富水覆岩特厚煤层综放开采相似材料模拟研究

为研究综放工作面在不同采高情况下富水覆岩破坏特征,以胡家河矿首采401101工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验的方法,通过三次不同采高(10m、8m、6m)的实验,研究当工作面推进到180m时上覆岩层在不同采高下的破坏状况,导水裂隙带高度能否到达含水层。在此基础上,分析了采动岩体的周期破断和裂隙发展过程,以及支承压力分布的变化。结论可以为胡家河矿首采面提供可靠的采高参照,以避免发生大范围的顶板透水灾害。

基于FLAC的导水断裂带分布规律模拟研究

为了掌握煤层开采后上覆岩体导水断裂带的分布规律,采用FLAC有限差分程序分析不同开采宽度采空区上方应力变化。根据摩尔-库仑准则,以开采上边界起到模型单元应力状态屈服区的最高点处的距离作为导水断裂带的高度。对某矿首采工作面建立FLAC模型,模拟不同采宽条件下导水裂缝分布,结果表明:随着工作面的推进,导水断裂带先呈扁平拱形,后呈马鞍形;导水断裂带高度初期随工作面宽度增大而增大,当工作面宽度大于一临界值后不再增加;所模拟导水断裂带高度与实测吻合。回归分析表明,在相同采厚条件下,导水断裂带高度与开采宽度呈二次函数关系。

采动断层活化引发突水机理研究

文章以山东省兖州煤田星村井田为研究背景,采用相似材料模拟试验的手段,进行采动断层活化突水的观测与分析,探索突水发生的根本原因——断层两盘的相对位移(断层活化)导致煤层顶底板突水,主要从地层沉降变化情况、煤层顶板岩层导水裂隙带高度变化情况等方面分析了断层活化突水的可能性。采动后断层活化的相似材料模拟试验有助于优化断层防水煤柱的留设宽度、制定合理的开采方案,提高生产效率,避免矿井突水事故的发生。

近水平煤层综放开采导水裂隙带高度研究

为了研究近水平煤层综放开采导水裂隙带的高度,利用材料力学导水裂隙的形成机制进行研究,结合理论计算、离散元数值模拟软件UDEC和现场观测三种方法对同忻矿8100工作面导水裂隙分布范围进行计算,结果表明:岩层下沉量的协调性和岩层跨距是裂隙通道形成的决定性因素;分层开采导水裂隙带经验公式不适用于综放开采,而数值模拟是一种有效的计算综放开采导水裂隙带高度的方法。

综放开采条件下上覆岩层“两带”发育高度预计经验公式的确定

目前从《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中可以查阅到适用于薄煤层及中厚煤层分层开采的"两带"高度预计经验公式,尚无综放开采条件下的相关公式可供参考。通过对国内多个综放工作面实测"两带"高度统计数据的搜集和研究,归纳出了中硬或软弱覆岩条件下综放工作面"两带"高度预计的经验公式,并进行了线性关系的显著性检验和可靠性分析,公式的适用性已在现场得到了验证。

五沟煤矿第四含水层下合理回采上限分析

五沟煤矿10煤的开采受上覆含水层的制约,尤其是第四含水层严重威胁了矿井的安全开采。为了确定五沟煤矿四含水层下合理回采上限,在确保安全的前提下尽可能多的解放呆滞煤量,文章以1011工作面为例,通过理论计算和RFPA数值模拟相结合的研究方法对五沟煤矿合理回采上限进行分析。研究结果表明1011工作面煤层开采导水裂隙带高度为52.84m,最终确定工作面的合理回采上限为-300m。

水体下特厚煤层分层综放开采技术研究

在分析华亭矿区陈家沟煤矿开采、地形等条件的基础上,选择井下仰深孔高压输水、内置式输气、双端封堵、均压测漏设备,进行陈家沟煤矿分层综放开采工作面3201、3202覆岩导水裂隙带高度观测,观测的最大裂采比为11.39;结合数值模拟分析和地表裂缝观测成果,分析给出适合陈家沟煤矿特厚煤层分层综放开采条件下的河下开采安全煤岩柱厚度计算公式。研究成果为华亭矿区水体下安全开采提供了可靠的依据。

水下采煤覆岩裂隙扩展判断方法及其应用

工作面突水是影响水体下煤层安全开采的主要隐患,而上覆岩层导水裂缝带发育是引起工作面突水的基本路径。基于裂隙萌生发育的形态分析,将导水裂隙带划分为两种类型,一是原生裂隙的张开或滑动,二是新生裂隙向完整结构的扩展;而且,在工程荷载作用下卸荷裂隙的萌生和扩展具有优势定向性特征。考虑开采煤层覆岩裂隙的分布特征,基于格里菲斯摩尔-库伦准则建立了裂隙扩展的分析模型和判断方法。借助FISH语言,将扩展模型耦合入离散元软件UDEC中,并用其模拟水体下煤层开采过程,分析在工作面推进过程中上覆岩层内裂隙带萌生演化特征。分析了工作面突涌水机理,得出了水下采煤工作面覆岩导水裂隙带高度的确定方法。并结合导水裂隙带高度现场观测实践进行了工程验证。

富水厚砂层下二分层综采导水裂隙带探测研究

针对富水厚砂层下分层开采问题,在分析矿井具体地质条件与开采条件基础上,采用地面钻孔冲洗液漏失量观测法对分层综采覆岩破坏高度进行了现场探测,确定了导水裂隙带发育高度,判定了矿井的覆岩破坏规律,为矿井水体下安全开采提供了参考依据。

水体下厚天然焦崩落法开采可行性研究

目前对于水体下长壁开采的理论和安全评价机制已近成熟,但对于崩落法采煤上覆岩层的破坏规律还缺乏研究,文章以山东枣庄矿区3#煤中厚天然焦开采试采区为背景,通过理论分析和数值模拟方法,研究了大面积厚层天然焦崩落法开采顶板突然破坏导致的覆岩破坏特征和发育高度,为水体下崩落法采煤提供了理论依据和安全保障。

综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度研究

为防治顶板水、防水煤柱留设而需合理确定顶板"三带"高度。以西山镇城底矿8煤为研究对象,采用井下仰孔注水测渗漏法和瞬变电磁法实测导水裂缝带高度,运用FLAC3D软件对上覆岩层的冒落、岩移规律进行了数值模拟。结果表明:数值模拟与现场实测得到的导水裂缝带基本一致,综合确定导水裂缝带高57.58 m,其中冒落带高16.32 m,裂缝带高41.26 m,说明《煤矿安全规程》中有关导水裂缝带统计经验公式不适用于中厚煤层综采一次采全高开采条件。

崔木煤矿顶板离层水防治技术

为解决崔木煤矿煤层顶板高位离层水体突水灾害问题,通过分析涌突水规律,采用数值计算对煤层顶板涌突水与水位联动机制、离层发育位置和覆岩导水裂隙带发育高度进行了研究,并提出了防治离层水水害的方法。研究结果表明:洛河组水位变化与井下涌突水有较强的关联性;顶板离层发育位置和导水裂隙带高度揭示了在洛河组底部将发育有离层空间并充水;在以往研究结果基础上,采取井下探放水钻孔对离层水进行疏放是防治离层水水害的有效措施,该措施使该矿21303工作面回采期间最大涌水量控制在30 m3/h以下,同时为我国西部侏罗系煤炭资源开发时综放开采顶板离层水防治水设计提供对策。

漳村煤矿开采对浅表含水层影响研究

在分析漳村煤矿地质采矿条件的基础上,利用理论分析和数值模拟计算的方法,综合分析了采动导水裂缝带的发育高度,并通过现场勘查,分析了地表沉陷裂缝发育特征。研究结果表明:工农业用水量大、奥灰含水层水位下降和小煤矿的浅层开采是造成矿区浅表含水层水位下降、水量减少的主要原因,而非漳村煤矿采动产生的导水裂隙及地表裂隙导通浅表含水层失水所致。

基于EH-4大地电磁法探测导水裂缝带发育高度

在导水裂缝带发育高度探测研究上,针对传统观测技术工程量大、观测期长等问题,在分析传统观测技术及其适用条件基础上,研究采用地面物探技术EH-4大地电磁法,通过探测地下岩层视电阻率及其变化,较快捷地测定了泰安煤矿6103工作面开采覆岩视电阻率变化特征,确定了该工作面导水裂缝带最大发育高度为63.4 m,马鞍形平底高度为58.9 m。实践证明采用EH-4大地电磁法能有效探测煤层采后导水裂缝带发育形态及其发育高度。

萨拉乌苏组含水层对杭来湾井田煤层开采影响性分析

论文介绍了杭来湾井田内萨拉乌苏组含水层赋存特征,并利用经验公式计算了3号煤层导水裂隙带,通过数值模拟方法,对萨拉乌苏组含水层流场及水位变化情况进行了预测,结果表明,3号煤层导水裂隙带可能沟通萨拉乌苏组含水层区域,为煤矿防治水工作提供了理论依据。

大水头煤矿电厂灰渣库水体下综放开采的可行性研究

基于大水头煤矿西三采区煤层赋存条件、综放开采技术条件和地面电厂贮渣库水体条件,利用我国煤矿放顶煤开采条件下的导水裂缝带观测成果,采用工程类比的方法,计算了西三采区放顶煤开采后导水裂缝带高度、保护层厚度、保护层与煤厚之比,分析了覆岩的隔水性,预计了坝体变形,论证了灰渣库水体下综放开采的可行性和安全性,研究认为灰渣库下方综放开采是安全的。

西沟煤矿主要隐蔽致灾地质因素分析

隐蔽致灾地质因素对煤矿安全生产危害极大。在综合分析以往勘查成果的基础上,结合矿井建设过程中所获得的各类地质资料,通过对矿井隐蔽致灾地质因素的分析研究,推断西沟煤矿主要隐蔽致灾地质因素是封闭不良钻孔、隐伏构造、导水裂缝带、地下含水体、瓦斯等,符合矿井实际,为矿井安全开采提供了依据。

偃龙矿区三软煤层水体下采煤技术研究

根据典型的三软不稳定煤层煤矿的采区地质采矿资料及地表移动观测资料,对三软不稳定煤层开采在水库水体下的影响程度进行了准确的预测和评价,并对三软不稳定煤层开采引起的地表移动和变形进行了预测。结合有限元数值模拟研究和分析,对水库水体下三软不稳定煤层开采安全性进行深度剖析,确保水库水体下及堤坝的安全有效运行。对采矿区域的覆岩隔水安全性、裂缝发育影响、堤坝沉降影响等进行了技术研究,同时,对水库水体下三软不稳定煤层开采安全性进行深入、系统性的技术性研究。研究对于促进煤炭资源的解放,缓解矿山置换的迫切形势,防止和减轻开采造成的损害,保护水库、大坝等地表结构具有重要的理论和现实意义。

煤矿井下水流裂缝带发育扩展情况探测

煤矿井下水流裂缝带的发育及扩展对安全回采起着至关重要的作用。以袁大滩煤矿为例,为了达到在采煤的同时保护地下水系统的目标,施工了3个探测钻孔,利用钻孔冲洗流体消耗量判别采煤工作面水流裂缝带发育扩展情况。结果表明,2号煤层裂缝带长度在104.36~110.37 m,采高为3.2 m时,裂采比为32.61~34.49 m。水流裂缝带顶部在直罗组地层范围内,距离白垩系地层底部151~157 m,距离第四系萨拉乌苏组地层底部189~195 m。采动未对白垩系含水层、萨拉乌苏组含水层造成扰动与损害。应加强对裂缝带发育扩展范围内的直罗组地层水防治工作。

赵城水库下煤炭开采安全性研究

针对永华能源一矿水库下采煤,不但要确保井下安全生产,而且还要保证水库的正常运行运用。首先对该矿22采区赵城水库下压煤工作面回采后上覆岩层破坏高度的分析;然后以采动可能引起的堤体变形破坏、坝体裂缝、动态移动变形这3个方面分析水库下压煤开采对水库安全的影响。结果表明:水库范围内各计算点的导水裂隙带未波及到赵城水库水体,赵城水库下采煤对于井下安全生产是安全的;通过对坝体的移动和变形预计,22采区各工作面回采不会对坝体产生变形破坏;然后计算得出水库下采煤可能引起堤坝裂缝,提出了相应的处理方法。最后针对该采区的地质和采矿条件,提出了工作面合理的回采速度。