近距离煤层重复采动覆岩破坏规律及“两带”发育高度分析

为研究近距离煤层重复采动下覆岩破坏规律与“两带”发育高度,预防工作面开采过程中由导水漏风通道引起的工作面顶板漏水、采空区自燃等各种安全事故,以鄂尔多斯市某煤矿为工程背景,采用井下窥视法和数值模拟对近距离煤层开采后覆岩破坏规律以及“两带”发育高度进行分析,揭示了规律形成的原因。研究结果表明:在近距离煤层重复采动影响下,“两带”发育高度远超过上煤层开采,下煤层推进80 m时裂隙带最大发育高度为88 m,与地表贯通形成导水漏风通道;初次采动与重复采动时的裂采比分别为19.33、29.33;裂隙带的发育呈台阶式上升,阶段间的变化表现为激跳形式;覆岩的破坏表现为“拱形→帽形→马鞍形→外O内蝶形”;数值模拟及拟合公式所预测的“两带”发育高度与实测值之间误差率为1%左右,验证了预测的准确性,可为相似工作面的开采以及相似工程提供借鉴。

采场“两带”发育高度经验计算与实测验证

针对海湾煤矿42211综采工作面上覆顶板和遗留的其他矿井3-1煤采空区可能对该工作面正常生产活动产生影响,需要准确探查该区域采场上覆顶板“两带”发育高度的范围,从而对顶板隐蔽致灾因素进行探查和有效防治。以42211工作面为例,通过将经验公式推导得到的“两带”发育高度和井下仰斜钻孔观测装置得到的实测数据进行对比和相互印证,最终取得了较为接近的结果,说明利用井下仰斜钻孔观测的方法,能够得到工作面“两带”发育高度的准确数据,为类似的工作面实测“两带”发育高度提供了可行性研究方法。

多煤层开采顶板导水裂隙带发育高度模拟分析研究

针对由顶板覆岩破坏而导致的矿井水害问题,以A煤矿一、二水平工作面为工程背景,采用力学理论分析与数值模拟等方法,分析了该煤矿多煤层开采条件下导水裂隙带发育高度特征,探讨了9号煤层回采不同距离时覆岩运移特征。结果表明:在4+5号及8号煤层回采结束后的重复采动过程中,9号煤层导水裂隙带与8号煤层贯通;9号煤层斜长200 m,工作面割煤回采引起导水裂隙带发育高度约为144.95 m,对8号煤层导水裂隙带发育高度影响不明显,对4+5号煤层导水裂隙带发育高度造成一定影响。对复杂开采条件下顶板导水裂隙带发育高度的研究,对指导矿井安全生产,防治矿井水害有着重要的现实意义。

海湾煤矿“两带”发育高度数值模拟计算

【目的】研究海湾煤矿42211工作面顶板垮落带及导水裂隙带的发育规律,探查其对工作面回采的影响范围。【方法】在经验公式推导计算的基础上,运用FLAC3D数值模拟软件,模拟不同推进距离下垂直应力分布和拉应力场分布下的覆岩“两带”高度变化规律。【结果】通过FLAC3D数值模拟得出42211工作面的“两带”发育高度。【结论】数值模拟结果和经验公式的计算结果接近,研究成果可以为此类工作面实测“两带”发育高度提供参考。

矿井煤层综放开采导水裂隙带发育高度研究

针对马道头煤业存在煤层开采导水裂隙带与地下含水层连通,突水事故风险高的问题,该矿进行了导水裂隙带发育高度预测研究。分别采用经验公式计算法、关键层理论分析法、数值模拟法预测3号煤层8404采区的导水裂隙带高度为183~200 m。为验证理论预测的准确性,进行现场两个钻孔冲洗液漏失量、岩芯完整性实测,确定导水裂隙带发育高度为196~216 m,证明了理论分析法的准确性和实用性。

采煤工作面覆岩“两带”发育高度探测研究

煤层开采后,覆岩发生变形、移动和破坏并形成“两带”(垮落带、导水裂缝带)。当“两带”沟通上部含水层时,将使沟通的含水层间发生密切的水力联系,对煤矿的开采造成较大影响。该文以宁夏银星一井111211工作面为研究对象,通过钻探取芯、钻孔冲洗液消耗量观测、钻孔彩色电视影像实测及采用现行规范公式计算验证等手段和方法,研究十二煤层采空条件下覆岩的变形及破坏规律,确定十二煤层“两带”发育高度。研究结果表明,十二煤层采空后的导水裂缝带高度为53.35 m,裂采比15.69∶1。垮落带高度为12.79 m,垮采比3.76∶1。探测研究成果,对采掘工作面充水水源的辨识、上覆含水层对工作面充水影响的评估、防隔水煤(岩)柱设计及采煤工作面顶板水患灾害防治提供依据和指导,实现水体下安全生产,提高煤矿生产能力和安全生产管理水平有着重要的意义。

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。

近年来煤矿采动覆岩导水裂隙带的发育高度的研究进展

20世纪以来,中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,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。

突水溃沙通道分区及发育高度研究

根据浅埋煤层不同基岩厚度所面临的突水溃沙灾害威胁程度差异,须对不同溃沙通道类型进行科学划分,并提出突水溃沙灾害配套的专有名词,为制定针对性的灾害防治措施提供可靠的理论依据。鉴于导水裂缝带是从顶板水害防治角度提出的概念,对于新时期条件下的水砂溃涌灾害问题已经无法适用,因此必须寻求一种基于水砂溃涌灾害防治要求的新概念,通过对其发育规律及高度的研究,为揭示顶板突水溃沙机理奠定基础。据此,通过相似模拟分析了浅埋煤层覆岩破坏特征,将浅埋煤层开采后的覆岩发育形态自上而下划分为网络性裂缝带和冒落性裂缝带,自外向内划分为贯通性裂缝区和方向性裂缝区,即竖"两带"、横"两区",并从防治突水溃沙灾害角度出发,提出了导水沙裂缝带的概念;同时依据物理模拟实验结果建立了"导水沙拱"力学模型,运用结构力学、岩体力学和散体力学对导水沙裂缝带高度进行了理论推导,在得出4个解后,将涉及到的各参数取值区间代入到4个解中,最终确定导水沙裂缝带高度计算公式并,该成果为突水溃沙灾害防治体系提供了一定的理论依据,有效指导该类灾害的防治工作。

双山煤矿开采导水裂隙带发育高度预测及影响分析

结合双山井田综采放顶煤条件下导水裂隙带发育高度值预测,依据唐山分院公式(软弱岩层),计算全井田导水裂隙带发育高度最大值和柳巷河河道沿线以下煤层采用只割不放的保护性开采方式时最大值。将理论计算和周边已成井田现状调研相结合进行分析,结果表明,双山井田开采后导水裂隙带发育导通地表含水层,造成地表水通过裂隙带涌入井下的可能性较小。

巨厚煤层分层开采导水裂缝带发育高度研究

根据孟加拉国巴拉普利亚煤矿1210工作面的实测资料,利用UDEC数值模拟软件,单层开采5 m情况时,模拟计算首分层~六分层开采后覆岩最大导水裂缝带的高度;单层开采10 m情况时,模拟计算首分层~三分层开采后覆岩最大导水裂缝带的高度。通过与经验公式计算结果进行分析对比,给出了硬顶板条件下分层开采导水裂缝带高度发育的计算公式。

深部突出煤层采动断裂带发育高度确定研究

采用高位定向长钻孔抽采瓦斯技术代替高抽巷抽采采动卸压瓦斯不仅能够大幅缩减岩石巷道掘进量,有效缓解矿井采掘接替紧张局面,而且瓦斯治理效果显著,但高位定向长钻孔抽采瓦斯技术在实际应用中经常会出现因采动覆岩“三带”发育高度范围确定失准,定向长钻孔布置层位过高或过低导致应用效果不佳的问题。针对该问题,以河南平顶山天安煤业股份有限公司八矿己_(15)−15050工作面为研究背景,采用经验公式法和数值模拟实验法确定该工作面煤层采动断裂带发育高度,得到了垮落带最大发育高度为13.2 m,断裂带最大发育高度为48 m。利用千米定向钻机在己_(15)−15050工作面施工高位定向长钻孔对所得的断裂带发育高度进行验证,结果表明:距煤层顶板20 m处上覆岩层岩性较为破碎,断裂带高浓度瓦斯区在距顶板23 m以上;当己_(15)−15050工作面推进至105 m时,高位定向长钻孔与采空区断裂带已充分沟通;己_(15)−15050工作面上隅角及回风流瓦斯均保持在0.47%,且高位定向长钻孔单孔最大瓦斯抽采体积分数达13.2%,日抽采纯量保持在3~4 m^(3)/min,配风量按2500 m^(3)/min计算,高位定向长钻孔抽采瓦斯量可达风排瓦斯量的25.5%~34.0%,期间未出现瓦斯超限,高位定向长钻孔布置在当前层位内能够成功治理上隅角和回风流瓦斯,验证了综合2种方法确定断裂带发育高度的正确性。

综采工作面覆岩导水裂隙带发育高度研究

为研究综采工作面覆岩导水裂隙带发育高度,以霄云煤矿1314工作面为研究背景,采用工程地质调查、理论分析、数值模拟、现场实测等手段进行了研究,研究结果表明:1314工作面上覆岩层为“中硬”岩层,理论分析、数值模拟、现场实测获得的导水裂隙带发育高度较一致,为保证较高安全系数,取实测最大值作为最终结果,即导水裂隙带发育高度为39.5 m,裂采比为11.29,以裂采比11.29作为基础参数指导地质概况类似的工作面导水裂隙带高度预测分析是较合适的。

导水裂隙带发育高度预测的PCA-GA-Elman优化模型

针对矿井水害防治中导水裂隙带发育高度难以准确预测的问题,结合煤矿生产实际和工程地质理论,选取采深s、硬岩岩性比例系数b、采高(煤层厚度)M、工作面斜长l、顶板单轴抗压强度为主要影响因素,运用灰色关联分析法(GRA)分析各主要影响因素与导水裂隙带发育高度的相关性,并将主成分分析(PCA)、遗传算法(GA)和优化的Elman神经网络相结合,建立导水裂隙带发育高度预测的PCA-GA-Elman优化模型。结果表明:PCA-GA-Elman优化模型能有效消除因素间的相互影响,并能优化初始权值和阈值,使导水裂隙带发育高度预测更加准确。与PCA-Elman和PCA-BP预测模型相比,PCA-GA-Elman优化模型预测的导水裂隙带发育高度相对误差仅为-6.34%~0.18%。

基于微震监测的顶板导水裂隙带发育高度研究

煤层顶板导水裂隙带发育高度作为矿井的基础参数,对矿井灾害防治具有重要意义,以古汉山矿1604放顶煤工作面为研究背景,分别采用微震监测和数值模拟等手段对顶板导水裂隙带的发育高度进行研究,通过对微震系统台网布置方式进行误差分析,围绕工作面构建了三巷空间布置的微震台网,对监测结果分析表明:工作面直接顶、老顶的破坏程度远大于其上覆岩层,顶板的连续破坏区域整体呈"钝三角形",导水裂隙带的发育高度约为75m。通过数值模拟计算得出1604工作面顶板导水裂隙带发育高度约为71m,与基于微震监测分析的结果基本吻合,为类似工作面的导水裂隙带探测提供借鉴和参考。

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17.2m,导水裂隙带最大发育高度为96.3 m.

并行电法探测煤层顶板“两带”发育高度

在充分分析高庄煤矿地质资料的基础上,采用并行电法对煤层顶板岩层破裂过程进行现场监测,分析垮落带和导水断裂带的动态发育规律。分别采用孔内视电阻率法、直流电法进行超前探测、电极电流比值法进行反演解译,并将反演结果与“三下”开采规范经验公式计算结果进行对比。结果表明:高庄煤矿3;303工作面顶板垮落带发育高度为20 m,垮采比为3.7;导水断裂带高度为54 m,裂采比为10.2;采动应力超前影响距离最大为48.6 m;现场实测结果与计算结果基本一致,动态监测反演结果真实可靠。将孔内视电阻率法和直流电法超前探测相结合,有效解决了松散层不易成孔的难题,为煤层顶板垮落带、导水断裂带发育高度监测提供了一种新方法。

煤矿导水裂隙带发育高度观测研究

煤矿主要涌水水源来自于顶板,因此研究顶板导水裂隙带的发育高度和相关影响因素对矿井防止涌水有重要作用,以察哈素矿为研究对象,通过实验和施工,计算出冒裂带合理高度,并且得出单位进尺漏失量同单位时间漏失量变化趋势一致的结论,在今后的安全设计和生产中,为了保证煤矿的安全生产,导水裂隙比均采用最大值109.2 m且合理的观测方案必须以最大高度及形态预计准确为前提。剪切与土岩分界面顺层滑动形成的组合滑动模式,为边坡失稳的预防和治理提供了科学的依据。

大采高综采覆岩两带发育高度特征研究

覆岩两带发育高度是矿井水害防治和实施保水采煤的一个基本参数。为揭示西部宁东煤炭基地大采高综采覆岩移动破坏特征,以红柳煤矿1121综采面为研究对象,采用钻探、数值模拟和综合分析相结合的方法研究覆岩两带发育高度及其破坏特征。结果表明:1121综采面开采后覆岩两带发育高度为81.66m,裂采比15.47,垮落带高度为42.76m,垮采比8.10;综采面回采过程中,上覆岩层主要发生剪切和拉张塑性破坏,分别对应压应力释放和拉应力释放过程;压应力主要集中在工作面切眼和回采前方的煤壁处,拉应力主要集中在采空区上方;覆岩两带发育可划分为孕育、发育、缓增、突增和稳定5个阶段,发育稳定后整体呈现稍倾斜的“马鞍型”且发育高度与开采距离之间满足正相关的指数关系。

煤层顶板导水裂缝带发育高度探测研究——以黑龙江省双鸭山双阳煤矿为例

煤层顶板导水裂缝带发育高度是煤矿设计部门在留设防、隔水煤柱时必须考虑的一个重要参数,对煤矿水体下采煤、顶板防治水具有重要意义。基于双阳煤矿水文地质补充勘探项目,在8#煤层采空区上方施工两个地面钻孔,采用地面钻孔钻井液漏失量实测法、钻孔电视摄像技术及传统经验公式法相结合的方法,综合确定8#煤层顶板导水裂缝带发育高度为43.7~45.7m,为地质条件相似矿区在合理确定开采上限、留设防（隔）水煤柱等问题提供方法和数据支持。