条件多层次模糊综合评判模式。提出了本区普采工作面地质影响主要因素包括煤层稳定性、构造复杂程度及煤层顶底板。在对现场地质数据分析的基础上,对刘桥矿回采工作面地质条件进行了评判     

我国煤矿瓦斯中H2S异常矿井的分布特征

结合我国煤矿瓦斯H2S异常矿井的地质构造、水文条件、H2S体积分数、煤类、煤自燃状况,研究煤矿瓦斯H2S异常矿井的地域特征和层域特征。结果表明,H2S异常区主要分布于新疆维吾尔自治区、山西省、四川省等省区;H2S异常煤层主要分布于石炭纪、二叠纪和侏罗纪等煤层中。H2S异常区具有良好盖层,地下水与其他含水层水力联系弱,煤级为焦煤及以上,为硫酸盐热化学反应成因。该研究为煤矿瓦斯H2S异常区预测与治理提供了参考。     

矿难事故报道的舆论监督与引导作用

分析了矿难事故及其特点,指出矿难事故报道中的舆论监督与引导所发挥的作用,探讨了矿难事故报道中有力的舆论监督和正确引导舆论的原则。     

PLC及组态王的掘进通风监控与报警系统研究

针对掘进通风瓦斯超限严重,监控能力薄弱的现状,在对掘进通风瓦斯超限的通风、地质等主要原因素进行了分析,建立了瓦斯超限的灾害模型;根据井上和井下实时监测实际需求,建立了基于PLC和组态王的掘进通风瓦斯超限实时检测、诊断、报警和控制井下井上一体化的总体解决方案,搭建了基于PLC的井下监控和报警系统硬件平台,开发了基于组态王的井上远程监控和报警软件系统。最后对软硬件原型系统进行了集成测试和完善,测试结果表明,系统运行可靠稳定,操作简单,灵敏度高,可以实现井下井上一体化的掘进通风监控和报警功能。     

煤矿通风机故障诊断的小波包方法

针对常用的时域和频域分析在诊断通风机故障时存在不能同时诊断出故障时间和类型的瓶颈问题,提出基于小波包分解的煤矿通风机故障诊断方法.在分析通风机故障特征的基础上,利用时频两域都具有表征信号特征能力的小波,对采集来的通风机振动信号进行小波包分解,利用分解的小波系数,在各个频段上进行小波信号重构,并计算信号各个频段的能量特征值,提取故障特征,诊断故障发生的时间和故障类型.经实际验证,小波包分解能将故障信号有效的划分到不同的频段内,而且时域和频域局部化特性好,能有效的诊断出通风机故障,具有良好的理论意义与工程应用价值.