收缩开采期封闭不良钻孔的涌水量预测研究

基于有限厚度的承压非完整井理论,对某矿收缩开采阶段中封闭不良防尘取水孔的涌水量预测进行了讨论。由于多数衰老矿井充水含水层的基础水文地质参数较难准确获得,因此难以准确预计其涌水量。通过分析该矿封闭不良的防尘取水孔相关资料,选择合理参数拟试算水位降深,并以此为依据,进行了基于不同渗透系数下的不同水位降深条件工作面回采过程钻孔涌水量预测。

特大值处理对频率计算结果影响分析

为研究特大值处理对频率计算结果的影响,通过对官寨水文站实测资料进行频率计算,对其中一次较大洪水的考虑,采用了不同方法进行处理,再运用皮尔逊Ⅲ型曲线进行配线,得到设计频率下的设计洪水值,并对所得结果进行对比分析,以说明较大洪水视为特大洪水与否对工程设计的影响,从而给水文工程设计者提供较为合理的建议。

地面沉降研究概况

系统介绍了地面沉降的研究概况，包括地面沉降目前比较统一的概念、原因机理以及国内外采取的对策，简要介绍了地面沉降研究的进展。

基于钻孔电视的西曲煤矿12401采场“两带”高度研究

通过理论计算和钻孔电视相结合的方法确定了西曲煤矿12401采场"两带"高度,并得到了裂隙产状及其分布规律。研究表明,12401采场垮落带高度约为10.7 m,导水裂隙带高度约为47.9 m;钻孔内节理裂隙主要分布在NW、SE方向上,裂隙产状以缓倾角为主,缓倾角裂隙占到了所统计的61%左右;隙宽主要分布在0~50 mm,其中10~20 mm隙宽占到了所统计隙宽47%左右。研究结果加深了"两带"分布及其对应裂隙产状规律的认识。

煤层重复采动条件下覆岩移动规律数值模拟研究

对西曲矿2+3号煤层和8号煤层重复采动条件下覆岩移动规律进行研究,建立了UDEC数值计算模型,模拟分析了12401采场与18401采场采动过程中上覆岩层的覆岩移动特征、应力及其演化规律等,得出应力叠加影响下的下部煤层采动对上部已采煤层覆岩的二次扰动以及上部已采煤层原有“两带”高度二次发育定量分析。研究结果表明,2+3号煤的采动,改变了原有8号煤空间的应力分布状态,使得8号煤部分空间处于应力卸压区内,当8号煤开采时,其工作面附近受到2次应力扰动和卸压破坏,工作面顶板来压强度更大,覆岩采空区应力集中系数更大。煤层重复采动影响下,18401采场的导水裂隙带同上覆12401采场采空区贯通,使得12401采场垮落带由11 m增至22 m,导水裂隙带由47 m二次发育至58 m,垮落带占导水裂隙带比例由23.4%增至37.9%。

一种具有时空特征的工作面涌水量预测新方法

以预测未采工作面的涌水量为目的首次将涌水量预测中具有时间特征的灰色理论GM(1,1)模型和具有空间特征的水文地质比拟法有机结合起来,提出一种具有时间空间特征的计算方法——GM(1,1)-水文地质比拟法,并对未采工作面进行涌水量预测,预测结果为1 371.4m3/h。采用解析法预测的该工作面涌水量值为1 369 m3/h,二者相对误差为0.175%。所提出的计算方法能够用于未采工作面的涌水量预测,为未采工作面设计临时水仓的大小以及确定排水能力提供一种新方法。

山西省老空水害类型及主要特征分析

针对山西省煤矿老空层数多、面积广、积水量大,老空水害事故易发多发的现实背景,在总结45起典型老空水害案例的基础上,系统研究了山西省老空水害空间分布、事故特点、老空水害类型与防治对策。结果表明:超层越界与盲目采掘是老空水害事故的重要诱因,其透水地点、老空相对位置和老空类型分别以掘进工作面、同层、老巷为主,空间分布上"大分散、小集中";以采掘区域与老空相对位置关系为依据可将老空水害划分为同层老空积水型、顶板老空积水型、底板老空积水型和防水隔离设施型等4大类,基于积水老空类型和导水通道形成机理可进一步划分为12个亚类,提出了各类老空水害的水文地质结构模式,并给出了相应的防治对策。在查明积水老空的前提下,浸水和重复采动下煤柱流变损伤及失稳、底板变形破坏、防水隔离设施与围岩稳定性、层间主关键层稳定性等是老空水害防治的关键问题。

山区多煤层重复采动下地表变形特征

西山煤田开采逐步向深部延伸,重复采动下应力对围岩的切割作用不断加重,在山区采动滑坡作用下地表变形加剧、产生大量地裂缝且存在形成地表水下渗通道的可能。以西曲矿18401工作面为研究对象,综合应用集InSAR动态观测、地表勘察、微震监测和数值模拟为一体的地表变形监测与分析体系,探讨山区多煤层下行开采地表变形特征。研究结果表明:18401工作面推进80~90 m过程中关键层发生破断,致使地表开始发生明显的沉降,煤层重复采动引起的地表移动活跃期为2~3个月,长于单煤层开采地表移动活跃期,终采后地表达到充分沉降的滞后周期为6~9个月;采场上覆陡坡处的地表沉降和地裂缝发育程度皆大于平缓处,陡坡处附近地表发生大范围拉伸破坏,形成台阶裂缝,采动滑坡作用下台阶裂缝高度增加了10.67%,但相比于地形作用,煤层重复采动对地表变形仍占据着主导作用;形成山区地形与煤层重复采动作用下的地表塌陷分区,研究结果可为西山矿区类似矿井地表塌陷预防及生态环境治理工作提供科学指导与借鉴经验。