On the spatial characteristic of the short-term and imminent anomalies of underground water behaviors before strong earthquake

Observational results of underground water regime (water level and flow) in some strong earthquakes and moderate earthquakes (in this paper we also call them by 'strong earthquakes')in Chinese mainland are studied and the following conclusions are obtained. For one strong earthquake, the spatial distributions of the anomalies which include medium term anomalies of one year scale, short term anomalies and imminent anomalies, and underground water stations without the anomalies were mainly related to the causative mechanism and active master faults (active abyssal faults or strongly active faults) around the focal region; The spatial distribution of the anomalies coincided with the specific relation among the anomalies, the focal site, the causative mechanism and active master faults. Finally, the mechanism of the relation was briefly discussed, and the importance about the research result in this paper was set forth.

临近断层综放开采顶板突水数值模拟研究

为解决义桥煤矿2304工作面临近断层综放开采顶板导水裂隙带高度增加、分布范围扩大可能导致突水事故的问题,在分析突水水源、突水通道以及断层导水机理的基础上,结合FLAC3D中的流固耦合模块分析了不同宽度煤柱时围岩应力特征、断层活化情况。结果表明:断层附近煤岩体的垂向应力以及断层的活化都随煤柱宽度的增大而减小;煤柱宽度小于20m时,断层活化所形成的裂隙与采动所形成的上覆岩层导水裂隙带沟通形成导水通道;采动对断层上盘岩层的影响范围随煤柱宽度的增加而减小的趋势不明显,考虑煤炭采出率可适当减小煤柱宽度。2304工作面开采时留设20m的断层防水煤柱,在避免了发生矿井突水事故的前提下减小了煤柱宽度,提高了煤炭采出率。

大断层采动“活化”导水特性研究

煤层回采引起的断层"活化"导水是矿井突水的一种重要形式,具有很高的危险性和隐敝性。依托具体的工程背景,建立简化的力学模型和数值模型,根据弹塑性力学和裂隙介质水动力学理论分析不同推进距离时断层面上的主应力和法向应力变化情况,并通过模拟计算得出回采过程中应力变化与塑性破坏特征。研究结果表明,新集矿区F10大型断层在煤层推进至距断层20 m位置时开始有"活化"趋势,断层带岩体位移值陡增到0.05 m,距10 m时断层面主应力急剧增大,峰值应力向浅部转移,断层带发生明显位移,孔裂隙扩张。为保证生产安全,需预设30 m防水煤柱,避免煤岩体突水通道沟通主干断层及承压含水层,该研究成果可为矿井生产提供一定的参考价值。

许厂煤矿3336工作面煤层开采覆岩破坏并行电法监测研究

在许厂煤矿3336工作面推进综放开采期间,由于覆岩破坏过程是随着采掘工作的推进而动态发育的,为保证工作面的安全开采,利用直流电并行电法对断层活化导水情况进行动态监测,通过并行电法CT成像监测技术进行实时监测覆岩破坏规律,随着工作面的不断推进,监测区内的岩体变形破坏阶段性明显,分析得出不同时期该煤层开采破坏后导水裂缝带高度范围为40.7~43.8 m。

基于数值模拟法采煤沉陷应力导致的断层活化导水机理的技术研究

重点介绍FLAC3D数值模拟法在煤炭开采过程中引发断层活化及导水机理的研究,该方法适用于开采煤层受断层对盘存在承压含水层影响的情况。在可能出现断层导水引发溃水事故的情况下,采用该法科学掌握断层活化导水机理,在合理留设防隔水煤柱方面取得了较好的效果。

内蒙古大饭铺煤矿掘进工作面出水机理分析及防治水措施

内蒙古大饭铺煤矿61111掘进工作面掘进至1156m处遇到断层,工作面发生涌水,造成运输巷掘进前方巷道冒顶,为明确出水水源及对工作面掘进的影响,进行了井下掘进工作面富水性探测和出水水源判别,对工作面掘进出水机理进行了分析,预计了工作面涌水量,在保证技术可行和生产安全的前提下,制定了防治水安全措施,为工作面顺利掘进提供依据。

巨厚煤层综放工作面断层活化导水规律研究

采煤工作面存在断层时,采动影响可能会造成断层活化形成新的导水通道,造成突水灾害。鉴于此,龙王沟煤矿在现有断层活化数值模拟成果的基础上,以巨厚煤层综放工作面过断层为工程背景,通过微震监测、水量监测和电阻率监测等技术方法,动态监测断层活化状态及垂向导水裂隙的发育情况,对断层活化导水的规律进行研究。研究表明:微震监测发现采面距离断层400 m时断层即进入准静态阶段,距离断层157 m时断层进入活化阶段,通过断层与巷道交叉点后应力释放恢复至原岩状态;断层进入活化状态后微震能量增大,使导水裂缝带导通部分含水层至采空区,出水量增大;电阻率监测到断层底板区域存在横向发育的低阻异常区,采动影响未发育新的垂向导水通道至奥陶系灰岩含水层,工作面安全回采通过异常区。根据工作面过断层期间断层活化导水的规律,提出了相应的监测防治技术,保障工作面的安全开采。

断层带承压水导升特性相似材料试验研究

以某矿工作面的地质资料为背景,运用自制的承压水导升系统,对工作面推进过程中,断层带及附近岩层的应力演化规律、裂隙发育规律、承压水导升特性进行了系统研究。结果表明:承压水导升系统不仅使得含水层对底板岩体的力学效用得以表征,而且实现了水流导升高度的动态观测;保护煤柱下方底板区域以压应力为主,回采结束后含水层邻近岩层在水压力的作用下已由压缩状态转变为膨胀状态;断层带内承压水的导升高度与防水煤柱尺寸密切相关,当煤柱尺寸小于20cm后,断层带内承压水的导升高度会迅速递增,加大工作面发生突水的风险。

采动断层活化导水特征分析与实验研究

断层活化导水是煤矿突水的一种重要形式,具有较强的危险性和隐敝性.根据裂隙介质水动力学理论,提出了断层附近原始导升带内的地下水压力大于断层面的法向应力是断层活化导水的必要条件,开采作用导致地下水压力与地应力失去原有平衡是断层活化导水的诱因.研究结果表明:对于不导水的岩样裂隙,当注水压力大于围岩压力时出现渗流现象.葛亭煤矿井下注水试验显示当注水水压力达3.5MPa(数值模拟该处的地应力值2～4MPa)时F6断层活化导水.理论分析、室内试验和现场试验结果具有一致性.