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Experimental study on the flow behaviour of water-sand mixtures in fractured rock specimens 被引量:13
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作者 Boyang Zhang Qingyuan He +1 位作者 Zhibin Lin Zhenhua Li 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第3期377-385,共9页
The study of flow behaviour of water-sand mixtures in fractured rocks is of great necessity to understand the producing mechanism and prevention of water inrush and sand gushing accidents.A self-developed seepage test... The study of flow behaviour of water-sand mixtures in fractured rocks is of great necessity to understand the producing mechanism and prevention of water inrush and sand gushing accidents.A self-developed seepage test system is used in this paper to conduct laboratory experiments in order to study the influence of the particle size distribution,the void ratio,and the initial mass of Aeolian sand on the flow behavior.It is concluded that the water flow velocity is insensitive to the initial mass of the Aeolian sand but increases with the power exponent in the Talbot formula and the specimen height.The outflow of the Aeolian sand increases with the power exponent in the Talbot formula,the specimen height,and the initial mass of the Aeolian sand.Besides,the outflow of the Aeolian sand changes exponentially with the water flow velocity.Finally,it is found that the fractured specimen has a maximum sand filtration capacity beyond which the outflow of the Aeolian sand significantly increases with the initial mass of the Aeolian sand. 展开更多
关键词 water inrush and sand gushing accidents Seepage flow of water-sand mixtures Fractured specimens sand filtration capacity
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陕西省煤矿典型水灾隐患特征及治理技术 被引量:4
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作者 董书宁 樊敏 +5 位作者 郭小铭 刘英锋 郭康 姬中奎 李超峰 薛小渊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期902-916,共15页
陕西省煤炭资源丰富,2022年煤炭产量达7.46亿t,是我国主要产煤省份之一。由于全省煤矿区地质及水文地质条件差异明显,煤矿水灾类型多样,随着近年煤炭开采强度的增大,水灾事故时有发生,防治水形势较为严峻。以煤炭赋存条件为基础,系统总... 陕西省煤炭资源丰富,2022年煤炭产量达7.46亿t,是我国主要产煤省份之一。由于全省煤矿区地质及水文地质条件差异明显,煤矿水灾类型多样,随着近年煤炭开采强度的增大,水灾事故时有发生,防治水形势较为严峻。以煤炭赋存条件为基础,系统总结区域水文地质结构特征,界定典型水灾类型及各类水灾影响区域分布,论述典型水灾的形成机理及特征,并提出了相应的防控技术。研究表明:(1)陕西省主要煤炭产区分为陕北、黄陇、渭北三大区,陕北侏罗纪煤田主要有顶板松散沙层水灾隐患、厚层砂岩水灾隐患、溃水溃沙灾害,局部区域分布有烧变岩对煤矿造成水灾隐患;黄陇煤田主要受顶板巨厚砂岩水灾隐患、离层溃水隐患、泥砂溃涌灾害隐患威胁;陕北石炭—二叠纪煤田和渭北煤田,主要受到煤层底板奥陶系灰岩水灾隐患威胁。(2)陕北侏罗系煤田顶板水灾隐患主要为顶板含水层受开采导水裂隙带扰动形成,导水裂隙波及砂岩含水层或松散沙层可形成持续大流量涌水,部分区域充水强度较大,在短时间水量较大超过排水系统能力时造成顶板水灾,在薄基岩区域垮落带直接导通松散沙层时可转变为溃水溃沙灾害,导水裂隙带影响到烧变岩富水区域时可形成瞬时水量大且持续的烧变岩水灾;黄陇煤田顶板巨厚砂岩含水层受采动导水裂隙带波及形成高强度持续涌水并可能形成顶板水灾,当含水层下部隔水层厚度较大时,可能形成离层溃水灾害,当近煤层顶板岩层松软遇水易崩解时可转变为泥砂溃涌灾害;陕北石炭—二叠纪煤田和渭北煤田,煤层开采底板扰动破坏带或断层等构造导通奥陶系灰岩含水层时,会引发极为严重的底板突水灾害,该类灾害具突发性强、瞬时水量大的特征。(3)各区域的顶板水灾隐患治理技术主要包括钻孔疏泄、注浆治理、开采参数控制等,底板水灾隐患治理技术主要包括区域注浆加固及封堵等;烧变岩水灾隐患主要采取帷幕注浆与钻孔探放有机结合的防治技术。 展开更多
关键词 陕西省煤矿 溃水溃沙 烧变岩水灾 离层溃水 泥砂溃涌 底板奥灰水灾
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浅埋薄基岩顶板采动突水溃砂固流耦合相似模拟试验研究
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作者 张贵彬 王荣强 +3 位作者 马俊鹏 吕文茂 张文泉 王海龙 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期165-175,共11页
突水溃砂作为一种新型的矿井地质灾害,具有隐蔽、突发、难监测、破坏强等特点,因此,探究覆岩采动劣化特征及突水溃砂致灾机理对松散层水害防控具有指导意义。首先,通过相似材料配比与测试试验,研究了不同材料配比对材料强度、渗透特性... 突水溃砂作为一种新型的矿井地质灾害,具有隐蔽、突发、难监测、破坏强等特点,因此,探究覆岩采动劣化特征及突水溃砂致灾机理对松散层水害防控具有指导意义。首先,通过相似材料配比与测试试验,研究了不同材料配比对材料强度、渗透特性的影响机制,并研制出一种适宜于模拟松软岩层的新型固流耦合相似材料;然后,借助采动煤层顶板涌水溃砂灾害模拟系统,进行了浅埋薄基岩、中厚基岩的单一含水结构盖层以及薄基岩含隔双层结构盖层条件下开采的相似模拟试验,分析了不同地层结构的采动裂缝空间劣化-贯通及水砂起动、运移、涌溃灾变特征,揭示了浅埋薄基岩采动突水溃砂致灾机理。试验结果表明:新型固流耦合相似材料兼具耐水、抗崩解、抗软化、低渗透、低强度、低塑性的特性,且渗透系数随碳酸钙含量的增加呈负指数衰减,单轴抗压强度呈现二次多项式增长的特点;初次来压和第一次周期来压阶段是浅埋薄基岩采动覆岩劣化诱发突水溃砂的高发期,采动裂缝平面呈“OX”分布,随基岩与松散层底部黏土层的厚度增加,覆岩由拉剪破坏逐渐转变为拉张破坏,裂缝形态由“垂向直通形”转变为“倒楔形多层交错叠加组合”,裂缝开度减小,通畅度变差,可降低诱发突水溃砂风险几率与危害程度;通道开度(宽度)与砂体粒径的相对关系(简称“裂粒比”)以及通道通畅度是决定突水溃砂发生与否及致灾程度的关键。 展开更多
关键词 薄基岩 采动裂缝 地层结构 突水溃砂 相似材料 模拟试验
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Numerical simulation of dewatering thick unconsolidated aquifers for safety of underground coal mining 被引量:16
4
作者 HANG Yuan ZHANG Gai-ling YANG Guo-yong 《Mining Science and Technology》 EI CAS 2009年第3期312-316,共5页
With an increase of mining the upper limits under unconsolidated aquifers, dewatering of the bottom aquifer of the Quaternary system has become a major method to avoid water and sand inrushes.In the 8th District of th... With an increase of mining the upper limits under unconsolidated aquifers, dewatering of the bottom aquifer of the Quaternary system has become a major method to avoid water and sand inrushes.In the 8th District of the Taiping Coal Mine in south-western Shandong province, the bottom aquifer of the Quaternary system is moderate to excellent in water-yielding capacity.The base rock above the coal seam is very thin in the concealed coal field of the Carboniferous and Permian systems.Therefore, a comprehensive dewatering plan from both the ground surface and the panel was proposed to lower the groundwater level in order to ensure mining safety.According to the hydrogeologic conditions of the 8th District, we established a numerical model so that we could simulate the groundwater flow in the dewatering process.We obtained the simulation parameters from previous data using backward modeling, such as the average coefficient of permeability of 12 m/d and the elastic storage coefficient of 0.002.From the same model, we predicted the movement of groundwater and water level variables and obtained the visible effect of the dewatering project.Despite the overburden failure during mining, no water and/or sand inrush occurred because the groundwater level in the bottom aquifer was lowered to a safe water level. 展开更多
关键词 mining under water body water and sand inrush unconsolidated aquifer drainage numerical simulation
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Simulation of Water-Resistance of a Clay Layer During Mining:Analysis of a Safe Water Head 被引量:10
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作者 DONG Qing-hong CAI Rong YANG Wei-feng 《Journal of China University of Mining and Technology》 EI 2007年第3期345-348,共4页
Given previous research and prototypical geological conditions of a mining workface,we simulated fis-sure development in clay layers at the bottom of Quaternary strata and above bedrock,sand and water inrush during mi... Given previous research and prototypical geological conditions of a mining workface,we simulated fis-sure development in clay layers at the bottom of Quaternary strata and above bedrock,sand and water inrush during mining by model experiments. The results show that V-shaped fissures usually occur in the bottom clay layer at the front top of the active face and that the position of these fissures changes periodically with ground pressure intervals. These fissures occur exactly in the area where the horizontal strain is concentrated. The results also demonstrate that the permeability coefficient of the cracked clay decreases while fissures tend to close. The permeability of the cracked bottom clay layer increases rapidly after a turning point in the permeability coefficient-water head curve (K-H curve) under a certain vertical load. Under static water pressure,the permeability coefficient of cracked clay decreases when load increases. A turning point in the K-H curve showed up and can be seen as a cutoff point to de-cide water inrush under a certain load level. Under an instantaneous water head,the greatest ability of the cracked clay to avoid drastic water inflow is a little higher than that under static conditions. 展开更多
关键词 model testing water-resistance of the clay layer safety water head water and sand inrush
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基岩风化带性质对顶板突水溃砂的影响研究——以赵固一矿为例 被引量:9
6
作者 许延春 马子民 +5 位作者 李小二 苗葳 张二蒙 姜文浩 卓运亮 田雨果 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期64-71,共8页
基于赵固一矿上覆巨厚冲积层多含水层(组)薄基岩的特点,冲积层下部砂砾含水层水压达到4.0 MPa,为高水压含水层。为确定基岩性质对顶板突水溃砂的影响,保证多含水层(组)薄基岩区的正常回采,对水文勘察孔所取基岩岩样进行点荷载、干燥饱... 基于赵固一矿上覆巨厚冲积层多含水层(组)薄基岩的特点,冲积层下部砂砾含水层水压达到4.0 MPa,为高水压含水层。为确定基岩性质对顶板突水溃砂的影响,保证多含水层(组)薄基岩区的正常回采,对水文勘察孔所取基岩岩样进行点荷载、干燥饱和吸水率和室内崩解试验,通过分析岩样各项试验指标随深度的变化曲线,确定基岩性质及其对留设防砂煤柱的影响。试验表明:基岩风化深度超过20 m;距离冲积层底界面0~6.5 m垂深范围内的泥类岩干燥饱和吸水率大于15%,遇水崩解多呈泥状、碎岩片和碎块泥,隔水性能良好,可以有效弥合采动裂缝,可以作为防水煤柱的保护层;冲积层底界面下部0~11.4 m的风化泥岩强度低于4.0 MPa的冲积层下部细砾含水层水压力,防砂煤柱的保护层不能全部由风化泥岩构成,提出防砂煤柱保护层厚度需要大于11.4 m;砂岩耐崩解性强,干燥饱和吸水率远小于泥类岩,阻隔水性能较差,防水煤柱保护层不可以全部由风化砂岩构成。风化砂岩强度大于4.0 MPa的冲积层下部砂砾含水层水压,可以有效抵御上覆水头压力。 展开更多
关键词 基岩风化带 饱和单轴抗压强度 干燥饱和吸水率 崩解试验 顶板突水溃砂
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近松散层采掘抗渗透破坏评价方法Ⅰ:临界水力坡度 被引量:3
7
作者 隋旺华 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期175-186,共12页
抗渗透破坏评价是近松散含水层煤层开采溃水溃砂防控的重要基础工作,但至今尚未形成规范性方法和标准。松散层和风化带抗渗透破坏评价的关键是确定水力坡度和临界水力坡度。首先综述了流土和内部侵蚀发生的临界水力坡度确定方法,指出近... 抗渗透破坏评价是近松散含水层煤层开采溃水溃砂防控的重要基础工作,但至今尚未形成规范性方法和标准。松散层和风化带抗渗透破坏评价的关键是确定水力坡度和临界水力坡度。首先综述了流土和内部侵蚀发生的临界水力坡度确定方法,指出近松散层煤层采掘诱发溃水溃砂临界水力坡度与传统的临界水力坡度的不同特点。针对集中通道获得考虑临空面出口尺寸和岩土层物理力学性质的松散砂层、黏土层和基岩风化带的抗渗透破坏临界水力坡度的计算公式,采用试验结果验证,溃水溃砂临界水力坡度公式的适用性。通过单因素和多因素参数对临界水力坡度的敏感性分析结果表明,裂隙宽度是影响临界水力坡度大小的最重要因素,也表明在实际工程中通过控制采掘诱发的覆岩破坏是减少溃水溃砂灾害的关键措施。煤系风化带的临界水力坡度与其中黏土成分的含量、施加荷载大小有密切的关系,当黏土在风化岩石中占比(质量分数)为5%~40%时,其变化范围为2.9~67.2,给出了用高斯函数的拟合估算关系式和考虑上覆荷载的估算公式。研究结果将为近松散层开采溃水溃砂评价临界水力坡度计算提供参考。 展开更多
关键词 临界水力坡度 渗透变形 松散含水层 风化带 溃水溃砂 抗渗透破坏
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近松散层采掘抗渗透破坏评价方法Ⅱ:水力坡度解析法
8
作者 董贵明 隋旺华 +3 位作者 李雨洲 姚佳音 郭和伟 傅文杰 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期1486-1493,共8页
采掘诱发裂隙导通顶板上覆含水砂层中产生的水力坡度是渗透型溃砂的关键判断依据之一,但是,到目前为止主要是采用定流量下的稳定流水力坡度表达式计算,而实际上,上覆含水层中水动力条件和涌水量在溃水溃砂过程中都是非稳定的。本文依据... 采掘诱发裂隙导通顶板上覆含水砂层中产生的水力坡度是渗透型溃砂的关键判断依据之一,但是,到目前为止主要是采用定流量下的稳定流水力坡度表达式计算,而实际上,上覆含水层中水动力条件和涌水量在溃水溃砂过程中都是非稳定的。本文依据非稳定流理论,给出了二维潜水、承压水单井定降深模型下的水力坡度J的解析公式,并分析了J随时间和距离的演变特征。结果表明,对于潜水,J随与井的距离r的增加而下降,下降速度随r的增加而减小;存在拐点r′,当r<r′时,J随时间延长而下降,在r>r′时,J随时间延长而增加;随着地下水头H 0的增加,J是增加的;本文获得的潜水的非稳定流条件下的J大于潜水稳定流的J。对于承压水,J随r的增加而下降,下降速度随r的增加而减小;与潜水不同的是,在不同r处,J随时间延长而下降,不存在拐点;随着H 0的增加,J是增加的;本文获得的承压水的非稳定流条件下的J不总大于承压水稳定流的J。最后,在伊犁河谷某矿对本文方法进行了初步应用。 展开更多
关键词 水力坡度 松散含水层 溃水溃砂 抗渗透破坏
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岩溶山区运营隧道突水涌沙机制及处理措施研究
9
作者 戴志仁 胡瑞青 +1 位作者 王泽宇 赵启超 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第S02期369-377,共9页
为解决岩溶山区运营隧道突水涌沙难题,采用工程类比与理论分析相结合的方法,对区域地下水径流与泥沙物源进行分析,揭示岩溶山区隧道突水涌沙机制,并基于“以堵为主、限量排放”的衬砌结构设计原则,加强防排水措施。研究结果表明:1)隧道... 为解决岩溶山区运营隧道突水涌沙难题,采用工程类比与理论分析相结合的方法,对区域地下水径流与泥沙物源进行分析,揭示岩溶山区隧道突水涌沙机制,并基于“以堵为主、限量排放”的衬砌结构设计原则,加强防排水措施。研究结果表明:1)隧道开挖阶段应确保围岩得到有效加固并形成帷幕效应,减小衬砌结构承受的水压力,兼顾水环境保护与隧道安全的双重需要;2)运营期涌水量大时可考虑设置泄水洞引排地下水,泄水洞位置应结合地下水径流来水方向、泄水洞与正线隧道的相对位置关系、泄水洞最低点与洞口位置等综合确定,并考虑重力流自然引排。 展开更多
关键词 岩溶 山区运营隧道 断层 突水涌沙 泄水洞
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冲积层高水压含水体下工作面突水溃砂机理分析 被引量:1
10
作者 李小二 郑顺元 +1 位作者 卓运亮 苗葳 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第4期114-117,共4页
冲积层砂砾含水层导致的工作面的突水溃砂事故,对人员安全和设备有重大威胁。赵固一矿大多数薄基岩工作面在留设防砂安全煤(岩)柱的条件下可实现安全开采,但在特殊水文地质条件下仍有工作面发生突水溃砂事故。在分析归纳多起突水溃砂事... 冲积层砂砾含水层导致的工作面的突水溃砂事故,对人员安全和设备有重大威胁。赵固一矿大多数薄基岩工作面在留设防砂安全煤(岩)柱的条件下可实现安全开采,但在特殊水文地质条件下仍有工作面发生突水溃砂事故。在分析归纳多起突水溃砂事故的基础上,总结了防砂煤(岩)柱失稳的主要类型,认识了特殊水文地质条件下事故的形成原因,查明了突水溃砂的形成机理。研究结果表明:工作面出现压架事故,顶板岩层持续抽冒造成超限开采,导水裂缝带波及砂砾高水压“天窗区”是致灾的关键因素。建议采取加强顶板管理,论证支架支承力适用性,适当留设保护煤柱,加强冲积层探测,针对性调整采动影响等预防技术措施。研究结果对我国类似条件的工作面安全开采具有借鉴价值。 展开更多
关键词 突水溃砂 高水压 顶板抽冒 楔形区 机理分析
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神南矿区浅埋近距离煤层开采覆岩导水断裂带发育高度研究 被引量:2
11
作者 谢党虎 王建文 +4 位作者 李民峰 郭书全 王二云 马宗宇 杜超杰 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第7期221-227,共7页
针对神南矿区浅埋近距离煤层重复采动覆岩导水裂隙可能导通含水层,诱发突水灾害问题,采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场钻孔实测方法研究了柠条塔矿近距离1^(-2)煤和2^(-2)煤开采覆岩导水断裂带发育规律;1^(-2)煤充分采动时,覆岩... 针对神南矿区浅埋近距离煤层重复采动覆岩导水裂隙可能导通含水层,诱发突水灾害问题,采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场钻孔实测方法研究了柠条塔矿近距离1^(-2)煤和2^(-2)煤开采覆岩导水断裂带发育规律;1^(-2)煤充分采动时,覆岩断裂带高度约为50 m,尚未与第四系松散孔隙潜水和侏罗系风化基岩承压水连通;当1^(-2)煤和2^(-2)煤重复采动时,理论预测导水断裂带高度约为136 m,物理和数值模拟得知覆岩断裂带发育高度约为140 m,现场钻孔实测导水断裂带的高度约为135 m,三者非常吻合,断裂带与侏罗系风化基岩承压水连通。提出了超前工作面300 m从回采巷道向侏罗系风化基岩打钻孔疏放承压水的措施,现场实践表明:2^(-2)煤开采过程中未发生突水溃沙事故。 展开更多
关键词 浅埋煤层 近距离煤层 重复采动 导水断裂带高度 突水溃沙
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粉细砂地层隧道涌水涌砂灾害模型试验研究 被引量:1
12
作者 杨祥 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第6期210-215,共6页
近年来盾构在一些大埋深高水压砂层、砂卵石地层掘进时,因隧道内涌水涌砂而诱导的地层坍塌事故时有发生,因此亟需进一步探究隧道涌水涌砂的成灾机理与地层坍塌的破坏过程,为类似工程提供施工指导。基于已有工程案例,设计了隧道涌水涌砂... 近年来盾构在一些大埋深高水压砂层、砂卵石地层掘进时,因隧道内涌水涌砂而诱导的地层坍塌事故时有发生,因此亟需进一步探究隧道涌水涌砂的成灾机理与地层坍塌的破坏过程,为类似工程提供施工指导。基于已有工程案例,设计了隧道涌水涌砂可视化试验装置,研究了水土流失质量和土层横向破坏形态随时间的变化规律,并探讨了粉细砂密实度、模型隧道埋深、地下水位和漏点位置四种因素对隧道涌水涌砂灾害的影响。试验结果表明:盾构隧道涌水涌砂灾害可大致分为三个阶段,即漏水漏砂阶段、快速涌砂阶段和突水破坏阶段,可采用流失水土干物质比作为判别隧道涌水涌砂灾害发展阶段的依据;漏点位置和地下水位对地层渗透破坏的演化过程影响较大;粉细砂密实度越小、隧道埋深越浅、地下水位距地面越近且漏点位于隧道下方时,隧道涌水涌砂灾害发展越剧烈,水土流失质量越大。建议盾构在大埋深富水地层掘进过程中,做好地层加固方案,同时加强隧道,尤其是隧道拱底位置处的防水能力。 展开更多
关键词 盾构隧道 涌水涌砂 漏点位置 地下水位 隧道埋深
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含红土层薄基岩工作面突水溃砂机制与影响因素模拟研究
13
作者 吴绪南 张文泉 +4 位作者 王永洁 高龙 张剑 顾士超 李壮 《中国矿业》 2023年第12期161-169,共9页
针对煤矿松散含水层下薄基岩工作面顶板发生切落,导致突水溃砂灾害事故,以陕西省郝家梁煤矿30108工作面突水溃砂灾害事故为背景,从理论上分析突水溃砂的发生机理,通过数值模拟方法再现了在基岩厚20 m、红土层厚40 m、开采高度6.5 m、推... 针对煤矿松散含水层下薄基岩工作面顶板发生切落,导致突水溃砂灾害事故,以陕西省郝家梁煤矿30108工作面突水溃砂灾害事故为背景,从理论上分析突水溃砂的发生机理,通过数值模拟方法再现了在基岩厚20 m、红土层厚40 m、开采高度6.5 m、推进20 m左右时工作面发生突水溃砂的过程,并进行了影响因素分析。研究发现,在薄基岩、厚红土层条件下,红土层的自身特性对裂隙带的发育有明显的抑制作用,导水裂隙带发育不完整、不充分,但是在多个相邻工作面连续开采的过程中,红土层强度受采动影响和水的渗透侵蚀作用而逐渐降低,裂隙带高度逐渐发育升高,当红土层强度降低约47%时,后续工作面开采过程中顶板易发生切落导致突水溃砂事故。进一步模拟发现,除红土层自身特性外,影响覆岩破坏导致工作面突水溃砂的主要因素还包括基岩厚度、红土层厚度、开采高度等。因此,系统研究导致矿井发生突水溃砂的机理以及主要影响因素对类似条件矿井预防同类事故发生具有重要的现实意义。 展开更多
关键词 薄基岩 红土层 突水溃砂 颗粒流模拟 松散层
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伊敏煤田弱胶结砂砾岩含水层下综放开采水砂防控技术 被引量:1
14
作者 张跃恒 郝国强 +1 位作者 孙利辉 高茂胜 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第5期130-134,共5页
弱胶结砂砾岩胶结性差、易崩解,弱胶结砂砾岩含水层下开采易发生突水溃砂事故。针对伊敏煤田多层弱胶结砂砾岩含水层下综放开采技术条件,实施了一整套溃水溃砂防控技术,并成功应用于I0116~306工作面顶板防治水实践中。采用网络并行电法... 弱胶结砂砾岩胶结性差、易崩解,弱胶结砂砾岩含水层下开采易发生突水溃砂事故。针对伊敏煤田多层弱胶结砂砾岩含水层下综放开采技术条件,实施了一整套溃水溃砂防控技术,并成功应用于I0116~306工作面顶板防治水实践中。采用网络并行电法物探和钻探验证实现了对顶板含水层富水性的三维精细刻画。采用地面钻孔冲洗液漏失量观测法和数值模拟方法研究了伊敏煤田弱胶结地层综放开采覆岩破坏高度,垮采比和裂采比分别为4.8和11.0。根据覆岩破坏特征和水文地质结构,对多层弱胶结砂砾岩含水层采用不同的防治措施,对垮落带波及的富水性弱、易疏放的Ⅲ含采取采前预疏措施,有效防止了Ⅲ含溃砂事故的发生;对导水裂缝带局部波及的富水性中等、难以疏降的Ⅱ含采取限制采高的措施。研究成果可为相似弱胶结地层条件和开采技术条件矿井水砂防控提供有益的参考。 展开更多
关键词 伊敏煤田 弱胶结砂砾岩 综放开采 溃水溃砂
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厚松散薄基岩区开采突水溃沙危险性分析 被引量:1
15
作者 张坤 丁湘 +1 位作者 冉星仕 蒲治国 《陕西煤炭》 2023年第2期134-137,191,共5页
随着榆神府矿区浅埋煤层开采强度的逐步加大,矿井突水溃沙事故时有发生。突水溃沙灾害的发生往往具有突发性、灾难性的特点,对于突水溃沙的预测预判是防止灾害发生的关键。针对该区域存在的厚松散沙层、薄基岩开采的地质背景,以神东矿... 随着榆神府矿区浅埋煤层开采强度的逐步加大,矿井突水溃沙事故时有发生。突水溃沙灾害的发生往往具有突发性、灾难性的特点,对于突水溃沙的预测预判是防止灾害发生的关键。针对该区域存在的厚松散沙层、薄基岩开采的地质背景,以神东矿区某煤矿为例,在综合考虑突水溃沙内在机理的基础上,从形成突水溃沙灾害必须具备的4个要素出发,对某煤矿东部区开采突水溃沙危险性进行分析。结果表明,该区域存在突水溃沙的可能性,为矿井下一步防治水沙溃涌工作提供依据,以保证矿井安全。 展开更多
关键词 含(隔)水层 突水溃沙 水沙源 通道 动力源 流动空间
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厚松散层薄基岩工作面内斜穿断层注浆加固安全开采研究
16
作者 雷煜 王友峰 +2 位作者 曹思文 张强 张民 《煤炭与化工》 CAS 2023年第3期6-10,共5页
松散含水层下提限开采,水砂突涌灾害事故时有发生,尤其在工作面内薄覆岩中存在断层时,更易发生水沙突涌,严重威胁矿井的安全生产。杨村煤矿330提限开采工作面内桲椤树二号断层斜穿整个工作面,按沿底分层开采最小煤岩柱高度略大于留设防... 松散含水层下提限开采,水砂突涌灾害事故时有发生,尤其在工作面内薄覆岩中存在断层时,更易发生水沙突涌,严重威胁矿井的安全生产。杨村煤矿330提限开采工作面内桲椤树二号断层斜穿整个工作面,按沿底分层开采最小煤岩柱高度略大于留设防砂安全煤岩柱的所需最小垂高,为保障工作面开采的安全性,利用理论预计和数值模拟方法,对工作面斜穿断层开采覆岩破坏高度及工作面开采的安全性进行分析,提出了断层注浆加固治理思路,设计了断层注浆加固方案,并在井下现场进行实施及注浆加固效果检验;结合相应安全技术措施,顺利完成了330工作面的安全开采。研究成果对于实现受断裂构造影响下厚松散层极薄基岩工作面的安全开采具有一定的指导和借鉴意义。 展开更多
关键词 断层 松散层 薄基岩 水砂突涌 注浆加固
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浅埋薄基岩工作面防水溃泥砂安全性研究
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作者 朱利军 《能源与节能》 2023年第10期173-176,共4页
以浅埋深薄基岩工作面为研究对象,对厚煤层条件下大采高下的防水溃泥砂安全性进行了分析研究。通过现场钻孔取样进行了岩性柱状统计分析,实测了风化基岩及黄土段力学性能,并针对岩性强度归类后的垮落带及裂隙带发育高度进行了理论计算,... 以浅埋深薄基岩工作面为研究对象,对厚煤层条件下大采高下的防水溃泥砂安全性进行了分析研究。通过现场钻孔取样进行了岩性柱状统计分析,实测了风化基岩及黄土段力学性能,并针对岩性强度归类后的垮落带及裂隙带发育高度进行了理论计算,最后通过3DEC离散元模拟软件对切眼基岩段地质条件下的冒裂特征进行了数值模拟。探测发现切眼区域累计埋深约65.5 m,薄基岩厚度仅26.5 m,且有弱风化,强度介于13~32 MPa之间;经理论计算与数值模拟发现采全条件下,基岩垮落带发育高度约14.5 m,导水裂隙可贯穿整个基岩,黄土层全段发生弯曲下沉直至地表,地表下沉导致局部张拉,出现垂直型裂隙,存在雨季涌入积水及溃泥的可能性,建议避开雨季回采,以及做好引流工程与地表裂缝回填相结合措施。 展开更多
关键词 溃水溃泥 浅埋深 薄基岩 裂隙发育高度 大采高
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薄基岩工作面突水溃砂致灾过程模拟研究
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作者 吴绪南 刘延欣 武宇亮 《山东煤炭科技》 2023年第4期168-170,共3页
为了直观地研究薄基岩工作面突水溃砂致灾过程,以陕西郝家梁煤矿为背景,构建薄基岩煤层开采及水砂体沿裂隙运动的离散元数值模型进行模拟研究。煤层开挖过程中伴随着上覆岩层的应力释放与传递,基岩厚度薄难以形成承载能力较强的铰接结构... 为了直观地研究薄基岩工作面突水溃砂致灾过程,以陕西郝家梁煤矿为背景,构建薄基岩煤层开采及水砂体沿裂隙运动的离散元数值模型进行模拟研究。煤层开挖过程中伴随着上覆岩层的应力释放与传递,基岩厚度薄难以形成承载能力较强的铰接结构,覆岩产生的裂隙通道导通含水层与工作面,从而引发突水溃砂灾害事故。进一步对松散颗粒物在有无水压力时其沿裂隙溃入工作面速率进行对比研究,无水压作用时相对稳定,有水压时裂隙开口处溃砂速率可分为“增长-稳定-再增长稳定-衰减”四个阶段。 展开更多
关键词 薄基岩 裂隙发育 突水溃砂 砂砾运动 颗粒流模拟
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厚覆基岩下煤层开采突水溃砂机理研究 被引量:23
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作者 彭涛 冯西会 +3 位作者 龙良良 王英 牛超 刘英锋 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期260-264,共5页
为了揭示较厚上覆基岩煤层开采顶板突水溃砂灾害的形成机理,以照金煤矿突水溃砂事故为例,结合最新补勘地质资料,从导水通道、充水水源、物源、储水空间、动力源和地质构造等多方面对该类型灾害机制进行综合分析。研究结果表明:在采动条... 为了揭示较厚上覆基岩煤层开采顶板突水溃砂灾害的形成机理,以照金煤矿突水溃砂事故为例,结合最新补勘地质资料,从导水通道、充水水源、物源、储水空间、动力源和地质构造等多方面对该类型灾害机制进行综合分析。研究结果表明:在采动条件影响下,富水性弱~中等的洛河组含水层也可能发生破坏极大的水害事故;较厚上覆基岩煤层开采顶板突水溃砂的发生并非单一因素造成,而是由多个因素相互作用最终造成水砂混合流运移和突溃的现象;照金矿202工作面综放开采产生的导水裂隙带导通洛河组含水层,水进入宜君组与直罗组之间的离层空腔,随着积水量增加,渗入煤系含水层和古河床相松散体中形成似泥石流体,并会沿工作面切落形成的集中通道瞬间溃入工作面,导致煤层顶板上覆较厚基岩发生突水溃砂。 展开更多
关键词 突水溃砂 导水裂隙带 较厚基岩 形成机理
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西部典型矿区风积沙含水层突水溃沙的起动条件与运移特征 被引量:14
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作者 杨鑫 徐曾和 +2 位作者 杨天鸿 杨斌 师文豪 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期21-28,35,共9页
突水溃沙是西部矿井地质灾害的主要类型之一,为研究突水溃沙灾害的临界判据与水沙运移特征,以榆横矿区含水层风积沙为例,采用自主研发的水沙两相高速渗流试验设备,对4种不同粒径范围的风积沙进行了沙粒起动试验和溃沙试验,对混合风积沙... 突水溃沙是西部矿井地质灾害的主要类型之一,为研究突水溃沙灾害的临界判据与水沙运移特征,以榆横矿区含水层风积沙为例,采用自主研发的水沙两相高速渗流试验设备,对4种不同粒径范围的风积沙进行了沙粒起动试验和溃沙试验,对混合风积沙进行了水沙两相高速渗流试验。得到了影响突水溃沙的2个临界速度条件:第一临界速度即沙粒起动速度,为0.38~1.26 mm/s;第二临界速度即溃沙临界速度,为2.48~3.54 mm/s。试验结果表明:体积膨胀是沙粒群起动的必要条件,突水溃沙灾害是起动的风积沙由量变逐步积累到质变的物理过程,分为3个阶段:(1)水携沙流动,(2)水沙混合流动,(3)沙携水流动。沙粒起动是水动能转变为沙动能的过程,溃沙时水沙混合流体运动表现为颗粒群浓度波传播的特征,沙粒间通过碰撞的形式传递能量。溃沙速率随初始水力梯度的增大呈指数增长,单位时间内溃沙量随水力梯度的增大而呈线性增加。 展开更多
关键词 突水溃沙 临界流速 沙携水 沙粒碰撞 颗粒群浓度波
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