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Formation mechanism and height calculation of the caved zone and water-conducting fracture zone in solid backfill mining 被引量:5
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作者 Lei Li Fengming Li +2 位作者 Yong Zhang Daming Yang Xue Liu 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI 2020年第1期208-215,共8页
To study the heights of the caved zone and water-conducting fracture zone in backfill mining,the failure mechanism of strata during backfill mining was analyzed,and a method for determining the heights of the two zone... To study the heights of the caved zone and water-conducting fracture zone in backfill mining,the failure mechanism of strata during backfill mining was analyzed,and a method for determining the heights of the two zones was proposed based on key strata theory.The movement and failure regularity of the strata above the backfilling panel were revealed through numerical simulation.Considering the geologic conditions of the CT101 backfilling panel,the height of the fracture zone was determined using the proposed method along with empirical calculation,numerical simulation,and borehole detection.The results of the new calculation method were similar to in situ measurements.The traditional empirical formula,which is based on the equivalent mining height model,resulted in large errors during calculation.The findings indicate the reliability of the new method and demonstrate its significance for creating reference data for related studies. 展开更多
关键词 Backfill mining Strata failure Key strata heights of caved and fracture zones
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Height of fractured zone inside overlying strata under high-intensity mining in China 被引量:2
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作者 Wenbing Guo Gaobo Zhao +1 位作者 Gaozhong Lou Shuren Wang 《International Journal of Mining Science and Technology》 EI CSCD 2019年第1期45-49,共5页
The height of fractured zone(HFZ) at the high-intensity longwall mining panel plays a vital role in the safety analysis of coal mining under bodies of water. This paper described definitions of the highintensity minin... The height of fractured zone(HFZ) at the high-intensity longwall mining panel plays a vital role in the safety analysis of coal mining under bodies of water. This paper described definitions of the highintensity mining. The processes of overburden failure transfer(OFT) were analyzed, which were divided into the development stage and the termination stage. Through theoretical analysis, the limited suspension-distance and the limited overhanging distance were proposed to judge the damage of each stratum. Mechanical models of strata suspended integrity and overhanging stability were established.A theoretical method to predict the HFZ at the high-intensity longwall mining panel was put forward based on the processes of OFT. Taking a high-intensity longwall mining panel(No. 11915 panel) as an example, the theoretical method proposed, the engineering analogy and the empirical formulas in the Regulation were used to predict the HFZ. The results show that the theoretical result is consistent with the engineering analogies' result and empirical formulas' result. The rationality and reliability of the theoretical method proposed is verified. 展开更多
关键词 High-intensity mining OVERBURDEN failure height of fractured zone Overlying STRATA movement
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Extended finite element-based cohesive zone method for modeling simultaneous hydraulic fracture height growth in layered reservoirs
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作者 Lei Yang Baixi Chen 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第8期2960-2981,共22页
In this study,a fully coupled hydromechanical model within the extended finite element method(XFEM)-based cohesive zone method(CZM)is employed to investigate the simultaneous height growth behavior of multi-cluster hy... In this study,a fully coupled hydromechanical model within the extended finite element method(XFEM)-based cohesive zone method(CZM)is employed to investigate the simultaneous height growth behavior of multi-cluster hydraulic fractures in layered porous reservoirs with modulus contrast.The coupled hydromechanical model is first verified against an analytical solution and a laboratory experiment.Then,the fracture geometry(e.g.height,aperture,and area)and fluid pressure evolutions of multiple hydraulic fractures placed in a porous reservoir interbedded with alternating stiff and soft layers are investigated using the model.The stress and pore pressure distributions within the layered reservoir during fluid injection are also presented.The simulation results reveal that stress umbrellas are easily to form among multiple hydraulic fractures’tips when propagating in soft layers,which impedes the simultaneous height growth.It is also observed that the impediment effect of soft layer is much more significant in the fractures suppressed by the preferential growth of adjoining fractures.After that,the combined effect of in situ stress ratio and fracturing spacing on the multi-fracture height growth is presented,and the results elucidate the influence of in situ stress ratio on the height growth behavior depending on the fracture spacing.Finally,it is found that the inclusion of soft layers changes the aperture distribution of outmost and interior hydraulic fractures.The results obtained from this study may provide some insights on the understanding of hydraulic fracture height containment observed in filed. 展开更多
关键词 Hydraulic fracturing Layered reservoir Simultaneous height growth In situ stress fracture spacing Extended finite element method(XFEM) Cohesive zone method(CZM)
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Height prediction of water flowing fractured zones based on BP artificial neural network
4
作者 YANG Liu WEN Xue-ru +4 位作者 WU Xiao-li PEI Li-xin YUE Chen LIU Bing GUO Si-jia 《Journal of Groundwater Science and Engineering》 2019年第4期354-359,共6页
Factures caused by deformation and destruction of bedrocks over coal seams can easily lead to water flooding(inrush)in mines,a threat to safety production.Fractures with high hydraulic conductivity are good watercours... Factures caused by deformation and destruction of bedrocks over coal seams can easily lead to water flooding(inrush)in mines,a threat to safety production.Fractures with high hydraulic conductivity are good watercourses as well as passages for inrush in mines and tunnels.An accurate height prediction of water flowing fractured zones is a key issue in today's mine water prevention and control.The theory of leveraging BP artificial neural network in height prediction of water flowing fractured zones is analysed and applied in Qianjiaying Mine as an example in this paper.Per the comparison with traditional calculation results,the BP artificial neural network better reflects the geological conditions of the research mine areas and produces more objective,accurate and reasonable results,which can be applied to predict the height of water flowing fractured zones. 展开更多
关键词 height of water flowing fractured zone BP artificial NEUTRAL network COMPARATIVE analysis
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Height Detection and Analysis of Water Flowing Fractured Zone of Coal Face
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作者 Ziyang Feng 《Computational Water, Energy, and Environmental Engineering》 2021年第4期131-139,共9页
Taking 91105 working face as the research object, the observation method of water flowing fracture<span style="font-family:Verdana;">d</span><span style="font-family:Verdana;"> zo... Taking 91105 working face as the research object, the observation method of water flowing fracture<span style="font-family:Verdana;">d</span><span style="font-family:Verdana;"> zone and the layout of mining holes were determined by analyzing the field geological structure</span><span style="font-family:Verdana;">. </span><span style="font-family:Verdana;">It was shown that the fractured zone height and the ratio given by the measured method were 52.33 and 12.46, respectively. By the numerical simulation method with the software of UDEC, the fractured zone height and the ratio were 42.5 and 10.12. By comparison of measured height data and UDEC numerical simulation, there were some differences between the measured height and the calculated results of UDEC numerical simulation method. The method of simulation can be used as the technical basis for the design of waterproof coal pillar in the future.</span> 展开更多
关键词 Water Flowing fractured zone height Detection fracture mining ratio Numerical Simulation
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A method for predicting the water-flowing fractured zone height based on an improved key stratum theory 被引量:2
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作者 Jianghui He Wenping Li +3 位作者 Kaifang Fan Wei Qiao Qiqing Wang Liangning Li 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期61-71,共11页
In the process of using the original key stratum theory to predict the height of a water-flowing fractured zone(WFZ),the influence of rock strata outside the calculation range on the rock strata within the calculation... In the process of using the original key stratum theory to predict the height of a water-flowing fractured zone(WFZ),the influence of rock strata outside the calculation range on the rock strata within the calculation range as well as the fact that the shape of the overburden deformation area will change with the excavation length are ignored.In this paper,an improved key stratum theory(IKS theory)was proposed by fixing these two shortcomings.Then,a WFZ height prediction method based on IKS theory was established and applied.First,the range of overburden involved in the analysis was determined according to the tensile stress distribution range above the goaf.Second,the key stratum in the overburden involved in the analysis was identified through IKS theory.Finally,the tendency of the WFZ to develop upward was determined by judging whether or not the identified key stratum will break.The proposed method was applied and verified in a mining case study,and the reasons for the differences in the development patterns between the WFZs in coalfields in Northwest and East China were also fully explained by this method. 展开更多
关键词 Coal mining Water-flowing fractured zone height Prediction method Improved key stratum theory
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Mode of overlying rock roofing structure in large mining height coal face and analysis of support resistance 被引量:2
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作者 吴锋锋 刘长友 杨敬轩 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第12期3262-3272,共11页
The mining space of large mining height coal face is large,the range of movement and caving of rock strata is large and the stability of supports at coal face is low and damage rate of supports is high,which significa... The mining space of large mining height coal face is large,the range of movement and caving of rock strata is large and the stability of supports at coal face is low and damage rate of supports is high,which significantly affects the safe and efficient production of coal mines.By similar simulation experiment and theoretical analysis,the mode of fractured roofing structure of large mining height coal face and the method of determination of reasonable support resistance of the support was evaluated.Analysis shows that the structural mode of "combined cantilever beam – non-hinged roofing – hinged roofing" of the large mining height coal face appears at the roofing of large mining height coal face.The supporting factor of caved gangue at the gob is introduced,the calculating equations of the fractured step distance of roofing were derived and conventional calculating method of caved height of roofing was corrected and the method of determination of the length and height of each structural area of the roofing was provided.With reference to the excavating conditions at Jinhuagong coal mine in Datong minefield,the dimensions of structural areas of the roofing of the coal face were determined and analyzed,and reasonable support resistance of the height coal face was acquired.By selecting Model ZZ13000/28/60 support and with procedures of advanced pre-cracking blasting,the safe production of large mining height coal face was assured. 展开更多
关键词 large mining height roof structure roof model roof fracturing distance support resistance
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基于开采高度对工作面覆岩裂隙演化影响的钻孔瓦斯抽采研究 被引量:2
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作者 赵洪宝 高璐 +3 位作者 程辉 荆士杰 王乐 陈超男 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期435-445,共11页
采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用,研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景,采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型,利用分形几何理论分析了工作面覆岩近... 采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用,研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景,采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型,利用分形几何理论分析了工作面覆岩近场裂隙演化与不同开采高度的关系,确定了钻孔瓦斯抽采最优工作面高度,并通过理论经验公式、覆岩裂隙窥视情况与现场瓦斯抽采结果对其验证。结果表明:采动裂隙总数随着采高增大而增大,但不同阶段增大的幅度皆不相同,覆岩裂隙不断向覆岩四周呈“伞状”发育;不同开采高度的工作面覆岩近场裂隙均经历产生、扩张贯通、压实稳定的3个阶段,且采高越大,压实区范围越小,适当增加采高,有助于提高覆岩瓦斯抽采效果;当采高选择4 m时,顶板裂隙在位于10 m与40 m位置处的裂隙发育密度与范围均明显大于其他区域,该区域与布置高、低巷双位一体的协同抽采巷最佳位置相一致。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 采高 裂隙发育 数值模拟 分形效应
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厚煤层大采高综放工作面覆岩断裂演化规律研究 被引量:1
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作者 刘洪涛 罗紫龙 +3 位作者 韩子俊 韩洲 陈小港 彭佳琛 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-12,共12页
大采高综放开采易形成强烈的矿压显现,上覆岩层的断裂演化规律对工作面安全生产至关重要。以羊场湾煤矿160206工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析的综合研究方法,对大采高综放工作面覆岩的断裂过程与覆岩运移规律... 大采高综放开采易形成强烈的矿压显现,上覆岩层的断裂演化规律对工作面安全生产至关重要。以羊场湾煤矿160206工作面为工程背景,运用相似模拟试验、数值模拟和理论分析的综合研究方法,对大采高综放工作面覆岩的断裂过程与覆岩运移规律进行系统研究。研究表明:导水裂隙带内岩层随工作面推进表现为“台阶下沉”,同层岩层下沉趋势沿走向表现为“急剧下降—稳定(最大值)—快速上升—稳定(最小值)”。工作面覆岩运动场由两区分布(加速下沉区、缓慢下沉区)演化为三区分布(加速下沉区、缓慢下沉区、稳定区)。对离层演化与地表下沉规律进行了定量描述,运用理论计算表达式深入地剖析了地表的动态下沉机理及其相关因素。结合相似模拟与数值模拟的试验结果,提出了覆岩断裂演化的形态变化特征:覆岩断裂形态由“单等腰梯形”演化为“双等腰梯形”,表土层影响区由“矩形”演化为“倒梯形”。分析了覆岩中垮落区、离层区、压实区、裂隙富集区的动态演化过程:垮落区逐渐增大至一定程度,高度小幅度降低并趋于稳定,离层区由下至上逐渐发育并随工作面向前移动,离层区逐渐闭合形成压实区,且压实区逐渐增大并最终保持稳定,裂隙富集区位于采空区前后端部并随工作面向前移动。 展开更多
关键词 大采高综放 相似模拟 覆岩运动场 覆岩运移 覆岩断裂形态
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综采工作面采动覆岩导水裂隙带发育高度综合研究
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作者 王毅 周余 +3 位作者 张丁丁 王禹 杨珍 王伟 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第5期132-141,共10页
针对因煤层开采易导致上覆岩层产生裂隙,贯通地下含水层引发矿井水灾的问题,以盘城岭煤业150105工作面为研究背景,采用理论公式、现场井下仰孔注水测漏法和钻孔电视成像探测法,以及FLAC3D和UDEC数值模拟综合分析导水裂隙带的高度和发育... 针对因煤层开采易导致上覆岩层产生裂隙,贯通地下含水层引发矿井水灾的问题,以盘城岭煤业150105工作面为研究背景,采用理论公式、现场井下仰孔注水测漏法和钻孔电视成像探测法,以及FLAC3D和UDEC数值模拟综合分析导水裂隙带的高度和发育规律。理论计算导水裂隙带的最大高度为81.56 m;通过井下仰孔注水测漏法监测3个钻孔的注水渗透量梯度临界值为12 L/min,通过临界值判定导水裂隙带高度为78.56~79.99 m;通过钻孔电视成像探测法观测钻孔内裂隙分布判定导水裂隙带高度为78.39~79.46 m;利用FLAC3D和UDEC数值模拟,根据覆岩塑性区变化特征,当工作面推进至180 m时,裂隙发生贯通,塑性区最大高度达到76.4 m,并根据覆岩塑性区变化、垂直应力分布、垂直位移云图分析了导水裂隙带发育规律的3个阶段。对不同方法下的导水裂隙带高度进行了相互验证。 展开更多
关键词 综采工作面 采动覆岩 导水裂隙带 裂隙带最大高度 现场观测 数值模拟
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大倾角大采高工作面煤壁失稳机理分析
11
作者 张浩 伍永平 解盘石 《中国矿业》 北大核心 2024年第8期107-114,共8页
大倾角大采高工作面煤壁灾变易诱使支架-围岩系统失衡,导致围岩稳定性控制复杂化,故煤壁灾变防控对保障工作面安全生产十分关键,而科学化防控技术的前提是明晰煤壁失稳孕育机制,为此采用数值计算及理论分析法展开研究。研究结果表明:大... 大倾角大采高工作面煤壁灾变易诱使支架-围岩系统失衡,导致围岩稳定性控制复杂化,故煤壁灾变防控对保障工作面安全生产十分关键,而科学化防控技术的前提是明晰煤壁失稳孕育机制,为此采用数值计算及理论分析法展开研究。研究结果表明:大倾角大采高工作面煤壁承压倾向分区异化,下部区域应力集中程度较中部、上部高,集中区范围由下至上减小,垂向中部应力值较低,应力极值及走向位置与回采距具有正相关性,煤壁揭露前后邻域承压环境会突变,且承压态随煤体破坏演变异化,煤体承压结构会由非连续态经压实过渡为类连续状,而后整体移动至阈值后发生破断结构离散化。煤壁前方塑性区随采动作用不同幅度扩展,其稳定性受制于回采距及速度,低速回采、回采距离增加时煤壁稳定性逐步降低,塑性破裂发育区煤体为支承压力等动载、静载主承体,煤壁失稳是支承压力与扰动区内煤体自身抗压性能动态失衡,由运移、变形等承压行为量变诱发煤体结构质变而破断失稳,承压非对称性及多向耦合造成煤壁失稳分区及范围倾向扩展。 展开更多
关键词 大倾角 大采高 煤壁 塑性区 失稳机理
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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
12
作者 韦四江 张林超 +1 位作者 王猛 谭毅 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期1-10,共10页
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,... 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。 展开更多
关键词 水下采煤 覆岩破坏特征 “两带”高度 陷落柱活化 防水煤柱
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基于相似模拟试验的顶板导水裂隙带高度及发育形态研究
13
作者 张勃阳 张宇科 +2 位作者 黄虎威 林志斌 李亚超 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期29-38,共10页
目的 为研究采动影响下顶板导水裂隙带高度及其发育形态,方法 以司马煤矿三采区1303工作面为研究对象,开展相似模拟试验,并以此为基础,对顶板的岩性组合加以改变,结合数字照相量测系统对不同岩性组合顶板导裂带高度和发育形态进行分析,... 目的 为研究采动影响下顶板导水裂隙带高度及其发育形态,方法 以司马煤矿三采区1303工作面为研究对象,开展相似模拟试验,并以此为基础,对顶板的岩性组合加以改变,结合数字照相量测系统对不同岩性组合顶板导裂带高度和发育形态进行分析,并进行理论验证。结果 结果表明:(1)工作面推进长度为160 m时,硬岩岩性顶板模型、硬-软岩岩性组合顶板模型以及软岩岩性顶板模型的导水裂隙带最大发育高度分别为69.6,55.6,61.1 m;(2)3种模型的导水裂隙带发育形态分别为底角50°的正梯形、前底角62°后底角60°的近似正梯形、前底角50°后底角60°的梯形;(3)根据模型试验和数据统计结果,给出适用于长治二岗山断褶带以南井田导水裂隙带发育高度预测式;(4)运用材料力学方法分析垮落角形成规律,垮落角与导水裂隙带发育高度呈反正切函数关系,并计算得到3种模型导水裂隙带前底角发育角度,分别为49.24°,61.21°和51.12°。通过导高计算公式得到3种模型导水裂隙带发育高度分别为74.1,51.1,59 m,均与相似模拟试验结果吻合。结论 研究结果对各类岩性顶板煤矿导水裂隙带发育高度预测具有参考意义。 展开更多
关键词 导水裂隙带 发育高度 发育形态 相似试验 顶板岩性组合
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河流下多煤层开采安全性及保护技术
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作者 郭文兵 王比比 +1 位作者 杨伟强 胡超群 《绿色矿山》 2024年第1期1-10,共10页
我国新疆地区干旱缺水,艾维尔沟河作为新疆一条具有重要地理特征和环境影响的河流,其对于流经区域的经济、生态都具有重要意义,因此在艾维尔沟河下进行煤炭开采时,既要保证矿井安全也要保证河流的正常使用。采用理论分析、数值模拟等方... 我国新疆地区干旱缺水,艾维尔沟河作为新疆一条具有重要地理特征和环境影响的河流,其对于流经区域的经济、生态都具有重要意义,因此在艾维尔沟河下进行煤炭开采时,既要保证矿井安全也要保证河流的正常使用。采用理论分析、数值模拟等方法对河流下多煤层开采安全性及河流保护技术进行研究,通过理论计算得到多煤层开采条件下,覆岩导水裂隙带发育高度(11401工作面为41.9 m、1502工作面为110 m、11401工作面为113.8 m)并绘制剖面示意图;同时,采用数值模拟方法对覆岩导水裂缝发育形态及高度进行确定,最终基于导水裂隙带高度(117.8 m)与最小煤层埋藏深度(191.5 m)的相互关系,确定河流下开采是安全的可行的。在保证河流下煤层安全开采的前提下,通过分析离层注浆原理,并结合采动影响特征参数及工程现场,提出了以离层注浆为主,河道防渗及优化开采设计为辅的多手段对采动影响范围内地表特定目标的精准保护技术。根据实际采矿地质条件,采用概率积分法计算试采工作面开采前后河道位置处地表移动变形,计算结果显示:采用离层注浆精准保护技术后,河道的最大水平变形值(2 mm/m)未超出允许坝体的极限变形值(2.5 mm/m),所以采用离层注浆精准保护技术可以实现,井下安全开采的同时,保证河道的正常使用。通过对河流下多煤层开采的安全性及保护技术的分析研究,为矿山绿色开采提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 绿色开采 河流下采煤 导水裂隙带高度 离层注浆 多煤层开采
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大采高综采覆岩“两带”高度综合探测研究 被引量:2
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作者 吉春平 《煤炭技术》 CAS 2024年第6期134-139,共6页
为获取大采高综采“两带”高度,促进煤炭资源安全、高效开采,以斜沟煤矿为工程背景,综合运用经验公式预估、现场试验探测和数值仿真计算,对18102工作面8#煤综采时的覆岩“两带”高度演化开展研究。结果表明:拟合得到的经验公式仅考虑了... 为获取大采高综采“两带”高度,促进煤炭资源安全、高效开采,以斜沟煤矿为工程背景,综合运用经验公式预估、现场试验探测和数值仿真计算,对18102工作面8#煤综采时的覆岩“两带”高度演化开展研究。结果表明:拟合得到的经验公式仅考虑了采厚因素影响,用于预测“两带”发育高度存在一定的局限性;现场钻探压水试验和瞬变电磁探测综合探测得到覆岩垮落带高度34.6 m,导水裂隙带高度74.8 m;分析了大采高综采时覆岩破坏高度、围岩应力场变化和位移场变化,“两带”高度数值计算结果与试验探测结果吻合良好。研究结果可为类似条件矿山的顶板管理、露头防(隔)水煤岩柱留设等提供参考。 展开更多
关键词 “两带”高度 综采大采高 厚煤层 覆岩破坏
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高家堡井田二盘区导水裂隙带高度实测研究 被引量:2
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作者 蔺成森 任邓君 +4 位作者 王青振 李超峰 王敬喻 黄鹤飞 刘强 《煤炭技术》 CAS 2024年第4期209-212,共4页
为了查明煤层顶板导水裂隙发育规律,采用地面钻孔分段注水测试和钻孔窥视方法实测了高家堡井田204工作面和205工作面煤层顶板导水裂隙带发育高度。研究结果表明:(1)205工作面DT1钻孔位置煤层顶板导水裂隙带发育高度为327.75 m,裂采比25... 为了查明煤层顶板导水裂隙发育规律,采用地面钻孔分段注水测试和钻孔窥视方法实测了高家堡井田204工作面和205工作面煤层顶板导水裂隙带发育高度。研究结果表明:(1)205工作面DT1钻孔位置煤层顶板导水裂隙带发育高度为327.75 m,裂采比25.81。(2)204工作面DT2钻孔位置煤层顶板导水裂隙带发育高度为197.85 m,裂采比35.33。(3)高家堡井田二盘区导水裂隙带实测结果丰富了黄陇煤田综放采煤覆岩破坏规律。 展开更多
关键词 高家堡井田 导水裂隙带 注水测试 黄陇煤田
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坚硬覆岩预裂弱化改性效应及导水裂缝带控制机理
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作者 张玉军 李友伟 +2 位作者 肖杰 张志巍 李嘉伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期105-118,共14页
针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐... 针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐述了不同弱化层位对导水裂缝带的控制机理,并进行了实测验证。研究结果表明:预制裂缝可以使坚硬岩石往强度低的方向进行转变,并将完整岩样的劈裂破坏特征转变为以预制裂缝为主控的张拉剪切破坏,坚硬岩石的破坏程度由剧烈趋于缓和;揭示了预制裂缝对坚硬岩体的弱化改性效应,计算得到应力与裂缝耦合的损伤变量,定性的分析了弱化程度与岩性转变的关系,改性后岩体能量存储能力降低,耗散能力增强;数值模拟了不同弱化层位对导水裂缝带的控制效果,综合对比覆岩破坏形态、裂隙数量及破坏高度动态演化规律,发现“马鞍形”破坏形态随着弱化层位的升高而逐渐减弱,覆岩裂隙数量演化基本呈现“缓增−突增”的演化趋势,未弱化以及中、高位弱化覆岩破坏高度动态演化近似呈现“S”形,而中位弱化呈“半抛形”,综合分析得出低位弱化对导水裂缝带的控制效果最好;在分析高、中、低位坚硬岩层破坏特征的基础上,揭示了不同预裂弱化层位控制导水裂缝带发育机理;钻孔实测孟村矿顶板压裂条件下的“两带”发育高度,对比发现预裂弱化条件下裂采比降低,初步验证了顶板预裂弱化对导水裂缝带发育的抑制性。研究成果将为深部矿区耦合灾害防控、水资源及生态保护等领域提供理论和科学依据。 展开更多
关键词 坚硬覆岩 预裂弱化 岩层控制 导水裂缝带高度 改性效应
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SMOGN过采样下导水裂隙带高度的MPSO-BP预测模型
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作者 刘奇 梁智昊 訾建潇 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期72-85,共14页
【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水... 【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水裂隙带高度的主要影响因素,搜集200例导水裂隙带高度实测样本作为模型数据集。首先,采用自适应高斯噪声过采样方法(synthetic minority over-sampling technique for regression with Gaussian noise,SMOGN)对原始数据集进行过采样,结合8折交叉验证,将平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)和决定系数(R2)作为回归模型评价指标,确定最优的BP神经网络结构,然后采用变异粒子群优化算法(mutation particle swarm optimization,MPSO),对神经网络的初始权值和阈值进行优化,最后将优化后的预测模型进行工程现场应用。【结果和结论】结果表明:该数据集下,BP神经网络采用Huber loss和Adam一阶优化算法,训练速度和稳定性均得到提升,最优激活函数为Tanh,最优隐藏层节点数为12。当MPSO种群数量为50时,模型性能最好,经过SMOGN过采样和MPSO超参数优化,最终训练集的EMA为0.163,ERMS为0.216,R2为0.948,验证集的EMA为0.260,ERMS为0.341,R2为0.901。在现场应用中模型预测的相对误差均在9%以下。结果表明结合SMOGN技术和MPSO超参数优化技术,显著提高了模型的稳定性和泛化性能,改善了样本分布特征,提高了样本利用效率和模型预测效果,对导水裂隙带高度模型的训练和预测具有重要的借鉴意义。 展开更多
关键词 煤矿防治水 回归过采样 导水裂隙带 高度预测 变异粒子群算法 模型优化
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超高与超长工作面高效综采关键技术及装备发展现状与展望
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作者 李明忠 赵文革 +8 位作者 闫汝瑜 王家臣 雷亚军 杨征 韩会军 张金虎 冯彦军 张德生 黄志增 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期199-209,共11页
煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发... 煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发计划项目“煤矿超高与超长工作面高效综采关键技术及装备”,以超高与超长工作面高效开采为核心,介绍了国内外超高与超长高效综采工作面的岩层控制理论、技术与综采装备发展现状,围绕“超大开采空间全覆岩三维动态破断规律与超高煤壁失稳破坏机理”“超大开采空间强矿压覆岩结构改造及其应力调控机理”“多重动载作用下超高与超长综采装备群动态响应及高效智能协同作业机制”三大科学问题,开展“超大开采空间全覆岩破断运移机理及围岩协同控制理论”“超大开采空间强矿压区域压裂卸压技术与装备”“超高与超长工作面智能开采成套装备”“超高与超长工作面装备群智能协同控制技术与装备”“超高与超长工作面高效综采工程示范”5项技术攻关。实践表明,我国部分超高与超长采煤工作面已形成成套技术及装备体系,为我国地质条件较为简单的厚煤层及中厚煤层矿区煤炭资源的安全、高效、绿色开采提供了可靠保障。指出了我国超高与超长高效综采工作面理论技术与装备及其控制的发展方向。 展开更多
关键词 超大采高工作面 超长工作面 矿山压力与岩层控制 水力压裂 智能开采成套装备
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基于LDA-RBF及综合赋权法的顶板突水危险性评价
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作者 王孝坤 郑禄林 +3 位作者 兰红 谢红东 田友稳 胥进 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第4期187-196,共10页
为了解决龙凤煤矿9号煤层开采过程中顶板突水危险性问题,采用线性判别分析法(LDA)构建1种LDA-RBF神经网络导水裂隙带发育高度预测模型,并基于改进CRITIC评价法结合层次分析法(AHP)建立了CRITIC-AHP综合赋权法,分别评价矿区顶板采裂危险... 为了解决龙凤煤矿9号煤层开采过程中顶板突水危险性问题,采用线性判别分析法(LDA)构建1种LDA-RBF神经网络导水裂隙带发育高度预测模型,并基于改进CRITIC评价法结合层次分析法(AHP)建立了CRITIC-AHP综合赋权法,分别评价矿区顶板采裂危险性及含水层富水性等级;通过ArcGis地理信息处理技术,将采裂危险性分区与富水性分区叠加,得到9号煤层顶板突水危险性综合分区图。结果表明:LDA-RBF神经网络预测模型结构简单且拟合精度更高,9号煤层导水裂隙带发育预测高度为50.4 m,已超过区域内大部分含水层底界标高,表明大部分区域存在较高的采裂危险性;而改进后的综合赋权法避免了评价结果主客观性过强的问题,其富水性分区结果与钻孔实际涌水量相符;突水危险区主要在矿区中北部呈条状分布,这是该区域含水层富水性较强和采裂危险性较高共同作用的结果,因此,在实际开采中应对以上区域予以重视。 展开更多
关键词 RBF神经网络 综合赋权法 ArcGis 导水裂隙带高度 突水危险性
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