特厚煤层导水裂隙带发育高度的模拟实验

采用相似材料物理模拟实验的方法,对东北某矿特厚煤层顶板导水裂隙带的发育高度进行了探讨。结果表明:该矿特厚煤层顶板导水裂隙带发育高度为508 m,证明煤层在回采过程中,导水裂隙带将会波及到上覆第四系主要含水层,极易导致上覆第四系主要含水层中的水分从裂隙通道进入井下,从而给矿井带来水害威胁。     

毛乌素沙漠区广域适应型保水安全厚度计算及开采影响分区评价

毛乌素沙漠区多个近地表含水层支撑着区域生态环境、生产和生活,开展保水采煤研究势在必行。而"保水安全厚度"计算作为保水采煤研究的核心内容,由于各近地含水层的性质以及所处垂向位置的差异,导致了针对毛乌素沙漠区的保水安全厚度计算方法适用范围有限、缺乏统一性。通过分析毛乌素沙漠区内含隔水层在垂向和平面上的展布特征、水文地质性质,结合不同区域内的工程地质条件和开采方法,探讨了保水安全厚度的定义。将煤层之上地层划分为目标保护层、预测导水段(导水裂隙带发育段)和等效保水段(由有效黏土隔水层和基岩层组成的保水段)。利用水均衡法分析了黏土隔水层与基岩层间的保水性能关系,通过"保水比例系数"形成了黏土隔水层与基岩层间统一的等效保水段计算方法。建立了具有能够适用毛乌素沙漠区内"沙-基(岩)型开采区"、"沙-土-基(岩)型开采区"、"沙-土-洛(洛河组含水层)-基型开采区"、"烧变岩型开采区"等主要不同地质条件的保水安全厚度计算模型。根据导水裂隙带的发育高度与黏土隔水层、基岩层间的导通特征以及煤水间距与保水安全厚度的大小关系,制定了煤层开采影响的自然保水区、一般失水区和严重失水区的分区标准。并以榆神矿区小保当煤矿为例,应用建立的统一模型确定了小保当井田内砂-基型和砂-土-基型开采区内的保水安全厚度,并据此评价了煤层开采对潜水含水层的影响。所建立的保水安全开采厚度计算模型以及开采分区评价标准具有良好的适应性,也为保水采煤研究中有关保水安全厚度的计算和煤层开采对上覆含水层的影响评价提供了新思路。     

VB和Surfer接口研制及在地表移动变形的应用

移动变形等值线图是描述矿区地表移动和变形分布的主要途径，但其绘制方法比较烦琐。为了克服该方法的不足，开发了VB和Surfer接口程序，将其绘图功能集成到地表移动变形预计应用程序中，实现了等值线的自动绘制，为预测结果的正确分析提供可靠的基础图件。实例验证表明，该方法不仅减少了编程量，而且提高了作图效率。     

双煤层错距开采优选及对隔水关键层影响研究

为探索双煤层开采错距最优方案和对覆岩隔水关键层的影响,以榆神矿区某矿地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟手段,从开采错距分别为0,20,40,60,80 m这5种模拟方案中比选出最优方案,并基于Mohr-Coulomb强度准则与数值模拟结果,结合相似材料模拟实验,讨论了不同开采错距对覆岩隔水关键层的影响.研究表明,双煤层错距开采,致使工作面覆岩拉应力呈现"W"形分布.以错距煤柱顶板为中心,左右两侧30 m范围内最大主应力呈"几"字形分布,该范围下沉值呈现峰状分布.最优错距为40 m,最不利错距为0 m.当双煤层开采错距20,40,60 m时隔水关键层塑性和断裂变形区范围小于55％,尤其是错距是40 m时,隔水关键层最为完整.错距0,80 m时塑性和破坏区范围超过72％,隔水关键层较破碎,基本丧失隔水性.通过优化开采错距方案,可以有效减小隔水关键层塑性和断裂变形区范围,有利于保持隔水性能.     

榆神府矿区保水采煤技术研究进展

榆神府矿区是我国煤炭资源主要产区之一,为了实现该区煤炭资源绿色化开采,保护当地生态环境,要求必须采取保水采煤技术。查阅了近年来公开发表的关于保水采煤技术的文献资料,归纳总结了保水采煤技术理论发展现状和工程实践现状,并据此指出了该领域的发展趋势。研究结果表明,实现保水采煤核心是要准确预测导水断裂带的发育高度;根据主采煤层覆岩水文地质条件和岩层物理力学性质,确定煤层、主关键层与含水层三者之间的空间位置关系,精确预测导水断裂带高度和研究地下水转移储存条件,是保水采煤的发展趋势。     

构造应力与节理耦合对采煤沉陷的控制作用

为了得到复杂地质条件下的采煤沉陷特征,提高采煤沉陷预计精度,采用FLAC3D软件模拟开挖挤压构造应力分别为自重应力的0.1,0.5,1.0,1.5,2.0倍和拉张构造应力分别为自重应力的0.005,0.01,0.05,0.1,0.5倍,节理倾角为0°,30°,60°和90°相耦合的55个模型,考察构造应力与节理耦合对采煤沉陷的影响.模拟结果表明:其他地质和采矿条件均相同的条件下,随着挤压应力的增大,地表最大下沉值减少,地表下沉盆地范围增大;拉张构造应力时的采煤沉陷特征与之相反.当构造应力不变时,随着节理倾角增大地表最大下沉值增大,下沉盆地范围减小.因此,节理倾角及拉张构造应力与采煤沉陷正相关,挤压构造应力与之负相关.     

铜川矿区采煤沉陷的对应分析及其回归预计

为了查明影响铜川矿区采煤沉陷的主要因素,根据陕西铜川矿区16个采煤工作面的地表岩移观测数据,采用对应分析法研究了地表最大下沉系数与其影响因素之间的关系,分析结果表明:采动程度系数、土岩比、工作面倾向长度、表土层厚度、覆岩综合硬度、采高等是影响该矿区采煤沉陷的主要因素;以地表最大下沉系数为因变量,上述主要影响因素为自变量,用逐步回归分析方法进行变量的进一步筛选,建立了采煤沉陷回归方程,既反映了该矿区地表最大下沉系数与其主要影响因素间的量化关系,又可用于对地表最大下沉值进行采前预计.     

垂向重复采动对煤矿区地表沉陷的影响及其预计

为了研究垂向重复采动情况下对地表沉陷的影响,基于对煤矿安全生产的考虑,探讨了垂向重复采动条件下采煤沉陷的影响机理,结果表明厚煤层的分层开采会加剧地表下沉值,增大沉陷盆地的范围,抑制裂隙带的发育高度,并用RFPA2D数值模拟软件验证了这一分析。最后将垂向重复采动情况下的预计模块添加加入到基于地质观点的采煤沉陷动态预计系统(MSPS)中,实现了采煤沉陷的预计。通过对某矿的应用表明精度满足要求,具有一定的实际指导意义。     

基于相似材料试验特厚煤层分层开采对断层影响研究

为了研究某矿特厚煤层分层开采对断层的影响,根据煤层实际情况,采用相似材料模拟试验的方法,研究了特厚煤层分层开采下断层的发育规律。结果表明:F18和F16受开采影响大,破坏严重,F1断层距离煤层较远,相对受扰动较轻;因工作面推进方向和断层倾斜方向一致,致使各断层上方的移动变形大于下方的移动变形,使得F1上盘含水层的水容易通过采动裂隙导入工作面;断层F18与工作面侧岩层交汇面的移动数值最大,开采拟3工作面时被采动裂隙贯通地表;重复采动57002工作面时,导水断裂带将会导通地表。