厚黄土覆盖区煤炭开采对松散含水层影响的 相似模拟研究

为了研究厚黄土覆盖区地下煤层开采对上覆松散含水层的影响机制,以常村煤矿为地质背景,根据相似原理,采用不同采深、不同采高的物理相似模拟试验方法,对煤层采动后的覆岩裂隙发育及上覆松散含水层水位下降速率进行观测记录并对比分析。研究结果表明:地下煤层开采对上覆松散含水层中的地下水的影响存在不同的影响机制,使得含水层受影响的程度不同。煤层顶板导水断裂带是否沟通松散含水层并不是松散含水层破坏、地下水水位下降的唯一条件,松散含水层隔水底板的变形破坏是造成松散含水层破坏的另一关键因素。     

第四系松散含水层下煤层开采突水危险性及防水煤柱确定方法

通过理论分析提出了松散含水层突水危险系数概念,建立了第四系松散含水层下煤层开采突水危险性评价和防水煤柱留设的理论与方法.研究结果表明,开采煤层顶界至第四系松散含水层底界之间距离减去开采煤层一次采全高形成的冒落裂隙带高度为有效保护层厚度,若有效保护层厚度小于零,第四系松散含水层可能涌入回采工作面,造成顶板突水.若有效保护层厚度大于零,其突水危险性采用松散含水层水压与有效保护层厚度之比值,即松散含水层突水危险系数来评价.在此基础上,提出了根据松散含水层内的水压值确定保护层的厚度和合理的防水煤柱值.采用该方法对开滦东欢坨井田8煤层开采时第四系松散含水层的突水危险性和防水煤柱进行了评价,评价结果与实际相吻合.     

松散承压含水层载荷传递机理的实验研究

利用专门设计的实验模拟装置，首次就松散承压含水层的载荷传递机理进行了实验研究．通过实验结果的对比分析，得出由于承压水的流动性和补给作用，松散承压含水层对载荷的传递起很大作用．有松散承压含水层时，上覆表土层的载荷通过松散承压含水层均匀地作用于下部基岩上，开挖过程中，基岩顶界面上的载荷基本保持恒定；无松散承压含水层时，基岩顶界面上的表土层载荷随煤层开挖而显著降低．结果表明，有松散承压含水层时两关键层复合破断，无松散承压含水层时，两关键层由下而上分步破断．     

邻近松散承压含水层开采工作面压架机理与防治

采用实测和实验模拟方法，就松散承压含水层下薄基岩采场压架事故的机理与防治进行了深入研究.结果表明:直接赋存在基岩顶界面上的松散承压含水层的水位在采场压架时迅速下降，证明松散承压含水层下部的基岩是整体破断下沉的.由于松散承压含水层的载荷传递作用，导致薄基岩条件覆岩关键层易产生复合破断，引起基岩的整体破断和砌体梁结构的滑落失稳.这是造成华东矿区部分矿井在邻近松散承压含水层开采时工作面发生压架事故的根本原因.最后提出了松散承压含水层下薄基岩采场压架防治对策.     

松散承压含水层下采煤突水机理与防治研究

针对祁东煤矿多起采煤工作面突水灾害问题,采用现场测试和模拟实验方法,对松散承压含水层下采煤顶板导水裂隙发育特征与突水机理、突水危险区域预测与突水灾害防治对策等进行了深入研究.结果表明:祁东煤矿采煤工作面每次突水前都伴随有压架现象,说明工作面突水灾害的发生与覆岩破断运动紧密相关.由于松散承压含水层的载荷传递作用,易导致覆岩关键层产生复合破断,引起松散承压含水层下部较大范围岩层的整体破断,使得顶板导水裂隙发育高度异常增大而沟通含水层,这是引发松散承压含水层下采煤发生异常突水灾害的根本原因.提出了松散承压含水层下采煤突水危险区域的预测方法和突水灾害防治对策,指导了祁东煤矿松散承压含水层下采煤突水灾害的防治实践.     

煤层开采弱透水层厚度变化对上覆松散含水层影响研究

在研究煤矿区地质、水文地质及采矿条件等的基础上,采用Visual MODFLOW进行煤层开采弱透水层厚度变化对上覆松散含水层影响的数值模拟研究。结果表明:在模拟期间,松散含水层地下水位下降幅度随着弱透水层厚度增大逐渐减小。研究成果为煤矿区松散含水层地下水保护提供了依据。     

松散承压含水层下采煤工作面支架选型

针对松散含水层采煤工作面压架突水灾害的防范,首先需要结合松散承压含水层下采煤压架突水灾害的发生条件,对工作面内的支架进行合理的选型设计。通过对松散含水层采煤工作面支架工作阻力选型的研究,通过2种计算方法进行计算,把工作面3段分开研究,可以看出在松散承压含水层条件下开采,采煤工作面的支架工作阻力至少为10 000 kN,能力满足工作面正常的安全生产,可防止工作面突水压架事故的发生。     

被松散孔隙弱含水层覆盖的孔隙—裂隙含水层中地下水的平面径向流计算方法

对于松散地层的潜水-承压水“二元结构”含水层中地下水的平面径向流,及无覆盖层(无越流)的孔隙-裂隙双重介质含水层中地下水的平面径向流,有关文献曾分别有过论述。但是,在很多情况下,孔隙-裂隙含水层(如某些碳酸盐岩或红层含水层)上覆有松散孔隙潜水弱含水层。平时,潜水含     

兴隆庄煤矿4303综放工作面松散含水层下试采研究

根据兴隆庄煤矿地质采矿条件,结合松散含水层赋存特征,分析了四采区4303综放工作面第四系松散含水层出水的原因,探讨了防治三含水的技术途径和留设防砂煤柱的合理尺寸。     

祁东煤矿7_1煤层7_114工作面出水原因分析

根据祁东煤矿特殊的地质采矿条件,结合松散含水层赋存特征及71煤层覆岩破坏特点,分析了一采区7114综采工作面第四系松散含水层出水的原因,探讨了防治四含水的技术途径。     

丰城矿区长兴灰岩岩溶水体下上煤组开采试验

通过丰城矿务局云庄矿和尚庄三矿在巨厚长兴灰岩岩溶水体下近距离上煤组的开采试验 ,在国内率先采用条带开采的方法 ,以减小覆岩的采动影响 ,取得了岩溶水体下近距煤层顶水开采的经验和条带开采的有关参数     

近松散含水层下煤层安全开采分区方法研究

为对松散含水层下采煤进行安全分区,采用基于GIS的近松散含水层下煤层开采安全性评价方法,研究了某矿南六采区近松散含水层下采煤的主要影响因素,通过统计具有相似工程地质条件的矿区资料,用熵值法数学模型,确定各个因素的权重,运用GIS多元信息空间分析技术,对南六采区安全开采可行性进行分区,结果表明:在南六采区的安全可采区的Ⅰ区域布置的01工作面可以进行安全回采。实际回采过程中,该工作面顶板垮落正常,工作面顶板涌水量一般0～6m3/h,没有发生突水溃砂事件。     

煤层开采对第四系松散含水层影响的研究

为了分析煤层开采对第四系松散含水层的影响,选择潞安矿区漳村矿为试验现场,通过浅部至深部煤层开采项板导水裂隙发育高度的理论分析、数值模拟和实际观测资料对比,研究采高6m,采动导水裂隙发育规律及对松散含水层的影响.结果表明:煤层埋深小于110 m区段,导水裂隙可突破第四系底部黏土隔水层而发育至第四系松散含水层,并对该含水层造成破坏;煤层埋深介于110～190 m区段,导水裂隙仅发育至基岩风氧化带,风化裂隙水可进入采场,对第四系底部松散含水层水影响较小;煤层埋深大于190 m区段,采动导水裂隙发育限制在完整基岩内,仅将顶板砂岩裂隙水引入采场.据此分析,漳村矿对采高6m、埋深大于190 m的中深部煤层的开采对第四系松散含水层几乎无影响.     

陕北榆神矿区煤层开采顶板涌水规律分析

榆神矿区是我国陕北煤炭基地的重要组成部分,针对榆神矿区煤层开采顶板覆岩含水层涌水规律研究不足等问题,通过系统分析地质与水文地质结构特征,将矿区开采煤层覆岩划分为松散孔隙、基岩与风化裂隙、烧变岩孔洞裂隙4个含水层组,以及主、亚2个隔水保护层组;根据煤层采动导水裂隙与覆岩含(隔)水层组不同组合关系下的含水层涌水特征,提出了浅埋煤层侧向直接涌水、中深煤层侧向与垂向复合涌水,以及深埋煤层侧向涌水与垂向弱涌水3种含水层涌水模式;并采用数值分析方法,以榆神矿区典型矿井为研究对象,构建了采煤工作面尺度上煤层开采3种模式涌水分析模型,模拟结果显示,浅埋煤层侧向直接涌水型(凉水井井田),主采煤层为4^-2煤层,采动导水裂隙直接发育至松散含水层,工作面顶部含水层被疏干,总涌水量为47 m³/h,地下水流场受采动影响大;深埋煤层侧向涌水与垂向微涌水型(小壕兔1号井田),主采煤层为1^-2煤层,采动导水裂隙发育至基岩含水层,总涌水量为21.87 m³/h,以侧向涌水为主,由于主、亚隔水层复合保护,垂向涌水微弱;中深煤层侧向与垂向复合涌水型(曹家滩井田),主采煤层为2^-2煤层(均厚约为11 m),在分层开采条件下导水裂隙发育至基岩含水层内部,其侧向涌水量为23.17 m³/h,垂向涌水量为12.67 m³/h,地表松散含水层地下水流场变化较小,在一次采全高条件下导水裂隙突破亚隔水层,发育至风化基岩含水层底部,总涌水量增至131 m³/h,对松散含水层影响较大。此外,当导水裂隙带高度小于180 m、不能沟通风化基岩含水层时,随导水裂隙带高度增加涌水量增加幅度不大,当导水裂隙带高度大于180 m、导水裂隙揭露富水性较好的风化基岩含水层时,涌水量增加幅度较大,由此可见,抑制导水裂隙发育高度与覆岩强含水层的接触关系,是控制煤层覆岩涌水的一项重要措施。     

厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理

针对厚松散层薄基岩非对称开采井筒偏斜机理问题,以山东郭屯煤矿立井井筒偏斜为研究对象,在阐释厚松散层薄基岩煤层开采覆岩移动变形机理的基础上,采用煤层开采沉陷理论、土体固结理论和随机介质理论,根据叠加原理给出了该类地层煤层开采和底含疏水共同作用覆岩移动变形计算公式,并得到实测验证;基于对该类地层开采覆岩移动变形特征分析,揭...     

带压分段后退式开采布局的研究

提出了承压水上采煤的分段后退式开采布局方法，较详细地从开采方法、突水控制、安全开采参数、数值模拟、矿山压力、构造防水煤柱、防灾救灾等方面进行了论证，并介绍了在太原东山煤矿应用的实践．     

松散含水层长距离大采面工作面开采对策研究

受开采沉陷影响,矿井回采工作面上覆地表河流往往对回采工作造成很大的安全隐患。为探明松散含水层对工作面回采可能造成的危害,制定各种勘查手段,施工地面水位观测孔,通过观测水位变化,论证地表含水层对回采工作面的影响,从而消除安全隐患,为矿井安全提供保障。     

松散含水层下开采对覆岩承载破坏规律的影响

采用数值模拟的实验方法,就松散含水层对覆岩破坏规律的影响进行了研究。研究结果表明:覆岩破坏后,可以划分为拉伸变形区、拉伸破裂区、剪切变形区和未变形区。在松散含水层的载荷传递作用下,作用在基岩顶界面的载荷较大,由于基岩较薄,采场覆岩易发生整体弯曲下沉,造成工作面覆岩破坏高度、工作面支承压力、采空区上部和侧向裂隙分布范围增大,与无松散含水层相比,工作面的压力明显增加。