察哈素煤矿采空区覆岩"两带"高度研究

在煤层开采中,上覆岩层"两带"高度的确定对于矿井瓦斯抽采、水防治和顶板管理都具有重要的技术指导意义。本文采用现场冲洗液漏失量法和彩色钻孔电视孔内观测法,并与理论分析相结合研究了察哈素煤矿上覆岩层"两带"高度,结果表明:(1)垮落带高度为22.42～29.20 m,垮高比4.40～6.15;导水裂隙带高度为63.82～106.50 m,裂高比12.51～23.67,为了保证安全,取106.50 m为最大导水裂隙带高度,29.20 m为最大垮落带高度,察哈素煤矿属于超高导水裂隙带;(2)由同一个工作面的钻孔实测得到的"两带"高度比较吻合,由不同工作面地面钻孔实测得到的"两带"高度中,垮落带高度比较接近,而导水裂隙带高度差异较大;(3)钻孔实测结果与经验公式计算结果部分存在较大差异,提出在计算"两带"高度时应尽量考虑与其关系密切且重要的影响因素,使计算结果更接近于实际情况。     

非充分采动导水裂缝带高度影响因素敏感性分析

为确定非充分采动导水裂缝带高度影响因素的敏感性,提出一种基于灰色关联分析和层次分析法的加权灰色关联分析模型。首先分析和确定非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素,然后采用灰色关联分析确定各影响因素的关联度,并采用层次分析法确定各影响因素的权重,最后根据各影响因素的加权关联度确定各影响因素的敏感性。结果表明,非充分采动导水裂缝带高度影响因素的敏感性从大到小依次为工作面倾斜长度、开采厚度、覆岩结构特征、开采深度和煤层倾角,非充分采动工作面必须考虑工作面倾斜长度对导水裂缝带高度的影响。     

吉克煤矿首采区上行开采可行性分析

通过理论计算和数值模拟方法,对吉克煤矿首采区M11煤层上行开采的可行性进行了研究。结果表明,计算得出M11煤层开采后覆岩最大垮落带高度为8．47m,导水裂隙带高度为21．1m-32．4m,M9煤层位于导水裂隙带之内。数值模拟结果表明,M9煤层内部的垂直应力显著下降,垮落带和导水裂隙带高度分别为10m和36m,M11煤层开采对M9煤层的卸压效果明显。首采区利用M11煤层作为M9煤层的解放层是可行的。     

巨厚煤层顶板离层水致灾机理研究

为探讨巨厚煤层顶板离层水的致灾机理,以陕西焦坪矿区某矿1418工作面为研究对象,分析其突水特征及突水地质条件,并基于"拱梁平衡理论",对可致灾离层发育层位进行了判别,对离层水发育的周期进行了计算,采用UDEC数值模拟软件,对覆岩离层及导水裂缝带的发育过程进行了模拟。结果表明:可致灾的"空腔型"离层发育在直罗组泥岩和宜君组粗砾岩之间,主关键层破断周期间隔距离为190 m;导水裂缝带发育高度约245 m,导通至洛河组下段砂岩裂隙潜水含水层;顶板离层突水具有动态周期性特点,当"空腔型"离层形成稳定"储水体"后,随着顶板覆岩破坏程度的增加以及主关键层的破断,稳定"储水体"被打破,沿导水裂缝带涌入矿井,造成突水事故;随顶板覆岩的周期性破断,离层突水周期性发生。     

采煤面顶板覆岩破坏模拟试验研究

采煤工作面开采过程中"两带"高度值是指导矿井防水煤柱留设、保证矿井安全生产的重要参数,试验以内蒙古某矿3-1煤层首采面为地质模型,通过模拟其开采过程,运用并行电法系统,确定"两带"高度值及其变化特征。同时在给定边界条件和初始条件下,运用数值模拟方法,获得顶板应力变化分布图。综合分析模拟试验结果,判定该工作面回采过程中垮落带高度为40m,导水裂缝带最大高度为80m。根据不同时间电阻率分布图和垂向应力分布云图,可清晰分辨出煤层顶板覆岩破坏的过程和规律,可为煤矿安全生产提供参考。     

采动覆岩破断裂隙的贯通度研究

为了判定采场隔水关键层和计算导水裂隙带高度,进行了覆岩采动导水裂隙分布特征的相似模拟实验和力学分析.提出了破断裂隙贯通度的概念和计算公式.试验结果表明,采场覆岩裂隙带上位岩层的回转变形空间较小,且由于岩层刚度和厚度的差异,薄岩层会完全破断;但坚硬厚岩层破断裂隙未贯通,没有形成竖向"导水、导气"裂隙.为了描述岩层的破断程度及破断裂隙导水能力的强弱岩层破断裂隙的贯通度随其下自由空间的增大而增大,且存在自由空间阀值,大于其阀值时则增加缓慢并趋于1;随岩层厚度增大,起裂时岩层破断裂缝的张开角度减小;岩层破断裂隙的贯通度随裂纹尖端临界张开位移的增大而呈线性减小,随岩层周期破断距的增大也呈近似线性减小.     

厚松散含水层下覆岩破坏规律分析

以钱营孜煤矿东一采区的工程实例为背景，运用FLAC^3D软件对工作面开采进行数值模拟，结果显示“两带”即覆岩垮落带和导水裂隙带的发育高度分别为10.9 m和42 m。设计并施工了两个采后“两带”高度探查孔，显示工作面垮落带高度实测值为10.66～12.00 m,导水裂隙带高度实测值为40.87～44.87 m,与按规程理论计算和数值软件模拟所得结果接近，可作为相似条件下工作面煤岩柱留设与安全评价的依据。     

采煤面涌水量预计中有关参数的选择

本阐述了在含水层下的采煤工作面，运用“大井法”预计涌水量时，其渗透系数的确定与工作面上覆岩层及导水裂缝带两的涌透性能有关；其“引用半径”的确定与导水岩层或导水裂缝带深化入含水层处的面积大小有关。     

华丰井田4煤层顶板砾岩水突出影响因素分析

在分析砾岩分布特征及其水文地质特征的基础上,以矿山压力控制理论为指导,运用岩层沉降理论推断了华丰矿1409工作面在采厚为6.5m的情况下,导水裂隙带发育高度为96.2m,揭示了导水裂隙能够导致顶板砾岩水突出.结合矿山压力观测资料和顶板突水量资料,阐述了矿山压力和顶板砾岩突水突出之间的因果影响关系.根据2407工作面冲击地压监测资料,阐明冲击地压对顶板突水的促进作用.建立了顶板水沿工作面下平巷突出运移的模型,阐明了斑裂线是导致砾岩水大量突出的主要导水通道.     

新庄铜铅锌矿含水层下防水矿柱留设计算分析

为研究渗流场和应力场共同作用下防水矿柱宽度合理留设问题,结合新庄铜铅锌矿17A号勘探线的实际地质条件,运用数值模拟计算软件FLAC~(3D),研究了初始渗流场的孔隙水压力和渗流速度矢量分布特征,计算了矿体回采充填过程中7个工作面的涌水量,并模拟了工作面顶板的导水裂隙带分布情况,与经验公式算得的防水矿柱高度进行比较.模拟结果表明,工作面与含水层的距离越小,渗流速度越大,涌水量越大,导水裂隙带范围越大,突水的危险也就越大;从渗流场涌水量和应力场导水裂隙带两方面来综合衡量,防水矿柱留设的高度取为40m,相比经验公式的结果提高了矿体利用率.