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。

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。

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。

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。

薄煤层断层防隔水煤岩柱留设的研究与应用

田庄煤矿主采下组石炭系薄层16、17层煤,开采煤层距离底板下伏十三、十四、奥灰承压含水层层间距分别为27.6m、38m、50m。奥灰水压较大,正常块段不受奥灰水威胁,但断层构造破坏段,因断层断距致使开采煤层底板与含水层距离拉近,易造成断层导通含水层突水或采后断层受矿压影响滞后突水,田庄煤矿根据实际开采现状,在充分节约煤炭资源保证安全的基础上,合理减少断层防隔水煤柱留设尺寸的研究与应用,取得了显著成效。

工作面不拆减支架安全开采技术研究

本文通过对工作面临近大中型断层赋、导水性的分析,研究在进一步减小断层防水煤柱的情况下,安全解放断防煤柱下的压煤量,安全效果和经济效益显著。

延长矿井服务年限的途径及办法

通过总结地质构造规律、修改断层防水煤柱、“三下”压煤开采等项工作,增加可利用煤炭资源储量,为衰老矿井延长服务年限走出了一条捷径。