龙固矿底板突水危害性预测

基于层状岩体渗流失稳条件,以突水因数作为突水判据,预测了龙固矿底板的突水危害性。根据龙固矿地质岩层柱状图,建立了一种有限元计算模型,采用RFPA2D模拟了采场推进到50 m和150 m时底板岩层的应变分布;利用渗透特性与应变的关系,映射出底板岩层的渗透特性分布,并计算了相应于这两个状态的突水因数。研究表明,随着工作面的推移,底板破坏范围不断扩大,变形相应地增大;由于岩层的破坏,其渗透率随应变按指数规律急剧增大,而非Darcy流β因子和加速度系数则按指数规律急剧减小,从而突水因数近似地按指数规律增大。     

煤层底板渗流关键层存在性及其作用初探

建立了一种面向RFPA的煤层底板渗流模型,计算了采场推进150m时底板的位移和渗透特性及突水因数.对渗流关键层的存在性及其作用进行了初步探讨,提出了渗流关键层的判定条件.通过算例,讨论了承载关键层、隔水关键层和渗流关键层之间的关系.研究表明,如果某一岩层的渗透率远远小于其他岩层,则该岩层对底板渗流的稳定性起决定性作用,为渗流关键层;在算例中.当采场推进150m时,渗流关键层存在,并且与隔水关键层为同一岩层;渗流关键层对突水因数有较大的影响.     

采场底板陷落柱渗流突水数值模拟

为研究采动压力和渗透水压对陷落柱渗流突水的作用,建立了采场底板陷落柱突水的物理模型,并利用FLAC3D 软件模拟分析了采场推进过程中应力场和渗流场的变化特征。结果表明,工作面宽度的增加会增加底板的扰动,导致原生裂隙继续往深部发育,进而增大导通下部陷落柱的风险,采用回填方式开采的工作面底板扰动较小,底板岩层破坏的程度较小,为遇陷落柱构造防治突水事故提供指导。     

高承压水上采煤可行性分析及安全开采评价

针对深部矿井承压水上采煤导致的底板突水问题,在深部开拓时,必须进行必要的可行性分析和安全开采评价。通过对某矿区深部扩大区水文地质条件分析,认为该区域煤矿可开采。利用底板岩体渗流模型及修正的水力参数,基于FLAC^3D各向异性渗透模型进行应力场-渗流场耦合模拟,得出底板破坏深度。结果表明：正常区段工作面底板破坏深度为25 m,受构造破坏区段底板破坏深度为50 m。根据突水系数法对安全开采深度及工作面斜长进行了评价,提出了可行的水害防治措施。保持0.06 MPa/m的突水系数,采取疏水降压措施,把水头疏降到-950 m标高时,15煤层工作面的开采是安全的。     

深部奥灰水对L矿7~#煤层顶底板破坏的研究

为了评估逆断层条件下煤矿深部奥陶系高压岩溶水对煤层的危害,运用数值模拟对所选取的L矿13-9号钻孔进行了分析。根据柱状图,建立了一种计算模型,采用RFPA2D模拟了采场推进时煤层顶板和底板的破坏情况,估算了顶板的破坏高度和底板破坏深度。结果表明:开采7#煤层时,随着回采工作面的推进,矿压造成的覆岩破坏没有发展到关键层;顶板的破坏高度逐渐增加,当工作面推进到200 m时,破坏高度大约85 m,小于导水断裂带高度,奥陶系高压岩溶水未能沿F16逆断层面渗流突变溃入采场;随着回采工作面的推进,底板的破坏深度逐渐增大,但没有穿越隔水关键层;当工作面推进到100 m以后,底板的破坏深度不再发生明显的变化,此时底板破坏深度大约14 m。     

底板隔水层岩性组合特征对隔水性能的影响

带压开采是解决受底板突水威胁煤层的有效方法之一;而底板隔水层阻隔水能力是影响带压开采安全性的重要因素.运用理论分析、物理试验和数值模拟手段,就底板隔水层的不同岩层岩性特征对其阻隔水性能的影响进行研究,得到了工作面推进过程中底板隔水岩层的变形、应力及破坏特征和渗流分布特征,讨论了3种组合情况下底板隔水层的结构稳定性和渗流稳定性,比较分析了软、硬岩层的不同组成方式对底板隔水性能的影响.     

霍宝干河矿含隔水层特性及对下组煤开采的影响分析

为了研究霍宝干河矿高承压含水层对煤层开采的影响,基于现场实测资料,确定了井田范围内的主要含隔水层特征及其空间分布关系,得出了底板承压含水层为中等富水含水层.针对高承压含水层对下组煤开采可能造成的底板突水,采用FLAC~(3D)数值模拟手段,得出了工作面开采宽度与煤层底板破坏深度的关系及渗流发育的规律.当工作面的开采宽度大于160 m时,煤层底板的破坏深度不再随开采宽度的变换而变化,而是稳定在25 m,加上阻水带厚度13 m,小于底板46 m的隔水层厚度;在应力一渗流耦合的过程中,开切眼处单元孔隙水压力最高上升到2.4 MPa,且变化过程中孔隙水压力始终小于承压含水层的水压,不会发生煤层底板突水事故.     

高承压水条件下工作面过断层理论分析

为研究高水压条件下工作面过断层突水机理,在考虑工作面附近矿山压力及水压分布规律的基础上,通过建立力学模型,理论分析了工作面正常推进过程中和过断层开采时底板岩层弯曲变形规律,并给出开采初期和来压过程中跨断层开采突水力学判据。研究结果表明:从开采煤壁至采空区矸石压实区之间的区域为突水脆弱区;在地质条件相似的情况下,工作面经过断层时的底板岩层弯曲量是正常推进过程中底板岩层弯曲量的48倍左右,因此工作面过断层时更易发生突水;来压过程中的作用反力使突水发生的可能性变小;为安全通过断层,应使断层破碎带至采空区矸石压实区之间的距离小于底板梁极限悬臂跨距。     

团柏煤矿近距离煤层底板破裂深度与工作面长度的关系

为确定团柏煤矿11#煤层工作面长度对底板的破坏深度,利用F-RFPA2D模拟软件,并结合11#煤层工况条件,建立了模拟模型,设计了工作面长度分别为60,80,100,120,140,160 m 6个模拟方案进行数值分析。结果表明:当工作面长度小于140 m时,底板岩层破坏深度受到影响;当工作长度为60~100 m时,工作面长度每增加20 m,底板岩层破坏深度增加约2 m;当工作面长度达到140 m时,底板岩层破坏深度基本不受影响,直接破坏深度基本保持在13 m左右;此后,底板岩层破坏深度不再随着工作面开采长度的增加而扩大。     

刘桥一矿662工作面底板注浆防突水设计

刘桥一矿662工作面下含有含水灰岩层,由钻孔资料计算出其煤层的底板突水水系数为0.093MPa/m,大于淮北矿区工作面的0.07MPa/m(完整底板)和0.05MPa/m(不完整底板)的经验安全值,若不采取措施就进行正常开采,将有很大可能会发生煤矿突水事故。本次设计主要是通过在工作面向煤层底板下的灰岩层钻孔并注入水泥浆,通过水泥浆在含水灰岩层里扩散胶结成为隔水层,增加煤层原底板的厚度,从而使工作面的突水系数降低到低于淮北矿区工作面的安全开采经验突水系数,使得煤矿能够安全的开采。     

平山煤矿3号煤层带压开采安全评价

针对平山煤矿3号煤层存在突水事故的风险,采用理论计算结合工作面地质条件,确定井田内3号煤层底板标高在+270~+440 m,而奥灰水位标高为+509~+518 m,全部处于奥灰岩溶水带压开采,3号煤层最大突水系数为0.034 MPa,井田内所有点突水系数均小于0.06 MPa;断层隔水煤柱留设宽度应为72.7 m;煤层底板抗隔水条件较好,做好断层、陷落柱及其导水性的探查、治理工作,可保证安全开采。     

近距离煤层蹬空开采围岩应力及裂隙演化规律

针对蹬空状态下煤层底板岩层完整性与承载力影响制约工作面安全高效开采的问题.以草垛沟矿8201综采工作面为研究背景,通过对8-2煤层下伏11煤巷柱式采空区顶板岩层结构与受载进行分析,建立基于弹性地基假定的顶板-煤柱系统力学模型,推导并解析了顶板岩梁弯曲下沉挠度函数;将工作面底板视为半无限平面体,建立工作面走向不同区段静载...     

杨村煤矿下组薄煤层底板采动效应特征研究

杨村煤矿下组煤的开采受到底板承压水的威胁,采动底板破坏深度的研究是底板岩层阻水能力评价的关键。以杨村煤矿4602工作面水文地质条件为基础,建立了下组薄煤层底板工程地质模型,通过数值模拟软件FLAC3D模拟研究煤层底板采动变形破坏规律,得出在正常采动情况下底板最大破坏深度约为12 m;并与该工作面底板实测结果进行了对比验证,二者结果基本一致。研究结果为杨村煤矿下组煤的合理开采、支护及底板岩层阻水性的评价提供了参考依据。     

渭北奥灰承压水矿区煤炭开采对水资源的影响及保护

随我国煤炭开采向深部发展,奥灰承压水体上开采导致底板突水与其生态水位下降之间的矛盾日益突出。在分析渭北澄合矿区典型工作面5号煤层含(隔)水层组合特征的基础上,采用理论计算与现场实测综合确定5号煤层开采的底板破坏深度,从含水层结构破坏、生态水位、水质等方面研究了煤层开采对底板承压水的影响。结果表明:澄合矿区5号煤层开采底板破坏深度8~10.8 m,不同工作面斜长与底板岩性组合是影响该区底板破坏深度的主控因素,工作面斜长与底板破坏深度呈正相关,与底板含(隔)水层组合为负相关关系,煤层开采对底板含水层结构影响程度由大到小分别划分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级区,其中,Ⅰ级区主要分布于中南部和北部,面积为6.78 km2,占总面积的45.2%;煤层开采尚未对含水层水位、水质造成明显影响。提出以底板注浆加固技术为主保护水资源,稳定生态水位,为渭北地区煤炭工业健康发展找到有效途径。     

上行开采工作面顺槽支护方案及实践

象山矿南二上山采区采用上行开采,3#煤层与下部5#煤层间距17~26 m,21305工作面位于5#煤层采空区顶板强裂隙带内,煤层及顶底板破碎,开掘巷道具有一定的风险。为了确定21305工作面顺槽的合理位置和支护方案,在明确工作面工程背景后,预判了裂隙带内3#煤层及顶底板完整性及开采可行性;分析确定了顺槽的合理位置,最终确定了顺槽合理支护方案,并对巷道掘进期间的问题及维护进行了介绍。分析认为,下部煤层开采后对上煤层破坏影响程度较小,上部3#煤层可进行正常掘进;设计21305工作面顺槽内错10 m,位于悬伸段内10~14.4 m处,此处3#煤层及顶底板比较完整,巷道稳定性较好,适合布置顺槽;顺槽采用该支护方式后,巷道掘进期间顶板无安全事故,但在后期掘进期间需加强顶板矿压观测,当围岩条件发生变化时,需及时调整支护参数以确保工作面顶板支护的安全可靠。     

煤矿薄煤层定向钻孔水害探查技术研究

从保德煤矿水文地质条件出发，研究了矿区奥灰水突水危险性，计算了8号煤层底板安全隔水层厚度和突水系数。采用薄煤层定向钻探工艺对保德煤矿81312工作面胶带运输巷道和81313工作面辅助运输巷道底板以下岩层及10号煤层进行水害及隐伏构造探查，探明了8号煤层底板岩层地质构造及富水性，形成了区域薄煤层定向钻孔水害探查方法。研究表明，利用定向钻孔的一孔多用功能超前预抽10号煤层瓦斯，可为矿区安全开采提供保障。     

陈四楼煤矿煤层底板导水破坏深度预测

煤层底板破坏深度的确定是煤层底板是否发生突水的重要决定因素,因此对煤矿深部煤炭开采中煤层底板破坏深度的预测对于煤层底板承压水突出危险性程度判别具有重要意义,基于人工神经网络,在考虑底板破坏各影响因素作用的同时,通过对大量样本数据的分析处理,预测了陈四楼煤矿21201工作面、21301工作面以及2408工作面的底板破坏深度分别为11.67、13.61、14.1 m。并得到了底板破坏深度和采深关系的预测公式。     

偃龙矿区奥陶系强岩溶含水层底板注浆改造技术

偃龙矿区地处豫西地区,矿井深部开采二1 煤层受奥陶系强含水层岩溶裂隙水威胁,奥灰水压不断增高,煤层底板构造发育、隔水层不稳定等突水因素影响了安全回采。通过水文地质资料分析与瞬变电磁技术进行底板富水性探测,建立了底板注浆改造深度精确计算模型,提出了偃龙矿区二1 煤层底板注浆改造水害防治技术,并进行了工业性试验。结果表明:12061 工作面底板分布有 3 种类型富水异常区,富水异常区域岩层节理、裂隙较为发育, 异常区覆盖工作面底板大部,工作面底板存在突水危险性;菱形钻孔布置有利于减小孔间距,最终确定底板注浆改造深度为 65 m、注浆压力为 9 MPa 与注浆扩散半径为 25 m,对太原组下段及奥陶系灰岩含水层注浆变含水层为相对隔水层,切断了底板奥陶系灰岩含水层与二1 煤层的水力联系;底板注浆封堵后,检验孔水量不大于 10 m³ / h,钻孔孔壁光滑,原 5 个富水异常区消失,注浆改造效果显著。     

马堡矿15^#煤带压开采数值模拟研究

针对马堡矿地质构造复杂,主要岩溶含水层富水性强,下组煤距下伏奥灰很近,煤层开采面临着奥灰突水严重威胁的情况,运用数值模拟的方法,研究了工作面斜长对底板破坏规律与突水机理的影响,并对15号煤带压开采进行了安全性评价。研究结果表明:工作面斜长分别取160 m与110 m时开采15号煤产生的采动破坏带均会与承压水导升带贯通,隔水层丧失阻隔水性能进而导致底板突水,而工作面斜长为60 m时则不会发生底板突水。因此,可通过采取控制工作面斜长的方法提高带压开采的安全性。