煤矿采动覆岩离层水害致灾因素勘查与预测评价

采动覆岩离层突水在我国各地矿区均较为常见且危害性较大,现有的规范中鲜有针对离层水害的具体工程地质和水文地质勘查方法。探索煤矿离层水害工程地质水文地质勘查与评价方法,能够推动我国矿井水害防治水平进一步提升。首先从煤矿采动覆岩高位离层水害孕灾机制出发,分析了离层水害从孕灾到致灾的工程地质条件,将我国现有的离层水害归纳为3种典型类型:离层动力突水、离层静水压涌突水和离层携泥砂突水。然后,确定了“水源”“通道”“力源”和“物源”为控制离层水害类型与强度的关键隐蔽致灾因素,将位于传统导水裂隙带以上,可发生离层突水的复合层位称为采动覆岩“突水离层带”,并提出了煤矿采动覆岩“突水离层带”的判别流程,划分勘查阶段,指明勘查要点。煤矿离层水害采前勘查应包括2个阶段:①开展覆岩基本工程地质和水文地质条件勘探,评估勘探区离层水害的可能性并确定潜在“突水离层带”的层位;②将“突水离层带”和“物源”层作为勘查目标层,开展离层水害致灾因素专项勘查,评定离层水害类型和强度。回采期间对水动力条件和覆岩裂隙演化进行探查。最后,基于离层水害致灾因素互馈演化致灾机制,建立了适用于采动覆岩离层水害的矿井区域预测综合评价模型,提出了全矿井/采区尺度的区域危险性分区、采前工作面突水位置判定及涌水量预计的煤矿采动覆岩离层水害预测评价方法。

断层采动型突水自组织临界特性研究

利用重整化群方法研究了断层单元体破裂的随机性和关联性。在此基础上 ,对断层导水裂隙的扩展规律进行了分析。

采动影响下黏土隔水层失效过程的数值模拟研究

为研究黏土隔水层在采动影响下阻隔水性的变化规律,利用有限元分析软件Midas/GTS建立了近松散含水层开采工作面的流固耦合数值计算模型,分析了在多场耦合效应下,黏土隔水层中应力、位移、孔压等参数在其隔水性改变过程中的变化规律,进而探讨了黏土隔水层隔水性的变化规律及其所引起的顶板突水规律。结果表明:松散层能够阻止导水断裂带的向上发育,深厚黏土层具有明显的阻隔水作用;当地层达到一定的采动程度,黏土隔水层发生破坏,开采影响范围内的黏土隔水层中部容易且先发生破坏;隔水层在破坏前其底部会产生负孔隙压力,随着隔水性的失去负孔隙压力消散;黏土层的隔水性能并非因为其完整性的破坏而立即丧失,而是存在一个非单调的渐变过程。

煤层下伏岩层采动变形规律及承压水突水机理研究

煤层底板突水是华北区域煤矿事故的最主要原因.基于肥城矿区地质条件,应用FLAC3D软件和岩石力学电液伺服系统分别对开采煤层下伏岩层移动变形规律、岩体的渗透特性、岩体在渗流场作用下的变形破坏特征等方面进行了深入研究,分析了水体上煤层开采突水机理,为确定高突危险水体上煤层的安全开采技术与工艺奠定了理论基础,具有十分重要和深远的意义.