断层防水煤柱留设计算研究综述

【目的】留设科学合理的断层防水煤柱可以在提高资源利用率的前提下,有效防止断层煤层开采过程中突水事故发生,因此对断层防水煤柱宽度的计算方法进行分类综述具有理论意义。【方法】通过对断层防水煤柱宽度计算方法进行横向对比和纵向总结,分析了各类计算方法的特点,并对其发展方向提出了展望。【结果】断层防水煤柱宽度计算方法主要有理论计算、数值模拟、相似材料模拟等,应针对具体情况选择合适的计算方法。【结论】在实际运用中,影响断层防水煤柱宽度的因素复杂且多样,必要时可采取综合的计算方法。

断裂带岩体工程地质力学特征及其对断层防水煤柱留设的影响

对F3,F4断层带水文地质、工程地质特征进行了系统测试研究,并结合钻探、物探资料,对F3,F4断层进行了导水和含水性分析,得出了F3,F4断层为不导水、不含水断层.分别利用相似材料模拟和数值模拟技术对F3,F4断层间块段不同水平留设断层防水煤柱开采进行了模拟,得出了不同地质条件下煤层顶、底板的采动效应;根据F3,F4断层带水文地质、工程地质特征及模拟结果,对F3,F4断层防水煤柱进行了重新留设,减小煤柱压煤量23万t.

断层防水煤(岩)柱安全宽度的计算与评价

针对如何确定导水断层附近的防水煤(岩)柱宽度是困扰煤炭开采的问题,以开滦集团荆各庄矿3092工作面为例,综合运用经验公式、数值模拟和原位探测来确定其断层防水煤(岩)柱的安全宽度,最终得出了符合实际的且小于原留设宽度的断层防水煤(岩)柱安全宽度,为该矿节约了可采储量,延长了矿井服务年限,具有显著的社会和经济效益;同时该法为本矿及相似矿井以后处理类似问题提供了参考,具有较高理论和现实意义。

断层防水煤柱设计的可靠度方法

将极限设计思想的可靠度方法引入到断层防水煤柱的可靠度设计中 ,提出了断层防水煤柱临界值的概念和确定原则 ,并结合实例提出了断层防水煤柱设计的可靠度方法的思路和步骤。

断层防水煤柱可靠度分析

为了合理设计防水煤岩柱的宽度 ,使用了可靠度分析的“JC”方法 ,分析了水压力、煤层抗张强度及突水系数的不确定性 ,建立了防水煤柱可靠度分析的极限状态方程。并计算了与防水煤柱有关的可靠度指标、失效概率和安全系数。参考其它事故的死亡率 ,防水煤柱的失效概率为 1× 10 -5～ 1× 10

断层防水矿柱合理留设数值模拟分析与评价

根据某磁铁矿床Ⅰ~#矿体的水文地质特征和采矿方法,基于流-固耦合原理,利用Phase2软件建立了数值模型,分析研究了防水矿柱厚度对局部地下水渗流场的影响以及断层、围岩变形和破坏特征,并结合经验公式法得出了Ⅰ~#矿体合理的断层防水矿柱厚度。结果表明,对于Ⅰ~#矿体数值模拟建议留设的防水矿柱厚度为15~20 m,经验公式计算的防水矿柱留设厚度为16.59 m,综合考虑,Ⅰ~#矿体在目前地下水位条件下的断层防水矿柱厚度为17 m。

我国矿井断层防水煤(岩)柱留设研究现状与展望

我国煤矿底板突水事故中断层水害占绝大部分,断层防水煤(岩)柱留设是预防断层水害的主要手段,关系到煤矿的安全、高效生产。留设合理的断层防水煤(岩)柱宽度不仅可以防止地下水通过断层涌入矿井,还可以服务煤炭资源的合理、安全开采。断层防水煤(岩)柱宽度留设涉及到许多因素,也是许多学者和工程技术人员研究的重点之一。截止到目前已有多种研究方法与手段得到了应用,主要包括理论计算、多元回归分析、BP和RBF、相似模拟、数值模拟等,针对不同断层条件下的煤(岩)柱留设问题进行了具体研究。在此基础上对断层煤(岩)柱留设研究现状进行总结,指出其存在的问题并展望了今后研究的技术与方法及发展前景。

断层防水煤柱最佳尺寸计算的探讨

本文以煤柱的压煤量为目标函数,断层面的剪切强度和底板岩石的允许破坏深度为约束条件,建立了求解防水煤柱最佳尺寸的数学模型,可以求得防水煤柱的合理尺寸。

断层防水煤柱的应力分析及留设宽度设计

根据某煤矿的实际地质情况和开采工艺,从应力分析角度结合LMBP神经网络评价模型和数值模拟,对防水煤柱留设宽度进行分析,并将综合模拟结果应用于开采生产中。实践证明:防水煤柱合理的留设宽度为25m,比设计宽度缩小了20m,由此多回收大量的煤炭资源。

断层防水煤柱留设的技术研究

通过经验公式计算、FLAC-3D数值模拟,确定了3煤开采期间断层防水煤柱留设宽度,确保了矿井安全生产。

义桥煤矿3305工作面断层防水煤柱安全评价

根据3305工作面与断层的赋存状态,利用FLAC^(3D)建立三维数值模型,基于采空覆岩“三场”演化规律数值结果,得到3305工作面停采线位置与YF20断层面间的距离不小于120 m,与现场实际留设YF20断层保护煤柱宽度相符合,说明数值模拟结果比较符合工程实践,实现了工作面断层防水煤柱安全评价。

安盛欣煤业9105工作面断层防水方案研究

为了有效防止安盛欣煤业9105工作面出现水灾事故,本文针对该工作面防水措施进行研究,对地质断层防水采取了留设防水煤柱措施,充分考虑预留煤柱宽度影响因素,以合理煤柱宽度实现防突水的目标,对9105工作面出现断层出水点采用“迎水墙+注浆隔水体+背水墙”的技术方案实现了密闭防水效果。

采区留设断层防水煤柱的方法与留设宽度分析

留设断层防水煤柱是防止采区出现突水事故的有效方法,结合防水煤柱合理留设的原则,分析了采区留设断层防水煤柱的影响因素,为今后的断层防水煤柱留设提供了借鉴。

煤矿工作面断层防水方案优化设计

针对四台矿8号煤层在回采过程中,底板隔水层破坏,断层破碎带出现的突水事故,提出一种新的断层防水治理方案,根据工作面的实际水文地质情况,确定防水煤柱留设的合理宽度,采用阻渗注浆加固防水方案,设计注浆加固相关参数,最后在8号煤层上进行注浆加固试验,结果表明:在注浆孔施工过程中,工作面的最大涌水量为80 m3/h,进行阻渗注浆加固后,工作面的最大涌水量只有18 m3/h,说明阻渗注浆加固大大降低了巷道底板突水事故,确保了矿井的安全生产。

断层防水或安全保护煤柱合理留设的分析计算方法

根据断层的地质和水文地质条件,在全面考虑影响断层防水中安全保护,煤柱尺寸等因素的前提下,建立了不同的岩石力学模型。应用岩石力学有限元理论(弹塑性)反复解算不同煤柱尺寸情况下的围岩应力及其变化,进而采用(无拉应力分析原理)分析研究在变化的应力状态下煤岩层的稳定性。在此基础上,确定出最佳的断层防水煤柱或安全保护尺寸。

综放回采巷道断层防水煤柱留设优化研究

针对综放回采巷道留设较大断层防水煤柱严重影响工作面生产系统布置,降低煤炭采出率的问题进行了断层防水煤柱留设优化研究。以义桥煤矿YF20-3断层防水煤柱留设优化为研究实例,采用钻探、巷探确定断层即不含水也不导水;通过理论计算,得到断层煤柱的最小留设宽度为47 m;采用灰色关联分析法和LMBP神经网络建立综合集成评价模型对断层煤柱的可靠性进行评价,当煤柱宽度不小于10 m时安全可靠;利用FLAC3D软件分析了断层煤柱在工作面推进过程中的应力及破坏规律,对评价模型的评价结果进行了验证。最终确定YF20-3断层煤柱的留设宽度优化为10 m。在13下04工作面开采过程中断层煤柱没有发生大规模破坏,顺槽运行良好。

基于断层带岩体水文工程地质特性的断层防水煤柱留设研究

本文以岩体工程地质力学理论为指导，通过对任楼煤矿F3断层带岩体工程地质及水文地质特征的试验研究，建立了断层带岩体工程地质力学模型，采用理论分析、现场测试、数值模拟和相似材料模拟等手段，分析研究了不同断层带特征留设煤柱开采过程中，断层带岩体的采动效应。并结合矿区实际条件，进行了断层防水煤柱的合理留设，为煤矿高产高效安全生产提供了科学保障。

断层影响下底板突水通道研究

基于岩体极限平衡理论,综合考虑断层本身性质和矿山压力中应力降低区的作用,解得底板隔水层的极限水压解析式,推导出底板突水力学判据,结合华泰煤矿7502工作面,解得底板隔水层的极限水压大于实际承压水水压,底板隔水层中没有形成突水通道;基于FLAC3D流固耦合理论,建立了断层影响下煤层开采的数值模型,得出断层带中的承压水导升高度(8m)较正常岩层(6m)高,断层影响下底板岩体应力呈非对称分布,断层附近的底板采动破坏深度(24m)大于未受断层影响的底板破坏深度(20m),底板破坏区与断层导通,承压水通过断层进入破坏区,形成突水通道,发生底板突水。结果表明:断层影响下的底板突水,往往不是底板隔水层破坏导致,而是承压水通过断层进入采动破坏区所致。

采动诱发断层活化导水试验研究

华北地区深部开采矿井,高地应力作用下煤层采动诱发断层活化引起的承压水突涌是矿井水害的主要形式之一,借助相似材料模拟试验台,通过自主设计的试验装置和试验方法,以五沟煤矿F13断层为工程背景,研究承压水上煤层开采的覆岩运动破坏形态、底板裂隙发育扩展特征、断层带应力和结构演化规律,再现断层活化导水全过程。以工作面距断层带的距离为时间参照,采动诱发断层活化导水存在4个明显阶段:断层带应力超限屈服、断层带拉裂延展、两盘错动滑移、承压水导升。以承压水沿断层带的导升高度为基准,寻找承压水导升高度的相关性因素:工作面距断层带的距离与导升高度近似呈负线性关系;水压力、断层带宽度与导升高度具有正相关性,试验过程中水压力与导升高度的相关性呈现强-弱-强的变化趋势;根据试验结果和规律设计断层防水煤柱宽度为40 m,现场观察未出现明显突漏水现象、效果良好。研究成果对于揭示断层活化突水机制、指导矿井防治水具有一定的意义。

断层富水性的矿井瞬变电磁法探测

七五生建煤矿采用矿井瞬变电磁法对采煤工作面邻侧的大断层富水性进行探测,根据探测结果对断层保安煤柱进行了合理留设,对无导水裂隙段煤柱尺寸进行缩小。实践证明探测结果是正确和科学的。