水体下开采导水裂隙带发育高度模拟与实测

以色连煤矿河床下煤层开采为工程背景,采用理论计算、数值模拟和现场实测相结合的方法,对2_(-2)上煤层覆岩导水裂隙带发育高度进行研究。观测及模拟结果表明,色连煤矿2-2上煤覆岩导水裂隙带最大发育高度73 m,为矿井防治水和保水采煤提供设计依据。     

1930煤矿导水裂隙带高度预计

地表河流经1930煤矿,影响井下采矿安全生产。通过对研究区内河床流域的地形地貌、地质条件、地表水流量及其他保护建筑设施的分析研究,运用数值模拟的方法预测导水裂隙带高度,得出了模拟区下开采的最大裂隙带高度为83m,通过钻孔实测与模拟预测值大致相同,说明模型成熟。该研究方法为其他矿区类似条件下开采具有借鉴作用。     

基于粗糙集理论的导水裂隙带高度预计模型

在分析各种导水裂隙带高度影响因素的基础上,利用粗糙集理论约简得到最佳的元素集合,将其作为神经网络的输入层,建立基于粗糙集理论的导水裂隙带高度预计神经网络模型,并结合实测数据,检验模型的精度。     

基于Elman神经网络的导水裂隙带高度预测模型

准确预测导水裂隙带高度对于矿区煤炭资源安全开采具有重要意义。本文提出一种基于Elman神经网络的导水裂隙带高度预测模型,该方法克服了BP神经网络训练速度慢,稳定性差等问题,通过在结构层中增加一层承接层,作为一步延时算子,达到记忆的目的,增加了全局的稳定性;本文选择开采深度、开采厚度、覆岩结构、工作面斜长、煤层倾角作为影响导水裂隙带高度的主要因素,通过采用43组训练样本和3个测试样本数据建立了基于Elman神经网络的导水裂隙带高度预测模型,并与BP神经网络算法进行了对比。结果表明：BP神经网络与Elman神经网络的最大相对误差分别为16.35%和7.49%,Elman神经网络的预测精度更高。     

水库下采煤导水裂隙带高度预测

本文采用人工神经网络技术,对新安煤矿小浪底水库下采煤导水裂隙带发育高度进行预测研究,选取了顶板岩性、顶板抗压强度、覆岩类型、倾角、覆岩厚度、泥岩比、煤层采厚等因素作为导水裂隙带预测模型的影响因子,建立了导水裂隙带高度的预测模型,准确判断了煤层开采后导水裂隙带的发育高度。本文的研究成果为新安煤矿合理设计小浪底水库下采煤的开采方式方法,提供了重要的参数依据和技术支撑。     

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。     

导水裂隙带高度探测方法概论

煤层采动后上覆岩体原有应力重新分配,造成采场附近的岩体破坏。当开采达到一定程度后,一般会出现覆岩导水裂隙带发育的监控问题。故导水裂隙带高度的确定是采煤工作的重点。通过对煤矿覆岩破坏探测现状的分析,详细说明了新技术的原理和方法,并进行比较。在实际生产中确定导水裂隙带高度应因地制宜,多种方法相互结合。     

采煤导水裂隙带发育高度实测方法

采煤导水裂隙带高度是影响煤炭安全生产的主要因素,特别是对矿井水害防治和老采空区再利用有较大的影响,因此,在工程施工中,需要对导水裂隙带高度进行测量与预测。通过查阅大量资料,对常用的导水裂隙带高度测量方法进行了总结,主要包括钻孔探测和物理探测2大类,并对工程应用中存在的问题进行了分析。     

导水裂隙带发育高度研究

以鹤壁煤业集团公司八矿井田11033工作面为例，在工作面上方地表沿煤层走向和倾向布置两条观测线，施工7个水文钻孔，根据钻孔中水位变化、冲洗液消耗量大小及岩芯破碎程度综合分析，确定了深埋近露头煤层开采后导水裂隙带发育高度和分布形态。导水裂隙带发育的最大高度是由工作面煤层顶板特有的岩性组合及岩石物理力学性质决定的。这一观测成果直观准确，为八矿井田乃至鹤壁煤田二1煤层露头防水煤柱留设提供了直接依据。     

预测采煤导水裂隙带发育高度经验公式概述

导水裂隙带发育高度对各种水体下煤炭生产安全具有重要影响,故需对导水裂隙带发育高度进行测量和预估。基于查阅文献,对采煤导水裂隙带发育高度预测公式进行了分析、归纳,常用预测公式可分为规范性经验公式和回归经验公式。研究了规范性经验公式的适用性,梳理了回归预测方法的公式形式,为今后采煤导水裂隙带发育高度预测公式研究提供参考。     

新登煤矿综放开采导水裂隙带发育高度研究

煤层开采后导水裂隙带发育高度至顶板含水层和底板承压含水层,会使覆岩中的水通过导水裂隙带进入工作面,给煤矿安全生产带来重大隐患。为获得新登煤矿煤层开采后导水裂隙带的发育高度,在该矿31101工作面进行了实测研究。首先通过对井下施工的4个钻孔的钻孔漏失量,大致推导出工作面开采后的导水裂隙带高度;然后利用电视成像仪观测孔壁的裂隙,判断导水裂隙带高度;最后通过物理相似模拟实验,分析导水裂隙带发育规律。得出新登煤矿31101工作面的顶板导水裂隙带高度45.7~46.7 m;底板导水裂隙带高度5.6 m。     

煤层开采后覆岩导水裂隙带高度的模拟研究

某矿为安全开采煤炭资源,采用经验公式预计和计算机数值模拟方法,按规划设计开采煤层厚度分别研究了单独开采16#煤、17#煤后覆岩导水裂隙带高度,采用经验公式计算为36.1m和29.7 m;采用计算机模拟方法计算为37.1 m、26.9m。研究了按规划设计开采煤层厚度将16#煤、17#煤全采后覆岩导水裂隙带高度为41.7 m。     

基于ANN导水裂隙带高度预测的过程优化

分析了影响导水裂隙带高度的因素,并将其分为主要因素和次要因素,构建了导水裂隙带高度影响因素体系。采用BP神经网络模型,并选取煤层厚度、顶板岩性、煤层倾角、覆岩硬度、工作面斜长、推进速度、岩体碎胀性作为主要因素用于导水裂隙带高度的预测,为了简化预测模型,加快计算速度,在确定的采矿地质条件下可忽略次要因素。预测结果表明,简化的BP神经网络模型能够满足导水裂隙带高度预测的准确度需要,该预测方法可为水体下采煤提供一定的技术指导。     

近水平煤层覆岩导水裂隙带高度预计与实测

为了准确预测青龙煤矿11607工作面开采后覆岩导水裂隙带的发育高度,以该矿实际地质开采条件为依据,采用灰色神经网络、经验公式计算方法,对其导水裂隙带高度分别进行了预测,并与现场实测结果进行比较,结果表明,基于灰色神经网络的预测结果比经验公式计算的结果更接近实际,并综合分析比较得出青龙煤矿11607工作面煤层的覆岩导水裂隙带高度为44.4～46.9 m。     

雅店煤矿4号煤层开采导水裂隙带高度研究

为研究雅店煤矿4号煤层开采导水裂隙带发育高度,首先采用UDEC数值模拟方法分析了煤层开采后覆岩破坏规律、应力分布规律和导水裂隙带发育高度;其次采用理论计算方法和工程类比法确定4号煤层47个钻孔的导水裂隙带高度,并根据现场钻孔实测数据,对比得出导水裂隙带突破煤层上方洛河组含水层(K1l)的范围及深度;最后综合考虑数值模拟、理论计算、工程类比和现场实测结果,得出4号煤层导水裂隙带平均高度为205~214 m,最大裂采比为20。研究结果表明：4号煤层开采覆岩导水裂隙带大部分已突破洛河组含水层底界,矿井正常生产时应采取有效措施确保安全开采。     

导水裂隙带的影响因素研究与高度预计

分析导水裂隙带发育高度的影响因素,并提出新的参数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,及未反映顶板软硬岩层组合结构问题。以导水裂隙带实测数据为基础,利用回归分析方法分析导水裂隙带高度与各影响因素间的相关关系,通过多元回归分析得到导高与多因素之间的统计关系式,并用于兖矿巨野赵楼矿首采面的导水裂隙带高度预计,为顶板水害预测和防治提供了科学依据。     

中硬偏硬覆岩高强度综采覆岩裂缝带发育规律研究

 为了研究中硬偏硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏硬覆岩高强度综采条件（分层综采和综采放顶煤）覆岩裂缝带高度与 成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用来类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

综放面覆岩导水裂隙带高度的确定

为了确定长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破断过程分析软件RFPA^2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度．用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算,采用简易水文观测法对覆岩导水裂隙带高度进行了测定．结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场钻探结果比较接近,而由经验公式得到的结果偏于保守和安全,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法．     

运用偏最小二乘回归法计算导水裂缝带高度

为克服导水裂缝带高度计算经验公式中仅考虑煤层顶板岩性和开采厚度所带来的误差,综合分析开采深度、煤层倾角、开采厚度、走向长度、倾斜长度、顶板岩性等变量的影响,运用偏最小二乘回归法提取对自变量、因变量有强解释能力的主成分,建立了因变量与自变量间的回归公式。根据淮南矿区走向长壁垮落式采煤中导水裂缝带高度实测资料,基于偏最小二乘回归法建立导水裂缝带高度预测模型,经辅助分析检验表明该模型预测精度较高,可以作为淮南矿区相似条件下导水裂缝带高度的计算公式。     

覆岩裂隙带发育高度数值模拟与探测

根据锦丘煤矿开采技术条件和围岩力学参数等,建立了力学模型,运用三维显式有限差分法软件Flac3D对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的应力、位移和破坏情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度。用经验公式对导水裂隙带高度进行了计算,并采用钻孔分段注水法对裂隙带高度进行了现场探测验证,证明数值模拟方法能提供较为理想的预测精度,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的且简易可靠的方法。