重复采动影响下采场坚硬覆岩离层水涌水致灾机制研究进展

 采场覆岩离层水水害是一种新型水害类型,迄今为止对其认识不是十分清楚。为了更好地对其进行研究,对该领域已有的研究成果进行梳理分析。首先,对9个典型的离层水水害事例进行整理、总结,得出5个方面的共同特征,分别是坚硬覆岩、多煤层或单煤层分层开采所引起的重复采动、离层区具有充沛的补给来源、积水离层带与采场之间存在隔水层形成封闭水体、具有冲击地压等诱发因素。其次,根据前人对离层水突水机制的阐述过程,总结出5种揭示离层水突水的观点,并基于物理场的角度把这5种观点归纳成3类:渗流场的单独作用、应力场的单独作用、渗流场和应力场的耦合作用。最后,指明了离层水害领域中5个研究重点,并展望了其发展方向。     

采动覆岩离层及其分布规律

本文针对覆岩注浆减缓矿山开采沉陷问题，从理论上探讨了采场上覆岩层内部产生离层的力学条件，离层分布规律及离层空间体积的计算方法     

锚杆支护巷道顶板离层监测方法探讨

顶板离层是煤巷锚杆支护巷道最大的安全隐患，在回采工作面两巷设置顶板离层监测点，并在整个回采期间对巷道顶板离层进行全程跟踪监测，是消除锚杆支护巷道安全隐患最有效的措施之一。本文重点介绍了煤巷锚杆支护巷道顶板离层产生的主要原因和形式，顶板离层的观测、成果整理及监界值确定方法，另外还介绍了所开发的锚杆支护质量监测系统软件特点与使用方法。     

覆岩离层产生机理

矿山开采过程中引起的地表沉陷,为了解决这一问题对覆岩离层的产生机理进行了研究。关键层对控制覆岩的移动变形起主要作用。通过对覆言离层的产生、发展发育及闭合规律进行了较系统的探讨和研究,对采动覆岩离层的力学模型进行分析,得出采动覆岩内部相邻两岩层之间离层的产生及形成离层空间的条件、覆岩离层内部产生的机理、内部分布规律,影响覆岩离层分布规律的因素,为覆岩离层注浆防止地表沉陷提供理论依据和技术指导。     

FBG高精度顶板离层仪的设计及应用

煤矿巷道顶板离层属于岩体内部结构分离,监测顶板下沉量是矿压监测的重要内容.针对顶板下沉的问题,分析了下沉的规律,提出了一套利用等强度梁轴向弯曲的变形规律的方法,将离层的大位移量转化为传感器的小位移,推导出位移与波长变化关系,利用该关系设计了一种顶板离层仪.该仪器在实验室测试结果最大误差在1 mm;工业性试验证明仪器精确、实时采集数据,保障了人员的安全,避免了人为观测的读数误差,实测最大误差2 mm,精度达到0.1%.     

采场覆岩离层演化的光纤光栅检测实验研究

为定量化研究采场上覆岩层离层规律,采用相似材料物理模型试验的方法模拟煤矿回采过程,用光纤光栅传感技术构建相似材料物理模型实验的覆岩移动的监测方法和系统。实验制作了一个3 m×1.19 m×0.2 m的相似材料平面模型,几何相似比为1∶200,同时在模型内埋设9个光纤光栅应变传感器和1个光纤光栅温度传感器,用以研究模型开挖过程中覆岩运移状态与光纤光栅传感器测试结果的对应关系。实验结果表明,光纤光栅传感器应变量与岩层运移状态密切相关。传感器所在岩层层位发生离层时,传感器受拉应力作用使其应变量发生跃升,而后由于离层不再扩展而保持平稳,直至离层破断垮落。通过光纤光栅检测方法可以定量化描述传感器所处岩层离层变化量的大小。     

海孜煤矿顶板次生离层水的形成与防治

通过水文地质和工程地质条件分析、相似材料模拟和数值模拟认为淮北海孜煤矿的顶板水害为次生离层水包破裂所致,钻探和光学成像证实了分析和实验结果。针对灾害原因,采取了采动疏干的防治水方法,取得了满意的效果,确保了类似条件工作面开采的安全。     

大采高采场上覆岩层运移规律数值模拟

为了研究大采高采场上覆岩结构及其运移规律,给大采高工作面的高产高效开采提供理论基础,通过3DEC数值模拟软件,以某矿6.2 m大采高工作面岩层赋存特征为工程背景,分别建立采高为2.2 m,3.2 m,4.2 m,5.2 m,6.2 m时的数学模型,研究不同采高下的上覆岩层垮落规律.结果表明:采高较低时,随着采高的增加,碎胀系数随着增加,冒落高度也随着增加,但是当采高增加到5.2 m时,随着碎胀系数的增加,冒落高度却几乎不变.采高为2.2 m时,最大离层量为1 m,随采高的增加,离层量基本呈直线增加,当采高大于4.2 m时,离层量增加迅速,当采高增加至6.2 m时,最大离层量可达到3.05m.随着离层量的增加,基本顶失稳时容易给支架造成冲击性载荷,增加动载系数,影响大采高支架的纵向和横向稳定性.     

黔西北矿区隐蔽水害致灾因素及对策分析

通过对黔西北矿区的调查和会诊发现矿区各煤矿的主要隐蔽水害致灾因素主要为次生离层水,顶板暗河和底板隐伏断层水,冲沟洪水致灾因素和老空积水。认为黔西北矿区的次生离层水是由于煤层地层具备上部离层空间的形成条件、离层空间的底板的隔水层的完整性没有遭到破坏、大气降水补给的离层水3项必要条件而造成的。相似材料模拟试验再现了次生离层水害的形成过程。暗河水害主要形成于遵义断拱地区,其成因为峨眉地幔柱地热造成的强对流或喜山隆起造成的水位下降的下蚀作用,其位置为断层或隐伏断层带。认为暗河具有很强的偏流效应,造成暗河与裂隙水位的显著差异。根据致灾因素的成因,认为预疏干技术是防治离层水的最佳方法;钻孔超声波、雷达探查和利用水位分析可以查明暗河;地面引流或地面封填裂缝可以消除洪水渗入灾害;按照《煤矿防治水规定》布置探放水钻孔可以消除老空水隐患。     

高档工作面机道顶板管理

纵观我国煤矿顶板事故约80%发生在采场,据近十年国统配煤矿30多起采场顶板事故分析,在采场区域内煤壁占35%,控顶区20%,放顶线占45%。现场实践表明,高档工作面前排(第一排)柱到煤壁区域是不稳定顶板支护的重点,只有采煤机过后该区域顶板得到及时有效支