"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.     

底板突水机理研究综述

针对我国煤炭进入深部开采导致底板突水日益严重的现象,系统地介绍了国内外底板突水机理研究历史与现状,阐明了底板突水机理理论研究经过了相对隔水层、突水系数、“下三带”理论、原位张裂与零位破坏理论、板模型理论、强渗通道说、岩水应力关系说、关键层理论、“下四带”理论等发展历程。在阐述各种理论的基本概念基础上,总结和评述了其实际应用价值和理论研究不足之处,指出我国在矿井底板水防治理论研究方面正经历着是一个从实践到理论,再从理论到实践不断发展的过程,同时强调了底板突水机理是一个需要不断深入研究的难题,将非线性理论应用到该领域将是今后发展方向。     

承压水体上开采底板突水机理分析及其控制技术

本文从理论和实践上对底板突水进行了深入探讨,研究了承压水体上开采的底板突水成因,从中找出规律,提出了综合控制技术,对实现安全生产有十分重要的理论意义和现实意义。     

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.     

基于模糊物元理论的深部开采底板突水安全性评价

基于可拓学理论和专家打分-层次分析法,利用专家打分-层次分析法确定影响底板突水各因素的权系数,选取了影响底板突水等级的12个影响因素作为评价特征,运用可拓学理论建立物元模型进行底板突水安全性评价,并结合实际工程背景,对山东华泰矿业有限公司深部315采区进行了底板突水安全性评价。结果表明,该矿深部开采区域突水等级为IV级,涌水量偏高,约为800~1 100m3/h,验证了评价方法的有效性,评价结果客观合理,具有较好的实用性。     

带压开采煤层底板断层活化突水机理试验研究

为了研究含断层的底板隔水层在采动影响下的破坏动态过程,以焦作煤田赵固二矿11011工作面为研究背景,采用相似模拟试验的研究方法,对断层在整个开采过程中的活化动态进行观测,记录模型各个测点的位移变化并进行整体分析。通过下三带理论,计算赵固二矿工作面底板岩层的最大破坏深度和承压水导升高度,验证试验结果的准确性。研究结果表明:在采动影响下,底板断层的活化过程可分为稳定期、初始期和活化活跃期。初始期断层带附近衍生裂隙与工作面底板塑性破坏区形成沟通,是断层完全活化的前兆信息;活跃期断层滑落失稳,断层面处于张开状态,此时导水通道形成造成突水事故发生。     

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.     

深部采煤底板岩层抗突水能力研究

目前深部采煤已经成为我国煤矿开采必然方向之一,下伏高压岩溶水突出是深部采煤的最大威胁,我国在多年生产实践中,发展、应用了多种理论和模型对底板岩层抗突水能力进行研究。本文总结我国在煤矿底板突水防治中的实践经验,借鉴国内外在岩石力学、地质力学等领域的研究成果,综合分析深部采煤底板突水的影响因素,抓住以往研究中经常被忽视的地应力和岩层组合特征等因素,讨论不同底板环境下,组合岩层对下伏承压水的抵抗能力,为深部采煤底板突水防治依据指明了调查方向,避免勘探、设防等的盲目性。     

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.     

"深部开采底板突水控制论"研究基本思路及方案(续)

以不致发生灾害性突水量为控制目标,在充分研究底板岩性、结构(断层与裂隙)和地质环境三要素综合作用基础上,通过建立和数值模拟多场(渗流场、应力场、温度场等) 耦合模型,实现底板渗(突)水量的合理预测,进而建立深部开采底板突水控制系统, 经反复反馈调节可避免发生灾害性突水事故.     

深部巷道底板锚杆支护数值模拟

为研究深部巷道底板锚杆支护技术,采用RFPA~（2D）数值模拟软件,模拟有无底板锚杆支护情况下的深部巷道破坏情况。结果表明：有底板锚杆支护的深部巷道与无底板支护的相比,巷道周围应力分布均匀,抗破坏能力强,底鼓变形量小;巷道底角锚杆和底板锚杆对底鼓量的控制起重要作用。该结果可为深部巷道底鼓防治技术研究提供参考。     

深井开采岩爆预测与防控措施研究

选取某矿山深部岩体进行试验,利用岩爆危险性判据评价岩爆的倾向性,并分析岩爆试验特征. 结果表明： 含铜磁铁矿具有中等岩爆倾向,其它岩石无岩爆倾向;岩爆倾向性与岩石强度有关,同一岩性岩体,强度越大,弹性能指数越高,岩爆倾向越明显;动态破坏时间与强度无明显相关关系. 针对矿山开采情况,提出岩爆防治措施,以降低岩爆发生的可能性,提高井下作业安全.     

深部承压水上煤层开采底板的破坏特征

淮南煤田潘谢新区A3煤层受底板承压水威胁,为研究其在深部开采条件下的底板破坏特征,根据井田水文工程地质条件,采用FLAC3D分析软件建立数值计算模型,模拟分析不同承压条件及开采进度时底板的破坏深度和应力重分布特征。结果表明:A3煤层底板的采动效应随开采步距增大发生规律性变化,底板破坏影响深度约16 m,应力重分布的峰值点在停采线前约11 m和开切眼后6~8 m处。煤层回采以后,采区四周发生剪切破坏,中部发生拉伸破坏,容易出现底臌。该研究为潘谢新区深部A组煤的安全开采和矿井水害防治提供了依据。     

深部矿井奥灰水带压开采条件评价及防治水建议

随着矿井采掘工程向深部的延伸,基底奥陶系灰岩含水层水位高、水压大、富水性强,是造成矿井水害的主要因素之一。针对此问题,选取某矿十三水平及深部相关资料进行研究,综合分析研究区奥灰岩溶发育特征,采用突水系数法对该区域进行带压开采条件评价,并给出相应的防治水建议。结果表明,研究区奥灰含水层水位高、压力大、不均一、强富水,对本区域的安全回采形成一定威胁。研究区奥灰埋深较大、水压较高、隔水层间距不足,突水危险性较高,开采时需重点进行构造探查及治理工作。     

淮北矿区高承压岩溶水体上采煤底板水害防治措施

针对淮北矿区山西组煤层开采底板灰岩水害特点,指出了适合矿区底板水害预测预报方法。探讨了疏水降压、局部加固与含水层改造等底板水害防治技术的适用条件与实施效果,提出了工作面底板灰岩水防治的技术路线,即：预测、探测、治理和评价。     

陕北侏罗纪煤田采动损害现状及评价方法

为有效地对开采后的矿区进行环境修复和生态重建,针对陕北侏罗纪煤田之神府、榆神、榆横矿区的地质采矿条件、开采沉陷损害和矿区生态环境的现状进行现场调查和分析,总结了陕北侏罗纪煤田采动过程中生态及环境破坏现状。采用分区的评价方法,依据地形、地貌将其分为2个一级区,在此基础上依据地质条件、环境条件进行二级分区;再以煤层赋存条件、开采方法、开采沉陷损害程度及特征等因素进行三级分区。分别给出了各区的范围、损害特征、损害程度,确定了评价陕北侏罗纪煤田开采损害级别与判定条件,为陕北侏罗纪煤田生态重建提供了理论依据。     

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。     

冬瓜山铜矿深井开采岩爆危险区分析与预测

根据冬瓜山矿床典型岩石的抗拉试验、全应力应变试验和峰值强度变形状态下的松弛试验结果以及矿床构造、岩性分布,研究了该矿床岩层的岩爆倾向性分布特征,分析了已发生的井巷岩爆特征;采用数值模拟方法,以硐室周边最大切向应力与岩石的抗压强度之比为判别指标,对采场围岩岩爆危险区进行了预测.研究结果表明矿体和矿体上盘岩石具有中等岩爆倾向,矿体下盘岩石具有弱岩爆倾向,它们都属于诱导性的岩爆;岩爆发生于具有岩爆倾向、应力大且能够产生能量突然释放的区域,主要集中于工程的交叉处附近、不同岩层的接触带附近的较坚硬岩体以及采场顶板、矿柱和采场四角的局部区域.     

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。     

深部煤层开采高承压水突水预报及控制

以煤矿沉积岩体的工程地质、水文地质结构为切入点,利用地震和地质雷达技术实现软弱结构面的准确空间定位和岩体结构的精细探测。在 GIS 的支持下,建立煤层底板突水预测模型,提出底板突水评价指标体系,为煤矿深部开采提供系统的理论基础和安全可靠的技术方法。采用先进工艺的注浆堵水技术,对高承压水实施封堵,堵水效果 100%。为深部煤层高承压含水层上安全开采提供了一套较成功的预报和控制技术。