地表水体下工作面开采安全性分析

为了避免大采高工作面重复开采沟通至地表水体,发生水害事故,采用关键层理论及相似材料模拟对工作面覆岩破坏规律进行了研究。基于关键层理论,确定了红石湾煤矿五煤及八煤覆岩中的关键层,并计算了导水裂隙带发育高度;根据煤层覆岩物理力学参数及地质条件,建立了相似材料物理模型,分别模拟了五煤开采、五煤和八煤开采条件下覆岩破坏高度。结合研究区构造发育条件及隔水层的隔水性能,核算了水体下防隔水煤(岩)柱的留设,明确了五煤和八煤开采不受地表水体的威胁。研究结果表明:对于大采高工作面重复开采条件下的覆岩破坏高度,经验公式并不适用,可以采用关键层理论及相似材料模拟来确定导水裂隙带发育高度。通过实例验证,对地表水体下工作面开采的安全性评价是科学合理的。     

综放开采导水裂隙带发育高度数值模拟分析

为了探求综放开采条件下导水裂隙带发育高度与采厚的关系,采用数值模拟方法对综放开采导水裂隙带发育高度进行了模拟计算,通过与工程实测数据的对比分析,获得本区综放开采导水裂隙带裂高采厚比平均值为16.76,综放开采产生的导水裂隙带发育高度比分层开采的大,为相似区域内、相同条件下导水裂隙带发育高度预计提供了参考。     

厚煤层综放开采水资源与环境保护技术研究

结合潞安矿区水体下采煤实例,分析研究了综采放顶煤条件下覆岩破坏规律与导水裂缝带发育规律,提出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,并在多个矿井成功进行了水体下综采放顶煤开采技术实践,有效保护了矿区水资源和生态环境。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、分层综采条件下大得多,综采放顶煤条件下的裂高采厚比与分层开采初次采动的裂高采厚比基本相同,导水裂缝带的发育形态仍呈马鞍形。     

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。     

孟巴矿特厚煤层分层开采覆岩导水裂隙带高度测定

针对孟加拉国巴拉普库利亚煤矿地表松散富含水层水体下安全开采问题,采用井下仰孔注水测漏法对Ⅵ煤首分层综采采场导水裂隙带发育高度进行了现场探测,实测覆岩最大导水裂隙带高度为61.46 m;应用FLAC3D数值模拟方法,模拟计算了首分层和二分层开采覆岩最大导水裂隙带高度分别为65 m和88 m;通过与经验公式计算结果进行对比分析,综合确定首分层开采覆岩最大导水裂隙带高度为65 m,裂采比为21.67,并给出了中硬顶板条件下分层综采导水裂隙带发育高度计算公式。     

万利一矿煤层群开采覆岩导水裂隙带高度研究

为了获得万利一矿浅埋煤层群大采高开采条件下的覆岩导水裂隙发育高度,采用理论预计与工程探测相结合的方法开展研究。基于关键层理论研究形成了适用于煤层群开采条件的导水裂隙带高度预计方法,并判断得出,上部3-1煤开采后覆岩导水裂隙将发育至基岩顶界面,后续再次开采下部4-2煤,导水裂隙带顶界高度不再增加;理论预计结果得到了现场钻孔工程探测的验证。钻孔冲洗液漏失、孔内水位变化以及钻孔电视观测结果表明,两煤层重复开采引起的导水裂隙已发育至地表,对应导水裂隙带高度为170m;上下煤层开采的垮落带高度分别为21m和18m,对应垮采比分别为4.2和3.8。研究结果可为类似开采条件下的保水采煤实践提供依据。     

大采宽综采工作面导水裂隙带高度探究

为了探究永煤公司新桥煤矿深埋煤层大采宽工作面导水裂隙带高度发育特征，以典型的开采宽度330 m的某工作面为研究对象，建立了深埋煤层大采宽工作面三维工程地质概化预开采模型，采用FLAC^3D数值模拟软件对采动覆岩导水裂隙带高度进行研究，发现这种大采宽工作面开采后应力集中程度明显增大。和经验公式类比获得了该工作面导水裂隙带高度取值范围，提出了现行规范中的相关计算公式预计结果明显偏小，已不适合这种地质及开采条件。最后，在其他条件不变仅改变采宽条件下，模拟了7种不同采宽开采后沿倾向和走向导水裂隙带高度发育特征，对比分析发现导水裂隙带高度随采宽增加呈非线性变化，两者之间具有很好的自然对数拟合关系，确定了增加幅度的采宽阈值及其变化特征。     

祁东煤矿6130工作面“两带”发育高度的探测研究

针对祁东煤矿部分工作面开采过程中顶板"两带"高度异常发育的情况,通过理论与地面钻孔探测的方法,对6130工作面采后顶板导水裂隙高度进行了工程探测,得出6130工作面在采高1.9 m的条件下,冒落带高度达5～6倍采高,导水裂隙带高度达18～20倍采高,研究采动覆岩"两带"的发育规律,可为含水松散层下合理煤岩柱的留设及压架突水灾害的防治提供参考。     

多次采动条件下浅埋覆岩裂隙带发育规律

以浅埋煤层的高家梁煤矿为背景,采用FLAC3D数值模拟方法研究近距离煤层层间距、下层煤的采高以及间隔层岩层强度对覆岩导水裂隙带发育高度的影响。结果表明:当层间距大于10 m时,覆岩裂隙带发育最大高度主要受上层煤开采影响;当层间距小于10 m时,覆岩导水裂隙带高度开始受下层煤开采影响明显增大;当下层煤采高在5 m以内时,导水裂隙带发育高度较小,采高超过5 m时,导水裂隙带高度迅速增大;导水裂隙带高度随间隔层岩层强度的增加而增大。灰色关联分析表明,影响导水裂隙带发育高度因素按重要程度依次为采高、间隔层强度、层间距。     

深部特厚顶板富水煤层综放采高分析与安全开采技术

针对陕西永陇矿区崔木煤矿21301首采工作面开采期间发生的12次涌水、多次大面积来压、瓦斯积聚等事故灾害,在研究工作面顶板结构、水文地质条件、工作面和顶板来压及涌水量的基础上,计算了一次采全高、分层综放割煤高度、放煤高度及导水裂隙带高度,分析了含(隔)水层与导水裂隙带的关系,得到了综放开采的安全开采上限,提出了崔木煤矿综放工作面初采、末采及顶板富水等危险区域条件下安全开采技术措施,对于预防工作面重大灾害起重要的指导作用。     

河流下综放开采覆岩导水裂隙带高度研究

五阳煤矿7806工作面位于浊漳河西源正下方,沿浊漳河流向的反方向推进,一旦开采引起的导水裂缝带波及到地表水体将会给矿井带来灾难性的打击,为了保证矿井生产的安全,必须进行河流下采煤的可行性研究.通过数值模拟的手段研究了该工作面地质条件下的导水裂隙带发育高度,并利用该矿七三采区3#煤层导水裂隙带最大高度的经验公式计算导水裂隙带高度.研究结果表明该工作面最小采深大于防水安全煤岩柱高度,工作面在浊漳河下进行开采是安全可行的.     

大采高开采条件下导水裂隙带发育高度预测研究

为了提高大采高开采条件下导水裂隙带高度预测准确度,结合BP神经网络模型,通过进行导水裂隙带高度影响因素的主成分分析,建立了以采高和岩性为主要影响因素的BP网络导水裂隙带高度预测模型,并通过实例对模型效果进行了验证。     

双承压水间采煤顶底板破断及渗流规律

以山西某煤矿双承压水间下组煤开采为背景,针对煤岩应力-渗流耦合机理,采用相似材料模拟和离散元数值模拟,揭示双承压水间下组煤不同开采尺度下岩体断裂模式和渗流规律,提出顶板导水裂隙带发展模式,并建立底板“四带”形成与工作面开采过程的对应关系。研究发现：初采期间底板仅发育矿压破坏带,达到充分采动后,新增损伤带及采动导高带开始出现,新增损伤带主要集中于工作面下方。采动岩体应力-渗流耦合效应归结为：煤层开采导致顶板破裂和应力的降低,顶板岩体渗透性能增大,太灰水透过顶板裂隙渗入采空区和工作面;底板隔水层在奥灰高承压水的楔劈作用下发育导高裂隙并导升。当残余水头压力无法继续劈裂隔水层岩体抗拉强度,底板岩层重新恢复到应力-渗流稳定状态。     

榆神矿区中深埋厚煤层开采覆岩破坏规律研究

中深埋煤层覆岩破坏规律及裂隙发育特征与煤矿安全开采密切相关。为揭示陕北侏罗纪煤田中深埋工作面高强度开采下的覆岩破坏规律以及导水裂隙带发育规律,以榆神矿区小保当一号煤矿112201工作面为研究区域,采用数值模拟和现场实测相结合的方法开展了风沙滩地区中深埋煤层高强度开采下的煤层覆岩破坏规律研究。研究表明:112201工作面的初次来压步距约为100m,2-2煤充分采动后,导水裂隙带最终发育高度为169.2m,裂采比为29.27。根据高密度三维地震探查,导水裂隙带发育高度为178.42m,裂采比为30.87。研究成果可为中深埋煤层开采矿井水害防治和水资源保护提供指导。     

潞安矿区综采裂隙带发育高度规律实测研究

为了研究潞安矿区不同开采工艺对导水裂隙带发育高度的影响规律,通过地面施工20余个勘探钻孔,采用水文观测、注水试验等综合手段,对采空区顶板岩层裂隙分布进行了探测研究。通过对大量实测数据的统计分析,研究了导水裂隙带高度与开采高度以及分层数的关系,对比分析了不同开采工艺裂隙带发育规律。结果表明:相同煤层条件下综放开采工艺裂隙带最为发育,分2层综采工艺裂隙带高度与综放开采相比降低了24%,但综放开采裂采比与初分层开采裂采比基本一致,裂采比值约为20,并得到了潞安矿区裂隙带高度计算经验公式,确定了该矿区水体下采煤的原则性方案。在五阳煤矿漳河下厚煤层综放开采的成功实施,验证了研究结果的可靠性。     

基于UDEC的水库下压煤开采安全性分析

为分析裴沟煤矿魔洞王水库下压煤开采的安全性,利用UDEC数值模拟软件建立了走向回采工作面的开采模型,模拟计算得出不同开采厚度条件下上覆岩层破坏发展过程及对导水裂隙带发育高度的影响,并与经验公式计算的结果对比分析,验证数值模拟的正确性。根据导水裂隙带发育高度和地表裂隙发育情况,分析得出魔洞王水库下开采安全防水岩柱尺寸,结果表明,魔洞王水库下回采是安全可行的。首采的31071工作面已经安全通过水库区,从而验证了分析正确性。     

基于提高开采上限后的覆岩导水裂隙带演化规律研究

通过分析谢桥井田内的新生界冲积层结构及其含、隔水性能,确定了1202(1)工作面属Ⅱ类水体压煤,其主要影响水源为中部含水层下段。运用相似模拟方法模拟了工作面开采上限提高后的覆岩运移破坏规律及"两带"发育特征,并利用计算公式预测了"两带"高度。研究表明,开采上限提高后,基岩面内的裂隙以离层裂隙和破断裂隙发育为主,导水性较强;松散层内的裂隙受岩层力学条件影响,其发育受到抑制,导水性较弱。裂隙带高度最大预计值为52.78m,最小防水煤岩柱高度符合安全开采要求。开采上限提高至-390m安全可行,解放呆滞煤量3.5万t。     

综放开采条件下导水裂隙带发育规律探测

采用简易水文观测法对淮南、兖州煤田综放开采导水裂隙带发育高度进行了实际观测。通过对实测数据回归分析,得到综放开采条件下,软弱顶板导水裂隙带发育规律:中硬顶板导水裂隙带发育高度明显比软弱顶板的大;综放开采产生的导水裂隙带发育高度比分层开采的大。     

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。     

工作面不同采宽与导水裂隙带高度关系研究

为了研究水帘洞矿综放开采条件下,工作面不同采宽与导水裂隙带发育高度之间的关系,并确定工作面临界采宽,以便为矿井顶板水防治提供依据。根据该矿开采技术条件和岩石力学性质等参数,运用FLAC3D软件,模拟分析了工作面采宽从80～300m累计23个数值模型,进而确定出在不同采宽条件下导水裂隙带发育高度,并通过对水帘洞相邻矿井多个工作面实测和分析资料评价了数值模拟结果可靠性。研究结果表明当工作面宽度介于80～170m时,导水裂隙带发育高度随着工作面采宽的加大而呈分段线性增加;在工作面宽度为180m时,导水裂隙带发育至最大,此后导水裂隙带高度不再受采宽的影响。模拟得出现有地质条件下工作面的临界采宽为180m,导采比为19.2。从而为研究不同水文地质条件下采宽与导采比之间的关系提供了一种新的、有效的方法。