浅埋深厚煤层工作面开采顶板导水裂缝带发育高度综合研究

以岱庄生建煤矿3上煤层开采为例,综合运用数值模拟、经验公式预计以及现场实测3种方法来确定其导水裂缝带发育高度,并对比分析其优缺点,以此提高结果的准确度。结果表明:3种方法对应的结果分别为60,43.6和44.7m,而前两种方法具有其局限性,因此综合确定了31302工作面3上煤层开采顶板导水裂缝带高度为44.7m。     

导水裂缝带研究成果及研究方向

从导水裂缝带基本概念出发,分析了当前导水裂缝带研究常用的4类方法,从3个方面总结了导水裂缝带的研究成果,指出当前研究中存在的不足,并提出今后的研究应侧重影响因素的量化研究和导水裂缝带与煤层顶板突水的关系。     

断层影响下导水裂缝带的发育规律

在对实例分析的基础上，利用有限元模拟研究的方法，系统地模拟研究了各种断层影响下导水裂缝的发育分布规律，为在含断层地区进行水体下完全采煤提供了科学的依据。     

综放开采导水裂缝带的发育特征与最大高度计算

根据现场不同矿区的实测资料,探讨了综采放顶煤条件下导水裂缝带发育规律和特点,研究了综采放顶煤导水裂缝带最大高度的计算方法和计算公式。结果表明:综采放顶煤条件下,导水裂缝带的发育高度要比普采条件下、分层综采条件下大,分别增大1.37倍和2.31倍。综采放顶煤的裂高采高比与分层开采初次采动的裂高采高比基本相等,导水裂缝带的发育形态仍呈马鞍形。在进行水体下综采放顶煤开采时,可利用给出的计算公式进行导水裂缝带最大高度的计算。     

屯兰河下采煤导水裂缝带发育高度相似材料模拟研究

文中主要利用相似材料模拟和经验公式研究了西山矿区屯兰河下采煤过程中导水裂缝带的发育、岩层内部竖向下沉规律和岩层各层的下沉规律分析,通过研究得出一些有益结论.     

采煤方法变革对导水裂缝带发育规律的影响

依据大量的现场实测资料，总结了中硬覆岩厚煤层／早工采条件下炮采、综采及综救 开采方法对导水裂缝带发育高度及其分布形态的影响。     

深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂缝带发育特征

以大佛寺煤矿为试验矿井,采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法,探测深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度,并对导水裂缝带演化特征进行相似模拟和数值模拟试验研究。研究分析表明:大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度为170.80~192.12 m;裂缝带区域内,裂隙数量自上而下逐渐增多,近煤层区域裂隙异常发育;钻孔砂岩区域,受拉伸作用,形成了纵横交错的裂隙,裂隙尺寸、角度较大;工作面回采距离与顶板导水缝隙带发育高度曲线呈"台阶"型。     

祁东煤矿3224工作面导水裂缝带高度数值模拟

在分析祁东井田地质条件基础上，利用FLAC有限差分软件对煤层开采引起煤层上覆岩层的变化进行了模拟。分析了覆岩破坏规律，确定了3224工作面的导水裂缝带发育高度，并利用钻孔冲洗液观测方法得到的导水裂隙带发育高度对模拟计算结果进行了验证。     

厚冲积层矿区导水裂缝带高度发育规律

为获得淮南矿区厚冲积层下煤层覆岩导水裂缝带发育规律,以张集煤矿工作面钻孔相关数据为基础,根据开采技术条件及岩石力学参数,应用FLAC3D模拟软件建立数值模型,对煤层覆岩应力及塑性区分布规律进行了研究.结果表明,初次采动时,在煤层开采前期导水裂缝带高度增加较快,后期逐渐趋于稳定;重复采动时,开采初期对导水裂缝带整体的影响...     

综采工作面覆岩导水裂隙带发育高度研究

为研究综采工作面覆岩导水裂隙带发育高度,以霄云煤矿1314工作面为研究背景,采用工程地质调查、理论分析、数值模拟、现场实测等手段进行了研究,研究结果表明：1314工作面上覆岩层为“中硬”岩层,理论分析、数值模拟、现场实测获得的导水裂隙带发育高度较一致,为保证较高安全系数,取实测最大值作为最终结果,即导水裂隙带发育高度为39.5 m,裂采比为11.29,以裂采比11.29作为基础参数指导地质概况类似的工作面导水裂隙带高度预测分析是较合适的。     

基于层次分析-模糊聚类分析法的导水裂隙带发育高度研究

为了较全面地考虑煤层顶板导水裂隙带发育高度的影响因素,在结合大量生产实践的基础上,分别从开采厚度、开采深度、工作面斜长、岩石抗压强度、岩层组合特征等因素进行分析,对各影响因素构造了影响指标并进行量化,采用层次分析法研究影响因素的权重,采用模糊聚类分析法对工作面的裂隙带发育高度进行聚类。10个工作面的数据验证结果表明:开采厚度是影响导水裂隙带发育高度的主要因素之一,其他几个因素也是影响导水裂隙带发育的主要因素。研究所得结果与经验值和实测值都基本相似,说明本文选取方法是合理的,为煤矿预测煤层顶板裂隙带发育高度提供了一种新的方法。     

导水断裂带发育高度的数值模拟

结合工程实例,采用ANSYS-2D,FLAC-2D和FLAC-3D程序对导水断裂带发育规律进行了大量计算和分析,认为:ANSYS-2D宜采用主应变指标来确定;FLAC-2D宜采用塑性区范围来确定;FLAC-3D宜采用应变增量（曲率）指标来确定.     

综采导水裂隙带多因素影响指标研究与高度预计

在分析了导水裂隙带发育高度受多种因素影响的前提下,提出了新的参数指标即硬岩岩性比例系数,代替顶板岩层单轴抗压强度,避免了现行规范中坚硬、中硬、软弱、极软弱顶板类型划分时单轴抗压强度统计不确定问题,以及未反映顶板软硬岩层组合结构问题。以39例综采导水裂隙带实测数据为基础,采用多元回归分析,得到综采导水裂隙带高度与煤层采高、硬岩岩性系数、工作面斜长、采深、开采推进速度多因素之间的非线性统计关系式,并用于淮南谢桥矿首采面的导水裂隙带高度预计。     

海下采煤软弱覆岩导水断裂带发育高度研究

龙口矿区海域煤层开采后软弱覆岩导水断裂带的发育高度直接影响了海下安全开采。在分析龙口矿区海域软岩工程地质特征的基础上,运用有限差分法、相似材料模拟试验并结合现场实测资料,研究了海下采煤软弱覆岩变形破坏规律。结果表明：煤层顶板软岩剪切破坏后,裂隙连通性及导水性相对较弱,岩体仍具有一定阻水能力;海底煤层开采后,覆岩垂直剖面由上至下分为剪切破坏带、拉剪破坏带和拉伸破坏带;开采过程中,导水断裂带高度随工作面推进逐渐增加,并最终达到稳定;6 m厚煤层采全高时,导水断裂带发育高度为48.2~55.0 m。最后,经统计提出了海下采煤软弱覆岩中导水断裂带发育高度的计算公式。     

瞬变电磁法在工作面覆岩破坏导水裂隙带高度探测中的应用研究

 在井下全空间条件下,使用用加拿大PROTEM瞬变电磁仪对宁夏某煤矿1121工作面采空区开展了覆岩破坏导水裂隙带高度超前探测的试验研究。结果表明,井中瞬变电磁法具有定向性(方位性)好、探测距离大、探测精度高等突出优点,为煤矿导水裂隙带高度定量探测提供了一种新的有效手段。     

外来系地层下开采覆岩裂高发育特征研究

以新集二矿外来系地层下13 1煤1307试采面开采的覆岩组合特征及工程地质特征分析、覆岩破坏理论研究和井下电法成像观测验证, 初步总结出外来系地层下13 1煤开采覆岩裂高发育特征。为以后13 1煤开采时, 防水煤岩柱的合理留设提供可靠的理论和实践依据。     

侧向压力对裂隙岩体破坏形式及强度特征的影响

为系统地研究侧向压力对裂隙岩体的破坏形式及强度特征的影响,利用RMT-150C电液伺服机及侧向加压设备对含预制裂隙石膏试样进行了双轴压缩试验。试验结果表明:1随着侧向压力的增加,应力-应变曲线延性增强,表现出典型的塑性变形特征。2不同侧向压力条件下,裂隙试样破坏形式主要包括初始裂隙起裂破坏、侧向劈裂破坏和表面剥落破坏3种。3侧向压力与试样抗压强度及弹性模量等强度参数呈现非线性增加关系。进一步通过声发射监测发现,侧向压力也会明显地降低加载初期试样的声发射能量和计数。试验结果与相关文献和工程实践现象具有很好的一致性。     

金沙河下采煤地表移动变形与导水裂隙带高度预测分析

水体下采煤是煤矿开采的难题之一。以天祝煤矿为例,在对3229工作面分阶段拟采以后,运用三维概率积分法预测地表移动变形及其对地表金沙河河床的影响。基于变形分析法预测了导水裂隙带发育高度,并与"三下"规程导水裂隙带计算高度进行比较,认为随着煤层的开采,导水裂隙带可能会破坏到中侏罗系孔隙裂隙承压含水层,预计矿井涌水量增大;第四系冲积层含水层潜水或地表河水可能通过塌陷裂隙灌入井下巷道造成淹井。在河下煤层开采时应采取措施避免河水下渗,预防井下水患。     

基于ANN的煤层顶板导水断裂带高度预测

为预测煤矿顶板导水断裂带的最大高度，分析了顶板导水断裂带发育的影响因素，提取了10个指标形成裂高预测指标体系，并收集整理了近10 a来我国24项裂高观测数据，建立了样本数据库.基于BP人工神经网络的理论及方法，建立了煤层开采工作面顶板导水断裂带高度预测模型，模型检验成功.依据计算权值，分析了各指标对裂高的影响程度，提出工作面倾斜长度、埋深对裂高影响较大并加以解释.