近年来煤矿采动覆岩导水裂隙带的发育高度的研究进展

从上世纪开始的研究与实践表明，我国对覆岩导水裂隙带已经有了一个较为全面的认识。导水裂隙带发育高度在矿井安全生产、煤矿防治水、矿井保水采煤、采空区与回风巷上隅角瓦斯治理、煤与瓦斯共采、水体下采煤等方面有着重要的研究意义，本文对前人的研究进行了回顾分类，重点论述了导水裂隙带高度的各种预测、模拟以及实测方法，介绍了当前对导水裂隙带高度实测的新方法，表明现在的探测手段已向多种手段相结合、钻探与物探相结合、地面与井下相结合等方向相发展，并且提出了导水裂隙带研究的发展趋势。     

覆岩顶板导水裂隙带发育高度模拟与实测

文中主要研究榆阳煤矿延安组3#煤层覆岩导水裂隙带发育高度等问题,为矿井防治水和保水采煤提供设计依据。以2304综采面为工程背景,应用UDEC数值软件模拟计算了覆岩冒落带及导水裂隙带高度,并在采空区钻探和试验。研究表明:依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(以下简称《规程》)计算所得导水裂隙带最大高度为32.4~43.6 m.数值模拟冒落带和裂隙带高度分别为16和86 m.现场钻探、试验实测冒落带高度介于14.2~17.2 m,导水裂隙带发育高度介于84.8~96.3 m.导水裂隙带高度明显大于按《规程》计算得到的数值,经验计算在解决榆阳煤矿导水裂隙带高度时存在一定的局限性和区域性,而数值模拟的冒落带高度和导水裂隙带发育高度得到了现场实测结果的验证,两者结果基本吻合。综合结果所得:2304综采面覆岩冒落带最大高度为17.2 m,导水裂隙带最大发育高度为96.3 m.     

曹家滩煤矿导水裂隙带发育规律影响因素数值模拟

煤层采后覆岩导水裂隙带发育高度是影响矿井涌(突)水的主要因素之一。以曹家滩煤矿综采条件为背景,运用FLAC 3D软件,模拟分析了固定采高情况下采宽、采深、推进速度对导水裂隙带发育高度的影响,揭示了曹家滩煤矿导水裂隙带发育规律。研究表明,曹家滩煤矿2-2煤层在采高6 m的条件下,煤层顶板导水裂隙带发育高度与工作面采宽、采深成较好的正相关关系,与工作面推进速度呈负相关关系,最终确定曹家滩煤矿2-2煤层的裂采比为27. 8倍。研究成果对矿井防治水工程设计及采煤保水有重要指导意义。     

某煤矿导水裂隙带发育高度计算

某煤矿北翼充填采区地层以奥陶系灰岩作为含煤地层基岩,其上覆岩层中第四系孔隙承压强含水层全区发育,研究充填开采后导水裂隙带发育高度对实现安全开采具有重要意义。本文以等效采高为基础,利用理论计算、数值模拟、相似材料模拟3种方法对某煤矿导水裂隙带发育高度进行预测,得出导水裂隙带高度分别为12.72,12.50,14.28 m。结果表明:3种预测方法相比较具有良好的吻合性,对某矿井的水体下安全开采实际工程实践提供了重要的理论依据。     

屯兰矿28120回采工作面导水裂隙带发育高度研究

为研究8~#煤上覆岩层顶板裂隙发育情况,以屯兰矿28120工作面为研究对象,根据已有规程中计算导水裂隙带发育高度的经验公式,对回采工作面煤层顶板导水裂隙带发育高度进行预计,利用计算机FLAC~(3D)数值模拟软件进行模拟来获得导水裂隙带的发育高度,应用井下仰孔压水试验法实测回采工作面导水裂隙带的发育高度。通过三种方法的综合分析,确定屯兰矿28120工作面导水裂隙带最大发育高度为54.50m,对该矿防治水工作有重要指导意义。     

某煤矿导水裂隙带发育高度计算

 某煤矿北翼充填采区地层以奥陶系灰岩作为含煤地层基岩,其上覆岩层中第四系孔隙承压强含水层全区发育,研究充填开采后导水裂隙带发育高度对实现安全开采具有重要意义。本文以等效采高为基础,利用理论计算、数值模拟、相似材料模拟3种方法对某煤矿导水裂隙带发育高度进行预测,得出导水裂隙带高度分别为12.72,12.50,14.28 m。结果表明：3 种预测方法相比较具有良好的吻合性,对某矿井的水体下安全开采实际工程实践提供了重要的理论依据。     

平顶山十矿上行开采导水裂隙带高度确定

为确定平顶山十矿近距离上行开采条件下覆岩垮落带及导水裂隙带高度.运用相似模拟、数值计算、理论分析以及现场钻孔窥视等诸多方法进行综合对比分析.结果表明:综合确定的导水裂隙带发育高度为28.8~32.7 m,与实测值误差为4.14%~8.28%,理论计算应选取大采深无渗流场计算公式;相似模拟—数值计算—大采深无渗流场公式计算的综合方法针对平顶山矿区预计导水裂隙带高度的准确性较好.建议在下一步深部开采中使用该方法估算导水裂隙带高度,研究结果对具有类似条件的矿井导水裂隙带预测具有一定借鉴意义.     

林西矿12~#煤顶板“两带”发育高度研究

研究12~#煤上覆岩层顶板裂隙发育情况是林西矿防治水重要基础工作。以1021-2工作面为研究对象,依据已有的规程中计算导水裂隙带的公式对回采工作面煤层顶板导水裂隙带的高度进行预计,利用FLAC3D数值模拟软件进行模拟来获得的导水裂隙带发育高度,结合井下仰孔压水试验法对1021-2回采工作面导水裂隙带发育高度现场实测。通过3种方法的综合应用,确定1021-2工作面的垮落带高度约为11. 8 m,导水裂隙带的发育高度为38. 6 m,对防治水工程实践具有重要指导意义。     

煤层开采导水裂隙带发育高度研究综述

导水裂隙带发育高度研究在矿井水灾防治、水体下采煤及保护层开采中具有重要的意义。在系统总结前人研究成果的基础上,分析了导水裂隙带高度不同研究方法的基本原理,对研究方法进行了总结分类。综述了力学解析法、数值模拟法、相似材料模拟实验、统计预测法、非线性预测法、综合确定法及现场实测法的研究现状及进展,分析了不同预测方法的不足和发展趋势。     

多煤层开采导水裂隙带发育与 覆岩破坏高度规律

为了进一步揭示多煤层开采过程中,采动裂隙带发育规律的影响因素与采空区水的变化特性,以公乌素煤矿为研究对象,分别研究了该矿区煤层的覆岩类型及其对覆岩破裂的影响,从理论和数值模拟的角度研究了多煤层开采对覆岩破坏高度的影响.研究结果表明:(1)煤层覆岩越坚硬,覆岩破裂带发育的高度较大,导水裂隙发育就越高,反之,则容易下沉,但不易产生开裂,最终表现为覆岩破坏高度降低;(2)煤层采动过程中,开采厚度、开采方法、工作面跨度、开采深度与导水裂隙带的高度变化呈正相关关系;(3)公乌素煤矿倾斜煤层回采的导水裂隙带的分布沿工作面的倾斜方向整体呈不对称“马鞍形”破坏特征,多煤层下行开采过程中,下部煤层开采可以有效地减小上覆岩层采动引起的应力集中现象,且采空区的卸压范围及高度也随之增加.相关研究成果可为同类型矿井安全开采提供参考依据.     

下组煤开采导水裂缝带高度的确定

简要介绍了矿井地质概况,对下组煤覆岩岩性进行了定性和定量的分析评价,在运用经验公式法计算导水裂缝带高度的基础上,采用钻探方法实测确定了导水裂缝带最大高度,得出了下组煤可以顶水安全开采的结论。     

带压综采工作面矿井综合物探及安全性评价研究

采用瞬变电磁法和无线电波透视法对大饭铺矿61114工作面带压开采区域进行导水通道和富水性探测,综合分析瞬变电磁法和无线电波透视法圈出的异常重叠区域,据此对带压开采区域进行安全性评价分析,提出安全开采措施。结果表明:矿井瞬变电磁法主要探明含水层范围及富水性,无线电波透视法主要探明煤层及隔水层构造发育情况,而两种方法探测的异常体重叠区域则可能既有含水体,又有导水通道,为带压综采工作面防治水工作重点区域;对于井下综合物探圈定的重叠异常区需要进行提前打钻验证,当揭示存在富水构造异常区时,及时进行安全分析,必要时需实施注浆封堵导水构造或留设防水煤岩柱,保证工作面的安全采掘。     

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，本文提出一种组合赋权法。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，得到其组合权重，引入富水性指数法构建基于组合赋权法的富水性评价模型；然后，根据类比法和相似材料模拟法综合确定导水裂隙带发育高度；最后借助ArcGIS平台将研究区煤层顶板突水危险性划分为危险区、过渡区和安全区。结果表明：研究区大部分为危险区，过渡区和安全区分布范围较小。根据煤层顶板突水危险性分区图，提出“疏危、监过、采安”的总体控水原则，为今后煤层顶板直接充水含水层的水害防治提供了新思路。     

新安煤矿16煤导水裂隙带高度研究

结合新安煤矿开采技术和水文地质条件,以岩石力学实验资料为基础,分别采用"三下开采规程"法、类比法、经验公式法和数值模拟法对新安煤矿16煤开采导水裂隙带高度进行综合对比研究。计算结果表明:数值模拟法可对裂隙带发育高度直观显示,并和最终确定的导水裂隙带高度一致;综合确定新安煤矿16煤的最大导水裂隙带高度为30m,防水煤柱高度35.5m,为确定16煤合理开采上限提供理论依据。     

顶板导水裂缝带高度的二元统计模型辨识及预测分析

本文运用二元统计模型辨识方法.得出了顶板导水裂缝带高度(H)与煤层累计采厚(∑M)及顶板岩层单向抗压强度之间的最佳面归模型和相应的面归系数.该模型经与实测资料对比具有较高的精度.为煤矿进行水体下采煤提供了一种既方便又实用的预计顶板导水裂缝带高度公式。图1,表2,参4。     

井下导高观测时的含水层导高判据

 为了准确实测出工作面开采后覆岩导水裂缝带发育高度,提出了含水层判断导高的新判据。新判据分析认为,利用井下导高观测仪观测导水裂缝带高度时,观测钻孔施工过程中若穿透覆岩上方含水层,使承压水从钻孔内泻出,则说明导水裂缝带未发育至含水层层位高度。因此,实际工程应用中,在对导高进行合理预计的基础上,根据含水层是否被破坏分析含水层与导水裂缝带的层位关系可以作为确定导高的新判据。结合多个矿井工作面导高观测实例,验证了新判据判断覆岩导高值更为准确合理,具有更高的安全性。