缓倾斜煤层导水裂隙带发育规律研究

为了研究缓倾斜煤层上覆岩层导水裂隙带在走向方向和倾向方向上的发育规律,采用理论计算与FLAC3D数值模拟相结合的方法对缓倾斜煤层上覆岩层导水裂隙带的空间发育特征进行了深入研究。结果表明:随着工作面的推进,导水裂隙带在采空区域上方边界15 m范围内,扩展速度较快;在工作面推进至120 m时,达到最高值;缓倾斜煤层上覆岩层导水裂隙带在倾向方向以及走向方向上分布呈"马鞍形",且对称分布,导水裂隙带高度为19.8 m.     

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.     

急倾斜煤层不同覆岩结构导水裂隙演化规律

基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的赋存和水文地质条件,采用离散元数值计算方法,分析了覆岩结构组合对急倾斜煤层开采导水裂隙演化规律的影响。结果表明:急倾斜煤层采场上覆岩层无关键层及覆岩结构组合为隔水-结构关键层时,导水裂隙分布呈"耳型"特征;采场上覆岩层存在结构关键层,直接顶为坚硬岩层和软弱的隔水关键层时,导水裂隙以平行于层面的离层裂隙为主;急倾斜煤层开采不同覆岩结构组合,导水裂隙发育高度均随煤层采厚的增加呈增大趋势,裂采比呈降低趋势。现场依据导水裂隙分布特征,设计了合理的防水煤柱尺寸和矸石充填注浆胶结顶板控制技术,确保了水体下急倾斜煤层的安全回采。     

倾斜煤层浅部开采裂隙带发育高度数值模拟研究

为保证倾斜煤层安全开采的需求,以许厂煤矿330采区3336工作面为研究地质单元,在以往的工作面实际情况和研究成果的基础上,以倾斜煤层围岩力学为研究角度,利用FLAC3D建立三维开采模型,通过数值模拟研究了开挖距离、采高对导水裂隙带发育高度的影响,结果表明:随开挖距离和采高的增加,覆岩导水裂隙带高度也增加,但开挖距离对覆岩导水裂隙带高度起主导作用。当开挖距离为200 m时,顶板破坏深度达到最大值43 m。     

宁武煤田大汉沟矿区晚石炭-早二叠世煤系水文地质特征

在研究宁武煤田大汉沟矿区地表径流、主要含水层与隔水层、地下水补给、径流和排泄条件的基础上,考虑到矿井充水等因素,计算了矿井涌水量。通过计算2#—5#煤层在不同的底板突水系数条件下安全区、过渡区和危险区的开采水平范围,发现2#—4#煤层大都处于安全区-过渡区,仅5#煤层在最低开采水平至1189.70m时处于危险区。通过计算2#—5#煤层的冒落带和导水裂隙带的高度,发现局部地区下部煤层采空区垮落的导水裂隙大都影响上部煤层的开采。通过分析2#—5#煤层的水文地质类型,认为先期开采地段2#—4#煤层水文地质类型为中等,5#煤层为中等-复杂。通过解析法预算出矿井涌水量,2#—5#煤层的矿井正常涌水量为3738.82m3/d,最大涌水量为249.25m3/h。     

急倾斜煤层覆岩破断和裂隙演化的采厚效应

为了确保水体下急倾斜煤层的安全回采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的水文工程地质条件,采用相似材料物理模拟实验,分析了急倾斜煤层覆岩破断和裂隙演化的采厚效应.结果表明:急倾斜煤层开采顶板坚硬上覆岩层存在关键层时,顶板岩梁以层状破断为主,初次破断均形成“复合破断”;急倾斜煤层开采顶板岩梁初次破断后,覆岩裂隙向关键层及其上方岩层发育,不同采厚导水裂隙分布均呈“耳型”分布;随着急倾斜煤层采厚的增大,急倾斜煤层初次破断步距呈降低趋势,覆岩裂隙发育高度和初次破断厚度呈增大趋势.     

煤层倾角变化对采动覆岩变形规律影响的相似模拟试验研究

为研究工作面开采后顶板变形破坏随煤层倾角变化的规律,以南桐矿区不同倾角的同一煤层开采为工程研究背景,分别选取缓倾斜、倾斜、急倾斜三种煤层倾角进行煤层开采顶板变形破坏规律的相似模拟试验。对相似模型开挖前后图像进行数字散斑相关法处理,得到相似模型煤层开采后顶板覆岩位移及平面总应变等值线云图。通过综合分析顶板位移及平面总应变可知：上覆岩层变形的破坏程度总体上是随煤层倾角的增加呈减小趋势,其下沉剧烈区域和膨胀变形破坏剧烈区域呈逐渐向工作面上山方向发展的趋势;根据顶板位移云图和平面总应变云图中的等值线极值区域特征,确定了缓倾斜、倾斜煤层开采垮落带、裂隙带高度和偏心程度等参数,并根据"压力拱"理论确定了急倾斜煤层开采裂隙带范围;随煤层倾角增大"两带"高度总体上呈减小趋势,且"两带"偏心方向呈向上山方向增加的趋势。     

薄基岩厚冲积层倾斜采场覆岩破断及裂隙带发育高度研究

针对新河煤矿3302工作面薄基岩厚冲积层条件下煤层开采易发生透水事故的隐患,建立"砌体梁"结构模型并分析其稳定性,利用数值模拟的方法模拟倾斜工作面覆岩导水裂隙带发育高度,最后通过现场测试进行验证。结果表明:薄基岩厚冲积层条件下的倾斜工作面基本顶在发生破断后形成的"砌体梁"结构易发生回转变形失稳和滑落失稳,采空区导水裂隙带发育高度为55.3m,裂采比为11。     

首采工作面顶板岩层覆含水量分析及防治水工程实践

针对金家渠煤矿首采工作面采前煤层顶板受含水层威胁,顶板涌水量大、导水裂隙带发育完全等现状,综合应用理论分析、现场实测,基于"大井法"工作面顶板动态补给量预计,分析水源、通道和强度三方面工作面充水条件,预测了工作面开采前顶板水害类型和涌水量大小,提出了以顶板水和离层水为主的"控水采煤"防控技术方案,根据矿井排供水量关系,将疏控水技术与矿井水深度处理技术相结合,实现了该矿区首采工作面顶板水害综合防治开采。     

软岩厚煤层开采覆岩破坏规律三维数值模拟分析

鉴于导水裂隙带高度经验公式在软岩厚煤层中的不合理性及其应用的局限性,以铁煤集团大平煤矿S2S9工作面综采开采工程为原型,采用有限元软件进行三维数值模拟,揭示大型水体下三软煤层采用放顶煤开采条件下的覆岩破坏规律,确定导水裂隙带的高度,并利用理论分析对其结果进行验证.结果表明:剪切应力值达到最大并超过了岩体的最大剪切强度时,导水裂隙带高度达到最大;导水裂隙带高度形态为梯形,切眼边可能导水裂隙带的发育高度比推进边的大;计算结果与理论分析结果相近.该研究可为实现大平煤矿库下安全高效开采奠定基础,同时也为其他地区软弱覆岩厚煤层综放开采技术研究起到一定借鉴作用.     

榆神府矿区不同导水裂隙发育对地表土壤性质的影响

井工开采形成的冒落带和裂隙带触及或破坏煤系上覆重要含水层时形成导水裂隙,目前少有研究将导水裂隙发育程度与地表生态环境响应进行耦合。为阐明导水裂隙发育对地表土壤环境的影响,首先通过分析不同导水裂隙发育程度下地表土壤物理、养分和生物因子变化特征,再应用主成分分析法对不同裂隙发育程度下土壤因子进行分类排序与评价。结果表明:榆神府矿区地表裂隙发育后土壤质量均有下降趋势,其中导水裂隙发育区地表损害后,土壤pH、粉粒、过氧化氢酶和真菌含量增加,土壤容重、有效养分、其他酶类活性和菌类数量均下降,该区土壤质量显著降低;而导水裂隙不发育区(有导水裂隙发育但程度轻微)土壤各因子质量虽有一定程度下降但不显著,土壤质量变化幅度较小;土壤颗粒组成、酶活性和微生物数量是影响研究区土壤质量的主要因子。结果表明不同导水裂隙发育程度区土壤质量损害程度不同,在矿区土壤修复过程中可依据不同导水裂隙发育程度制定相应经济、有效的恢复治理规划。     

范各庄矿5煤层顶板采动变形破坏规律

针对范各庄煤矿5煤层顶板稳定性问题,以范各庄煤矿的大量钻孔资料为基础,结合煤矿顶板的岩性经验分类理论,将范各庄煤矿5煤层顶板合理的分为坚硬型顶板、中硬型顶板和软弱型顶板,并依据相应经验公式计算出5煤层采动后顶板冒落带高度和顶板导水裂隙带高度.研究结果表明:范各庄煤矿5煤层顶板按开采冒落带高度可分为高冒落带、中冒落带、低冒落带以及微冒落带;按开采导水裂隙带高度可分为强导水裂隙带、中导水裂隙带以及弱导水裂隙带。研究初步确定了矿区顶板稳定性特征,为范各庄煤矿5煤层的安全开采提供了数据支持.     

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。     

近距离煤层采空区下工作面防治水技术研究

针对近距离煤层工作面上覆采空区积水问题,结合陕西汇森煤业凉水井矿431盘区实际开采条件,理论计算431盘区工作面开采导水裂隙及421盘区工作面底板裂隙发育高度,数值模拟43101工作面推进期间导水裂隙带发育的时空演化进程,揭示工作面涌水分布特征,建立掘进期间物探与钻探综合探测及回采期间工作面超前探放水的综合防治水技术体...     

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.     

基于APSO-LSSVM模型的导水裂隙带高度预测

为准确预测导水裂隙带高度,有效地预防煤矿开采中溃水安全事故,根据导水裂隙带相关理论研究和实测资料分析选取开采深度、煤层的倾斜角、厚度、硬度、岩层结构等8项指标作为导水裂隙带高度预测的特征指标,采用基于因子分析的APSO-LSSVM导水裂隙带高度预测模型.利用典型矿区导水裂隙带高度实测资料中的18组数据对该模型进行训练与检验,并将其预测结果与PSO-LSSVM、LSSVM模型预测结果分别进行比较.结果表明:APSO-LSSVM模型的预测精度高于PSO-LSSVM模型和LSSVM模型,对样本具有较强的识别能力.     

近距离薄煤层群开采技术方案综合评价

为合理有效的开采出煤炭资源,采用UDEC数值模拟软件对枣庄泉上煤矿三采区近距离16,17煤层开采方案进行了比较,从岩石的抗拉破坏强度,裂隙发育程度和导水裂缝带高度及底板破坏深度方面综合评价了泉上煤矿在采用单一煤层开采和联合开采16,17煤层时的采动破坏情况,为矿井选择合理的开采方案提供了理论依据。     

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。     

复合关键层顶板导高分析及防水煤岩柱尺寸的确定

为分析松散含水层下复合关键层顶板导水裂隙带发育高度,以期合理确定采区开采上限标高,本文通过物理模拟实验,研究了该岩性赋存特征顶板覆岩破坏规律及导水裂隙带发育高度,结果表明:近距离赋存的两关键硬岩层呈现非同步破断,距离煤层较近的关键层对采场矿压起主要控制作用;随工作面向前推进,下部关键层形成周期性破断,采场充分开采时上部关键层出现断裂,进而达到采场顶板导水裂隙带发育最大高度49.7m,为平均采高的12.7倍。该实验结果与工程实践中采用并行电法进行导高测试结果相互印证,为该采区留设防水煤岩柱尺寸提供指导依据。     

鄂尔多斯红庆河煤矿水文地质特征及矿井充水分析

鉴于煤矿透水历来被看作是煤矿开采工作的重点预防面,分析了红庆河煤矿的水文地质条件、含水层和隔水层的分布规律及特征;利用导水裂隙带发育高度的计算结果,对各开采煤层顶板充水的实现条件进行了分析评价.最终确定了第Ⅱ、Ⅲ含水岩组为矿床的主要直接充水含水层,并指出了浅部煤层在开采后形成的采空区中储存的水会通过导水裂隙进入深部煤层开采区.为煤矿投入生产后潜在的水害防治提供了方向.