浅埋开采工作面水沙溃涌灾害预测及防治对策

将水沙溃涌作为渗透破坏的一种形式,将被导水裂缝贯穿的潜水含水层转换成圆形截面,运用完整井理论建立了覆岩破坏涌水裂隙通道的水力坡度表达式,并由Kusaki公式计算得出了影响半径,利用Zamarin式求解求得水力坡度的临界值,同时结合覆岩顶板实际破断情况,将"悬臂"岩梁分为不回转(θ=0°)和回转(θ≠0°)2种情况分别给出了是否发生水沙溃涌的判别式,进而为导水裂隙带(网络性)影响范围内的含水砂岩层疏干降排提供了科学的参考依据和理论基础;另外,针对冒落性裂缝带、网络性裂缝带所引发的水沙溃涌灾害的特征和类型,提出了相应的配套防治对策,确保了开采工作面不发生灾难性水沙溃涌威胁。     

浅埋煤层开采突水溃砂的颗粒流模拟研究

为研究浅埋煤层开采下突水溃砂的覆松散层渗透破坏、水砂耦合流动及突涌规律,指导预防突水溃砂灾害的发生提供依据,采用二维颗粒流软件PFC2D分别对上覆松散层渗透变形破坏、水砂混合流运移过程进行数值模拟研究,建立了浅埋煤层开采突水溃砂的数值模拟模型。结果表明:上覆松散含水层的初始水压力与裂隙通道的宽度对松散层的渗透变形破坏过程有较大影响。当含水层初始水压力增加时,裂隙处流体的流速、颗粒间的接触应力均明显增加,且呈现出非线性增长趋势;水砂混合流的突出时间以及突出速度与裂隙通道的倾角、粗糙度相关。同时根据水砂混合流的Y方向突出速度大小的波动变化规律,预测了2种可能存在的水砂突出类型;含水层的初始水压力影响突水溃砂的发生及运移过程,由此提出了通过疏放松散层水来预防突水溃砂灾害发生的方法。     

浅埋煤层老顶岩块回转过程中的溃沙分析

分析了浅埋煤层老顶破断岩块回转过程中的溃沙机理，在岩块不发生回转失稳的条件下，确定了浅埋煤层中防沙开采的合理采高计算公式，计算得出岩块端角接触面的高度；通过不同岩块端角接触面高度滤沙实验得出了不发生溃沙的最小接触面高度是5．0m，根据这一结论设计的安全采高与传统的防沙安全采高设计相比大大提高了煤炭采出率，顶板基岩很薄的1203工作面开采出现突水而未溃沙证实了实验结论的可靠性。     

沟谷区浅埋煤层覆岩破坏特征及地面裂缝发育规律

沟谷区浅埋煤层开采覆岩损害特征不仅受覆岩结构影响,同时受地形地貌特征影响。为进一步研究浅埋煤层过沟开采时覆岩运动及损害机理,以陕北浅埋煤层区某矿14210工作面为研究对象,通过建立物理相似材料模型,利用人工测量、变形监测、数据分析等方法,研究沟谷区浅埋煤层开采覆岩破坏规律及地表裂缝形成机理。结果表明:煤层覆岩沉降值曲线在垂向上具有向下继承性,顶板周期性垮落后沉降曲线呈"U"型,沉降值变化速率大的"U"型两侧区域纵向裂隙发育,周期性垮落体边界与自然平衡拱结构基本吻合,并周期性向前发展;地表裂缝可根据坡向与煤层采动方向的关系分为顺向坡推挤裂缝、逆向坡拉张裂缝和沟底隆起3种类型,不同类型裂缝具有不同的动态发育规律。研究成果为沟谷区浅埋煤层开采覆岩及地表损害预测提供了理论基础,对浅埋煤层过沟开采可能因覆岩及地表损害引起的矿井水害防治具有重要意义。     

沙基型浅埋煤层保水开采工程实践研究

以神东矿区2-2煤层为研究对象,通过分析浅埋煤层保水开采机理和关键,以"综合分类指标分析法"、以导水裂隙带高度作为分类的综合指标、以采高、顶板厚度、岩体完整性及强度等作为综合分类指标的相关因素,对比基岩厚度与导水裂隙带高度,将沙基型浅埋煤层保水开采适用条件划分为七类,初步形成浅埋煤层保水开采的"分类体系";通过对各分类...     

天祝煤矿3228工作面突水机理分析及水害防治

天祝煤矿3228工作面在回采过程中出现三次突水,最大突水量为77.2 m3/h,严重威胁着工作面的安全生产。在充分分析矿井和工作面地质及水文地质资料的基础上,采用煤层顶板"上三带"(垮落带、导水裂缝带和整体弯曲下沉带)理论、水文地质学原理、地表岩移理论等,并结合地表裂缝带的研究成果,分析了工作面突水水源及突水机理。结果表明:3228工作面煤层回采过程中,其导水裂缝带穿透了上覆窑街组含水层,窑街组含水层是工作面的主要突水水源;地表裂缝和导水裂缝带不连通,金沙河河水和苦水峡组含水层中的水均不会溃入工作面。3228工作面水质化验资料证明了上述分析的正确性。在此基础上,采用"大井法"对3228工作面的涌水量进行计算,计算结果与实际出水量基本一致。并制定了相应的防治水措施,确保了3228工作面安全回采。     

导水裂缝带发育规律动态监测研究

煤层采出后,上覆岩层要发生破坏和位移,并具有明显的分带性,通常呈现垮落带、裂缝带以及弯曲下沉带。确定煤层顶板导水裂缝带高度可为顶板防治水、采掘工程布置、防水煤柱留设以及瓦斯抽采设计提供依据。由于开采技术的不断更新以及地质条件的差异,导致导水裂缝实际发育高度在不同矿区有较大变化,有些矿区的导水裂缝发育高度与规程中的预测公式的计算结果并不完全相符,因此需要对其进行现场实测确定实际发育高度。本文通过对荆各庄矿1196F回采工作面工作面布置导水裂缝带监测系统,浏览导水裂缝带发育过程、形态特征及导水裂缝带高度,现场监测显示其导水裂缝带最终发育高度为28~32m。     

浅埋煤层采动覆岩导水通道分布特征试验研究

为解决浅埋煤层的保水开采难题,采用物理模拟方法,研究了浅埋煤层大采高长壁工作面的采动覆岩导水通道的分布特征.结果表明:对于典型浅埋煤层,大采高工作面在初次来压至第一次周期来压期间,覆岩导水通道迅速发育至松散含水层底部,工作面后方约2个周期来压距离后,采空区覆岩垮落带以上的覆岩导水通道被逐渐压实闭合,但开切眼处的导水通道不易闭合;对于次浅埋煤层,主关键层初次来压后,导水通道迅速发育至最大高度,但伴随着主关键层约1～2个周期来压后,基本顶至主关键层之间断裂带内的覆岩导水通道可很快被压实闭合.该成果可对浅埋煤层保水防溃采煤研究和应用提供基础理论指导.     

黄陵一号煤矿2号煤层顶板涌(突)水危险性分区预测

在分析黄陵一号煤矿水文地质条件与充水因素的基础上,认为直罗组下段含水层是2号煤层顶板涌(突)水的主要水源。通过经验公式计算与实测冒落带和裂隙带(简称"两带")高度的对比分析,认为经验公式不适合该区开采实际,适合该区的冒采比和裂采比分别为5.7和25.2.以裂采比32为阈值,对矿井中北部2号煤层待采区进行了顶板涌(突)水危险性分区预测,为矿井防治顶板水害提供了依据。     

厚土层浅埋煤层保水开采模拟

在分析以榆树湾煤矿为代表的厚土层浅埋煤层的地质资料的基础上,采用岩石破裂过程的分析软件RFPA进行数值模拟.得出了冒落带高度为31m,裂隙带带高度为90m,弯曲下沉带为35m左右,研究结果表明:该矿的上覆岩层的采动变化与常规矿相似,并没有出现浅埋煤层的上覆岩层"三带合一"的现象;通过经验公式计算的导水裂隙带高度为70～100m,裂隙带并未沟通含水层,研究结论厚土层浅埋煤层可以达到保水采煤的目的.     

孙疃煤矿1028工作面底板突水特征与水源识别

在研究孙疃煤矿地质条件及水文地质特征的基础上,对1028工作面底板突水特征、水化学特征、含水层水位动态变化,得出1028工作面突水水源主要来源于10煤上下砂岩裂隙水,太原组灰岩上、中含水层段水是主要补给水源,与第四含水层和太原组灰岩下含水层段无关.     

我国带压开采研究现状及其展望

总结了20世纪60年代以来，我国承压水上采煤的研究成果，存在的问题及其今后的发展。为带压开采的深入研究提供详细的参考，为我国煤矿安全生产的研究提供一些可行的理论、技术与方法。     

采煤工作面底板突水的预测预报方法

采煤工作面底板突水预测、预报是在工作面采动过程中,通过监测煤层底板岩层内部一些参数值变化来分析、预测底板突水的可能性。本文着重介绍了该方法的基本原理和实际应用。     

煤层底板突水的动力学分析

提出了从煤层底板突水形成的机理，认为在底板突水的形成中，存在快、慢两种过程。用塞子模型模拟突水岩块，建立了动力学方程，提出突水的物理判据，并对实例进行了检验，其符合率高。     

防止岩溶陷落柱突水的煤柱合理尺寸研究

根据岩溶陷落柱突水的力学机理 ,分析了防突煤柱合理尺寸计算的影响因素 ;利用岩石强度理论得到了防突煤柱保持稳定所要求的最小尺寸计算公式。     

涡管排砂箱型沉砂池的试验研究

在总结他人工作的基础上，设计了新型的涡管排砂箱型沉砂池，用以排出进入渠道中的泥砂。模型试验和原形观测的结果表明，这种沉砂池具有排砂比较高，排砂时水砂比较小，且适用条件广，投资较经济的特点，目前已在新疆巴州地区推广应用。     

常村煤矿N2-7陷落柱及其水源分析

常村煤矿N2-7皮顺巷掘进过程中发生涌水,经探测证实是陷落柱涌水。通过对陷落柱涌水的涌水量类比,利用水质及同位素判别,结合矿区地质、水文地质等多种因素综合分析,判定了常村煤矿N2-7陷落柱的涌水水源不是奥灰层含水,而是上部砂岩水,从而为矿井的防水、堵水的设计与施工打下了基础。     

河南省郑宏鑫泰煤矿水文地质特征及矿井涌水量预测

针对矿井6个含水层和4个隔水层分析了鑫泰煤矿水文地质特征,同时深入研究了矿井的充水水源及充水通道.采用大井法和比拟法预测了矿井涌水量.经比较比拟法预测结果更可靠:开采-119 m水平时,Q正常=164.00 m3/h,Q最大=328.00 m3/h;开采-230 m水平时,Q正常=325.00 m3/h,Q最大=650.00 m3/h.为矿井水害防治和安全生产提供了科学依据.     

浅议高密度电法在探测煤矿地下水及岩溶中的应用

近年来,虽然国家十分重视煤矿水害防治工作,煤矿也加大了治理力度,但是煤矿突水事故频繁,造成人员伤亡量大,进而煤矿水害的防治成为重点。高密度电法具有测点密度高,在查明采空区,探测岩溶发育和寻找地下水源方面取得了较好的效果。本文通过具体的实例加以分析高密度电法在矿井水害防治中的现实指导意义,为煤矿的水害防治工作奠定基础。     

采场变形破坏的三维固流耦合模拟实验研究

介绍了大型三维固流耦合模拟试验台(3 m×2 m×2 m)、相应的辅助设备及其功能,并对太原市东山煤矿承压水上采煤进行了模拟研究,通过实验过程中采集到的大量数据、拍摄的照片、微型监测仪的录象,分析了开采过程中采场顶底板的变形及其破坏过程、应力及其水位的变化规律、断层对矿井突水的影响等。为进一步实施矿井突水实时监测预报提供必要的理论依据,为控制采场及采场内水、瓦斯的流动、扩散提供切实可行的理论依据与实施方法。