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。

鹤壁八矿1301南上段工作面砾岩水下采煤可行性研究

八矿南翼三采区近露头煤层开采受标高+100m以下第三系深部砾岩含水层水直接威胁[1]。根据三采区物探和钻探资料以及三采区北部砾岩水下试采成功经验[2],对巨厚第三系松散层结构、岩性组合特征及富水性进行综合分析,利用标高+20m以下砾岩弱含水岩组和粘土隔水层这一项关键技术[3],回采上限控制在标高-30m,在标高+20m以上的深部砾岩强含水岩组水体下开采1301南上段工作面解放25万t煤炭资源是安全可行的。

汪洋煤矿水下采煤防水煤岩柱留设及数值模拟研究

基于岩层变形破坏理论,计算得到汪洋煤矿水下采煤K_7煤层的煤岩柱厚度;结合水文地质条件,分析得到开采K_7煤层后形成的导水裂缝带不会波及到地表水体,不会导致越溪河水直接充入矿井而引发涌水事故。采用FLAC数值模拟方法对K_7煤层水下开采引起的回风巷道变形进行了预测。

丘田沟水下采煤的实践与研究

通过对丘田沟水下采煤的实践与研究,提高了煤炭资源的回收率,为进行"三下"采煤提供了可靠的技术参数。

潞安矿区王庄煤矿扩大区水下采煤的可能性浅谈

通过对王庄矿扩大区水下采煤的可能性的探讨,能最大限度地利用有限资源延长矿井的使用寿 命、提高煤矿的经济效益有着十分重要的意义。

关于在水下采煤的问题

兹根据柯里缅克专家在各院谈话时对水下采煤问题所提的建议,并通过专家进行了一些新的补充,汇总整理如下,供设计人员参考:1.用全面陷落法采煤时煤层顶板的下沉规律:煤层开采后,矿山压力失去了平衡,煤层的顶板就要冒落.由于每个矿区的矿山地质条件和岩石的机械物理性能不同,因而便出现了不同的顶板陷落规律.总结超来,顶板的下沉一般可以分做三个带:第一带为破碎带,它仅仅由直接顶构成,顶板呈块状冒落;第二带为裂缝带,它是由直接顶和老顶构成的,有较大的裂缝,岩石的整体性被破坏;第三带为缓慢下沉带岩石的整体性未被破坏受矿在破坏最小,可能有极细微的和极不明显的裂隙.

河流下综放工作面覆岩破坏特征和陷落柱防水煤柱留设研究

目的长平矿Ⅲ2317工作面在开切巷处揭露陷落柱,地表丹河流向与工作面推进方向一致,受采动影响,陷落柱内部水体及河水可能通过开采裂隙导入回采空间,从而造成工作面突水。针对以上问题,方法本文采用理论分析、数值模拟和现场观测等方法,对回采工作面覆岩“两带”高度、覆岩破坏特征和陷落柱煤柱留设宽度进行研究。结果结果表明:工作面顶板垮落带与导水裂隙带最大发育高度分别为18.38,93.85 m,河水对工作面不构成突水威胁;无煤柱开采时,陷落柱一侧顶板裂隙沿陷落柱胶结面向上高度发育;结合理论计算和数值模拟分析,确定煤柱宽度为35 m。工作面在留设35 m煤柱条件下安全完成回采,地表变形特征符合预期,最大下沉量达到4000 mm,回采过程中工作面未发生突水事故。结论研究结果可为类似条件下的煤层安全开采提供理论和经验支撑。

松散承压含水层下采煤的流固耦合模型试验与数值分析研究

以松散承压含水层水下采煤为例,通过研制的新型流固耦合相似材料和突涌水物理模拟试验系统真实再现采区突涌水的灾变演化过程,采用光纤光栅技术、声发射技术和电阻率层析成像技术,全程捕捉隔水层围岩应力场、位移场、渗流场、温度场、电场和声发射信息的变化特征及其异常信号,研究突水前兆多元信息的演化规律及其临突特征。采用可考虑多场耦合效应的数值分析方法,研究突水灾变演化过程中应力场、位移场和渗流场的耦合演化规律,分析突水前兆多物理场信息的响应特征。试验和数值分析结果表明:在隔水层破断突水前,围岩应力变化持续增长后发生回跌,但已濒临突水。围岩位移变化持续增长后发生跳跃,在跳跃前出现孕育突水前兆的稳定突升段。围岩渗透压力变化持续降低后发生急剧跌落,在突水前很长时间里出现孕育突水前兆的异常波动段。围岩视电阻率和声发射能量也在突水前产生明显的突升和激增现象,尤其是视电阻率突升段的增长点出现在突水前较长的时间段。通过对多场信息变化规律的内在联系及其对突水预测的有效性分析,发现隔水层的渗透压力、视电阻率以及位移变化信息在突水前具有明显的前兆特征,是松散含水层开采突水灾害预警和监测的重要前兆信息源。研究结果有助于加深对煤矿突水灾变演化过程的认识,为突水前兆信息演化规律及实时监测理论的建立提供科学依据。

水体下采煤隔水关键层的判别与应用

地层的岩性和结构特征是水体下安全开采的重要因素,由岩层控制方面的"关键层"理论引出"隔水关键层"概念。通过分析隔水关键层的作用机理,从结构稳定性和渗流稳定性两方面来分析判断覆岩中是否存在隔水关键层,进而判断开采过程是否存在突水危险。

小浪底水库下采煤覆岩破坏规律的相似模拟研究

文章以新安煤矿11201、14141及14191三个工作面地质结构条件为工程背景,采用相似材料模拟试验方法,先后进行了4个工程地质力学模型的8次模拟开采,得出了矿井不同工作面在同样开采方法和推进速度下、相同工作面在不同开采方法下、相同工作面在有无断层条件下以及相同工作面在是否留设煤柱情况下的覆岩破坏规律。研究结果为解决水下采煤遇到的相关难题奠定了基础。

干河井田团柏河下采煤安全性研究

本文以干河煤矿团柏河地区水下采煤为例,基于岩层变形破坏理论,计算得到干河煤矿团柏河地区水下采煤1#、2#煤层的煤岩柱厚度。结合水文地质条件,通过对比最大保护煤岩柱高度和地下水位,对团柏河地区水下采煤工作的安全性进行论证,为团柏河地区的水下采煤工作提供理论的支撑。

孟加拉国巴拉普库利亚煤矿水体下采煤方法评价分析

巴拉普库利亚煤矿是孟加拉国拟建,由我国总承包的第一对大型现代化矿井,本文针对该矿强含水层下特厚煤层开采课题,就英国Wardell Armstrong公司提出采用巷采一短式长壁采煤方法进行评价分析。分析运用中国水体下采煤的丰富经验,经计算机模拟论证,推荐采用的采煤方法安全可靠、效益显著,获孟方认可采用。

水库下采煤安全性分析

水体下安全采煤是煤矿面临的技术难题之一。针对某矿31采区的煤层覆存、地质构造、水文地质等具体地质条件及五星水库的现状,运用力学理论、经验公式和数值模拟等多种方法分析了水体下采煤的安全性,得出覆岩破坏发展的一般特征,多种方法预计覆岩破坏高度相差不大,在矿井缺乏实测条件的情况下,预计导水裂缝带高度更接近实际,限高5 m、最大采高7.5 m时,导水裂缝带发育高度最大值分别为76.01,96.3 m。结果表明,五星水库下进行煤层全采是安全可行的。

西氿湖下采煤的初步实践与认识

为促进大面积地表水体下采煤技术的发展,解放西沈湖下煤炭资源,小张墅煤矿在与煤科院北京开采所共同分析研究了该矿第一水平的开采资料(第一水平属于地表河流、第四系厚冲积层及基岩含水层复合结构水体下采煤)的基础上,于1987年底进入西氿湖下开拓并顶水开采。至今,已实现了3个工作面的安全试采,出煤3.3万t,获得了较好的经济效益,并对水体下采煤进行了初步探索、研究、分析工作,为矿井的安全生产及类似地质、水文地质条件下的采煤,提供了可借鉴的经验。

玉舍河下煤层开采安全性分析

玉舍河自北北西向南南东穿过玉舍煤矿,垂直地层走向横切含煤地层,影响了河床下及周围煤层的开采。通过现场踏勘、水文地质条件分析、覆岩岩性分析及导水裂缝带高度预计等,对不同开采上限条件下开采后玉舍河及其周围地下水流场的变化情况进行了数值模拟,并计算了不同条件下的矿井涌水量,结合矿井充水因素分析,最终确定,玉舍河两岸100 m范围外、玉舍河下及其两岸100 m范围内当煤层与河流垂直距离>260 m时,可以安全开采;玉舍河下及其两岸100 m范围内,当煤层与河流垂直距离<260 m时,不可以开采。

注水实验法探测导水裂隙带高度

在含煤地层被厚松散层覆盖区域 ,采用钻孔注水法探测导水裂隙带高度 ,具有装置简单、工程量少、观测结果准确可靠、效果明显等优点。

非线性几何场论在开采沉陷预测中的应用

以拖带坐标描述法和S－R分解定理的非线性几何场论为基础，分析了初始位形主断面上倾斜、曲率和水平变形计算公式的不合理性，建立了实时位形上的计算公式；利用平均整旋角概念和裂纹产生与扩张的几何准则，建立了确定实时位形上，水下采煤导水裂隙带高度的方法。与经典断裂判据相比，该方法计算简单，应用方便。

开采覆岩破坏工程地质力学模型实验研究

在对工程地质力学模型材料配比研究的基础上,以太平煤矿8301工作面近风化带开采为工程地质原型,建立了工程地质力学试验模型,模拟了不同开采方案的覆岩及松散层底部粘土层的变形破坏状况,为防水煤岩柱留设高度决策提供了依据。

基于BP神经网络的导水裂隙带高度预测研究

在对复杂地质及水文地质条件下开采形成的导水断裂带发育规律分析的基础上,将基于非线性理论的人工神经网络技术用于导水裂隙带高度的预测,选取了顶板岩性、顶板抗压强度、覆岩类型、倾角、覆岩厚度、泥岩比、煤层采厚等因素作为导水断裂带预测模型的影响因子,建立了导水断裂带高度的预测模型,取得了较好的效果,准确判断了煤层开采后导水裂隙带的发育高度,为煤矿合理设计开采方式方法提供了重要的参数依据和技术支撑。