复杂地质条件下的突水疏放试验及水文地质意义

为了克服以往对突水过程认识和利用上的不足,通过综合分析突水点附近背景场及风险评估,利用山西某矿井巷道突水在复杂地质条件下的流场进行了疏放实验。结果显示,矿井突水在一定条件下可作为疏放试验来加以利用,可用来确定补给水源、记录突水量变化过程、获取含水层水文地质参数、揭示岩溶介质条件及突水原因等。该方法的实施,获取了常规方法难以获取的水文地质信息,为进一步分析突水原因、合理高效处置突水灾害提供了重要的科学数据。     

岱庄陷落柱柱体成分与其导水性关系分析

对岱庄矿已查明的陷落柱柱体样本分别采用了薄片鉴定、自由膨胀率实验,分析了陷落柱柱体成分与导水性的关系。结果表明,当陷落柱柱体胶结程度较好,并含有方解石脉充填、具有类似于泥石浆的成分、黏土矿物含量较多时,可以降低其导水性。     

陷落柱形成的力学机理及数值模拟研究

陷落柱存在是矿井安全的重大威胁,陷落柱形成机理的关键是溶洞顶板的破坏和塌陷机制,运用薄板理论分析了溶洞顶板的应力分布,得到溶洞顶板破坏是由于周边裂纹扩展开始的,并产生岩块分离体.用极限平衡分析法得出了溶洞顶板分离体塌陷的判据.根据这些判据,分析了陷落柱的发生、发展及停止的过程,并用有限元方法验证了以上理论分析.     

金黄庄矿构造特征及其对矿井水和瓦斯的控制

在分析金黄庄煤矿矿井构造特征及演化的基础上,探讨了矿井水和瓦斯赋存的构造控制机理。研究表明,在以印支、燕山和喜山期为主构造运动的作用下,矿井构造总体表现为向西凸出的弧形褶皱和逆冲断层,并受后期NE和NNE向为主正断层的改造,呈现出构造叠加、阶梯状断层组合和东西分异、南北分级的特征。矿井构造控制了矿井水文地质边界、地下水补、径、排等条件,而地质构造和地下水动力场的共同作用控制了矿井瓦斯的赋存。     

钻孔单位涌水量换算的探讨

针对目前利用钻孔单位涌水量评价含水层富水性所存在的问题,较详细地总结了利用3次降深抽水试验资料进行单位涌水量换算的方法,并通过工程实例深入地分析了为什么要进行单位涌水量换算,在此基础上提出了对只有1次或2次降深抽水试验数据的处理,以使单位涌水量换算和含水层富水性评价工作更加完善。     

基于分形与模糊综合评价法的矿井突水危险性评价

选取恒源煤矿作为研究对象,通过分形理论中的分维值对矿井构造复杂程度进行定量评价,分析了构造复杂程度与矿井突水的耦合关系。运用模糊综合评判方法对恒源矿6煤底板突水进行危险性评价,对矿井底板突水的危险区域进行分区与预测。结果表明,矿井的总体构造较为复杂,全区的分维值达1.31,但构造复杂性具有明显的不均一性,分维值越大构造越复杂,突水点的分布就越集中紧密;6煤层底板大部分突水危险程度较高,较危险、危险类区域合计占47%,大部分突水点均分布在矿井中部的较危险～危险区域,与实际的情况基本相符。     

基于角位移临界值的顶板裂隙带高度研究

项板导水裂隙带是煤层顶板水进入工作面的重要通道．根据工作面采空区的空间形态和超限应力、有限空间的特点,采用岩层角位移临界值为判据,得出了导水裂隙带高度计算公式,并且将理论计算值与任楼煤矿实测数据进行了对比,验证了该公式正确可靠．通过该公式分析表明：采高与导水裂隙带高度的线性相关、碎胀系数、角位移值临界值越小,导水裂隙带高度越大,其中采高和碎胀系数权重较大．     

导高不确定条件下涌水量计算模型确定方法

高家堡煤矿4煤层顶板分布多个含水层,其中洛河组含水层富水性强且洛河组上下段无明显隔水层,并且导水裂缝带高度也难以观测,所以涌水量计算模型的确定至关重要。根据洛河组的出水水源分析,建立了分段进水非完整井模型,井壁进水非完整井模型和越流模型。采用三种模型对104工作面涌水量进行预测计算并绘制涌水量曲线图。通过与104工作面实测涌水量曲线图对比,确定了分段进水非完整井模型最为合适。通过已采工作面的实测涌水量进行验证,证明该模型是可靠的,对今后矿井涌水量的计算具有借鉴意义。     

条带开采工作面底板突水影响因素分析及神经网络系统预测

通过对埠村煤矿大量突水事例分析,认为工作面底板突水与工作面内是否存在断层、工作面下伏含水层的地下水的压力及富水性、含水层距工作面的距离、工作面宽度等因素相关。但各相关因素具有非显著性的特点,很难用一个准确的数学公式或统计公式来描述相互间的关系。利用大量的案例数据进行人工神经网络训练,建立一个人工神经网络系统,能够准确预测条带开采工作面的突水可能性。     

含油泥岩各向异性蠕变研究

以软岩非线性蠕变理论为基础,对含油泥岩的弹性模量、泊松比、蠕变变形速率进行了测试和研究,通过分级加载三轴蠕变试验发现：含油泥岩的侧向蠕变具有明显地各向异性,横向蠕变有明显的加速,并且比轴向加速蠕变阶段出现提前,在加速蠕变阶段,轴向蠕变的则不明显．随着应力水平以及层理面与样品端面夹角的增加,瞬时弹性模量也增大,有明显的各向异性;瞬时泊松比的变化显著,最大瞬时泊松比为常规三轴实验所测泊松比的2．5倍;横向形变的瞬时弹性模量随应变的增大而减少,两者呈非线性关系;同时,泊松比与蠕变呈非线性关系．根据含油泥岩蠕变力学参数,推导出横向各向异性非线性蠕变方程,为海下开采条件下的巷道支护提供了理论依据．