基于覆岩曲率变形的导水裂缝带发育高度研究

为了研究覆岩导水裂缝带最大发育高度，以小保当矿区2^-2煤层为研究对象，通过理论分析、相似材料模拟实验、实例验证等方法，在应用极限曲率预计导水裂缝带发育高度的基础上，借助概率积分法将导水裂缝带上部岩层与煤层的间距、下沉系数η₍(z))、开采高度m与导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K₍(z) max)有机结合，给出了以导水裂缝带上部岩层最大曲率变形值K₍(z) max)为关键参数的覆岩上行裂缝发育高度关系式和以地表最大水平拉伸变形值ε_xm为关键参数的下行裂缝发育深度关系式。在此基础上给出了一种基于概率积分法的导水裂缝带发育高度理论预计方法，应用该预计方法对小保当矿区2^-2号煤层开采覆岩导水裂缝带最大发育高度进行了预计，其最大发育高度为160.1 m，与现场实测152.01～175.57 m基本吻合，研究成果可为相似工况下实现保水开采提供理论依据。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟

通过理论分析计算,得出上下2组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟,研究分析了上下2组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值、模拟计算结果对比,综合分析了分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

工作面开采覆岩移动规律的数值模拟研究

为了研究工作面在回采过程中的覆岩移动规律,以麦垛山煤矿2#煤典型工作面为例,采用数值模拟的方法,对工作面覆岩破裂、主应力、顶板垂向和横向位移以及地表下沉进行了分析。根据数值模拟结果,顶板塑性破坏区呈现出波浪状,导水裂缝带发育最大高度为74.9 m,煤壁上最大压应力为7.95 MPa,采空区顶板上的最大拉应力为1.18 MPa,2#煤顶板最大下沉值为1 600 mm,地表最大下沉值为875 mm。     

麦垛山矿6~#煤上行开采可行性分析

为保证矿井安全投产,针对麦垛山矿主采2#煤上部存在的强含水层问题,采用理论计算分析确定2#煤开采后导水裂隙带高度均大于30 m,直接开采将会威胁矿井安全;而通过对下部6#煤的导水裂隙带高度计算可知,6#煤开采后不会造成矿井突水,仅在断层附近对上部煤层存在局部破坏,数值实验直观表明,先采6#煤不会破坏上部煤层,上行开采是可行的。     

麦垛山矿6~#煤上行开采可行性分析

为保证矿井安全投产,针对麦垛山矿主采2#煤上部存在的强含水层问题,采用理论计算分析确定2#煤开采后导水裂隙带高度均大于30 m,直接开采将会威胁矿井安全;而通过对下部6#煤的导水裂隙带高度计算可知,6#煤开采后不会造成矿井突水,仅在断层附近对上部煤层存在局部破坏,数值实验直观表明,先采6#煤不会破坏上部煤层,上行开采是可行的。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟研究

通过理论分析计算,得出上下两组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟研究分析上下两组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值,模拟得出的结果对比,综合分析分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

浅部松散含水层下开采上“两带”观测与相关规律研究

针对煤层露头附近开采,对上覆岩层造成的破坏程度的问题,采用钻探、物探以及地表沉陷观测,进行了导水裂缝带发育高度和地表岩移规律研究,取得了浅部松散含水层下开采引起覆岩变形破坏及地表沉陷规律,得出了垮落带、导水裂隙带（简称上“两带”）发育高度及地表沉陷的主要参数。对煤矿浅部松散含水层下开采的水害防治工作及安全生产具有重大意义。     

多煤层开采覆岩变形破坏规律的数值模拟研究

针对霖源煤矿煤层多、厚这一地质条件,利用FLAC3D软件,从应力变化、裂隙带发育、垂直位移等方面系统地分析了2个主采煤层开采过程中上覆岩层及围岩的采动变形破坏规律。模拟结果表明:仅开采7煤时,导水裂隙带发育高度约为10 m,7煤上覆岩层的最大下沉量约为24. 67 mm;7煤开采后开采10煤时,7煤的导水裂隙带发育高度与7煤单一开采时无明显变化,而上覆岩层的下沉量有明显的增加,底板底鼓量有所减小。     

海下综放开采防水安全煤岩柱厚度的确定

针对龙口海域下开采的实际情况,分析了海域扩大区水文地质条件,收集整理国内13个矿区综放开采导水裂缝带高度实测数据,选取采厚、基岩柱厚度、倾角、顶板单轴抗压强度、泥岩比例和覆岩结构6种因素作为导水裂缝带发育高度预测模型的影响因子,建立导水裂缝带高度预测模型,并对不同采厚条件下导水裂缝带高度进行了预测;应用FLAC软件进行了断层条件下覆岩破坏规律的模拟,计算了不同落差、不同倾角的正断层对导水裂缝带发育高度的影响,得出在软弱覆岩类型综采工作面（采厚4.4 m）有正断层（倾角45~65°）、落差小于6.0 m的情况下,导水裂缝带发育高度较之正常地质条件下增大14.4%~22.2%.提出了综合考虑断层和正常条件的防水安全煤岩柱设计,确定在海域放顶煤开采正常覆岩条件下防水安全煤岩柱厚度为55.5 m;受断层影响条件下,防水煤岩柱厚度为62.5 m.