保德煤矿8#煤层覆岩导水裂隙带高度发育特征研究

煤炭绿色开采是未来煤矿开采的主流方向,在煤炭开采的同时对水资源及地表生态进行保护是研究的主要方向之一。本文结合保德煤矿8^#煤层的赋存特征及开采条件,针对该矿区井下开采引起的开采沉陷对地表建(构)筑物的严重影响,采用理论分析和现场实测的方法对该工作面采空区导水裂隙带高度进行研究,分析对比了考虑覆岩关键层位置和传统导高计算经验公式的理论导高计算结果,并采用导高物探结果进行了验证。研究结果表明：保德煤矿8^#煤层上覆3层关键层,其中主关键层位于距煤层103 m处,采用考虑关键层位置的导水裂隙带计算方法时,得到的理论导高为103 m,而采用传统经验公式得到的导水裂隙带理论高度分别为41.2～61.8 m和57.8～87.7 m;通过分析钻孔水位变化、冲洗液漏失量变化以及钻孔窥视结果,得到的导水裂隙带发育高度为106 m。由此可知,关键层判别法较经验计算法适用性更强,为保德煤矿覆岩下沉及导高预计提供可靠的理论支撑。     

淮南煤田综放开采导水裂隙带发育规律研究

为得到综放开采导水裂隙带发育规律,采用简易水文观测法对淮南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,得到了软弱顶板导水裂隙带发育高度计算公式.     

淮南煤田综放开采导水裂隙带发育规律研究

为了得到综放开采导水裂隙带发育规律,论文采用简易水文观测法对淮南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,得到了软弱顶板导水裂隙带发育高度计算公式。并得出结论: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。     

补连塔煤矿导水裂隙带发育规律研究

基于补连塔煤矿12407工作面煤层赋存特征,运用UDEC数值模拟软件建立二维地质模型,分析了该工作面导水裂隙带的发育规律。可以预测采空区上覆岩层的损伤程度,并提前采取措施,可防止工作面溃沙、透水和保护地表植被。     

基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法

在深入研究覆岩关键层对导水裂隙发育高度影响规律的基础上,提出了通过覆岩关键层位置来预计导水裂隙带高度的新方法。工程实测和理论研究结果表明:覆岩关键层位置会影响导水裂隙发育高度,只有当关键层位置距开采煤层小于某一临界高度时,该关键层破断裂缝才会贯通成为导水裂隙,且受该关键层控制而同步破断的上覆岩层破断裂缝也会贯通成为导水裂隙。关键层破断裂缝贯通的临界高度可以粗略按(7～10)M(M为煤层采厚)估算。当覆岩主关键层位于临界高度(7～10)M以内时,导水裂隙将发育至基岩顶部,导水裂隙带高度等于或大于基岩厚度;当覆岩主关键层位于临界高度(7～10)M以外时,导水裂隙将发育至临界高度(7～10)M上方最近的关键层底部,导水裂隙带高度等于该关键层距开采煤层的高度。上述基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法能适应不同采厚条件下的导水裂隙带高度预计,同时可以对由于覆岩关键层结构变化引起的导水裂隙带高度异常发育情况作出判别,其可靠性得到了工程实测结果的验证。     

水体下特厚煤层综放开采导水裂隙带高度发育特征研究

以陈家沟煤矿3203工作面北汭河下综放开采为研究对象,采用变形分析法和数值模拟相结合的方法对工作面开采导水裂隙带高度进行研究.研究结果表明:3203工作面采用综放开采导水裂隙带最大高度出现在开切眼侧,最大高度124m,裂采比为11.7;导水裂隙带最终发育形态为一偏态的"马鞍形".工作面覆岩结构对导水裂隙带发育规律具有显...     

浅埋煤层关键层破断对导水裂隙演化的影响

掌握导水裂隙演化规律是实现浅埋煤层保水开采的关键,用RFPA软件进行数值模拟可以观察导水裂隙演化的过程.本文通过对补连塔煤矿31401工作面的数值模拟,总结出了关键层破断运动对导水裂隙演化的影响规律,为实现浅埋煤层保水开采鉴定了基础.     

导水裂隙带发育特征地震识别方法

导水裂隙带发育高度是保水采煤的关键参数,但导水裂隙带散射波、多次波发育,成像质量 差,地震识别难度大,很难精确获取导水裂隙带发育特征。 为进一步解决导水裂隙带地震识别问 题,并揭示导水裂隙带空间发育特征,通过测井、钻探资料分析和三维模型正演对导水裂隙带的地 震特征进行了研究。 研究结果表明:电阻率、自然伽马、自然电位和冲洗液漏失量均能表征导水裂 隙带发育高度,但单一因素解释误差较大,准确度低;谱分解、相干体、瞬时频率和蚂蚁追踪 4 种叠 后地震属性分析能够不同程度地反映出导水裂隙带发育位置、高度特征,但只能对导水裂隙带部分 部位实现较准确判断,无法准确反映导水裂隙带三维整体形态和发育特征。 在综合地质、地震资料 的基础上,根据电阻率、自然伽马、自然电位和冲洗液漏失量数据,利用主成分分析建立了导水裂隙 带定量解释指标,通过地震属性优选、叠后确定性反演、叠前弹性阻抗反演、各向异性检测,结合裂 隙指示曲线,利用神经网络反演形成裂隙指示数据体,对导水裂隙带发育高度和发育特征进行了定 量描述,提出了适宜回采工作面导水裂隙带发育特征的地震识别方法,并成功识别了陕北某矿首采 工作面导水裂隙带发育特征。 实践结果表明:综采工作面走向方向导水裂隙带发育形态呈“半马 鞍形” ,即发育高度由开切眼至面内逐渐降低并趋于平稳;工作面倾向方向导水裂隙带呈两边高中 间略低的形态特征,近似“ 马鞍形” ;采空区开切眼处导水裂隙带发育高度最大,两侧采空边界煤柱 处裂隙带发育高度略低,裂采比为 25.86 ~ 30.76;垮落带以高角度裂隙为主,水平方向呈网状,垮采 比为 3.44~5.72。 经验证,该导水裂隙带地震识别方法获取的导水裂隙带发育高度误差在 2.42~ 6.81 m,垮落带识别误差 1.60 ~ 12.89 m,误差相对较小,能够准确获取导水裂隙带三维空间发育特 征,可以为西部煤炭开采水资源和生态环境保护提供一定的方法支持。     

极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度研究

通过数值模拟、现场实测等方法对鲁西煤矿极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度进行了研究。研究结果表明:通过FLAC3D数值模拟计算得出3上107工作面煤厚2.3 m,裂隙发育高度33.6 m,3下107工作面煤厚3.42 m,裂隙发育高度39.4 m;现场实测结果表明下分层开采后导水裂缝带发育高度为41.51 m,下分层开采后裂缝带发育高度增加较少;3上107工作面导水裂缝带发育类比高度值降低了4.33 m,随着工作面停采时间的增大,采动裂隙尤其是上部的微小裂隙会部分闭合,导致导水裂缝带发育高度有所降低。     

回采工作面导水裂隙带发育高度实测研究

采用理论计算法及双堵法对21006回采工作面开采后的导水裂隙带高度进行理论分析与现场实测,综合分析确定导水裂隙带发育高度在39.84 m,为后续的回采工作面开采设计、顶板防治水等工作开展提供了一定的参考依据.     

煤矿导水裂隙带发育高度观测研究

煤矿主要涌水水源来自于顶板,因此研究顶板导水裂隙带的发育高度和相关影响因素对矿井防止涌水有重要作用,以察哈素矿为研究对象,通过实验和施工,计算出冒裂带合理高度,并且得出单位进尺漏失量同单位时间漏失量变化趋势一致的结论,在今后的安全设计和生产中,为了保证煤矿的安全生产,导水裂隙比均采用最大值109.2 m且合理的观测方案必须以最大高度及形态预计准确为前提。剪切与土岩分界面顺层滑动形成的组合滑动模式,为边坡失稳的预防和治理提供了科学的依据。     

张家峁煤矿N15203工作面浅埋煤层导水裂隙带发育特征

张家峁煤矿地处我国西北干旱地区,生态环境脆弱,煤层埋藏浅,煤矿开采过程中导水裂隙带导通上覆含水层,造成地下水位下降,加剧生态环境恶化,同时地下水涌入矿井,威胁矿井安全开采。为详细分析张家峁煤矿浅埋煤层导水裂隙带发育情况,以矿区北翼N15203工作面地质条件为背景,利用理论计算、数值模拟方法对导水裂隙带的发育高度进行了研究,并通过现场钻孔电视成像实测结果验证了理论计算与数值模拟结果的可靠性。研究表明:①数值模拟可展现覆岩破坏的动态变化规律,当工作面推进至60 m和110 m时,覆岩破坏速率明显加快,与关键层理论判断结果一致;②由于黄土层塑性变化较大,对导水裂隙带发育具有一定的抑制作用,导水裂隙带发育至基岩顶界附近,高度约108 m,裂采比约19.64;③通过与现场钻孔电视成像结果对比,数值模拟和关键层理论计算结果与实测数据基本保持一致,能够较准确地预测导水裂隙带高度发育情况。分析结果对于陕北浅埋煤层开采覆岩导水裂隙带后续研究具有一定的参考价值。     

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。     

数值模拟断层对导水裂隙带发育特征影响研究

采用数值模拟方法建立了二维模型分别对有无断层和不同倾角断层对导水裂隙带高度发育的影响进行模拟分析,同时结合岩体力学和弹塑性力学知识,对导水裂隙带的发育规律和特征进行了理论分析,得出了在无断层的条件下,煤层开采后的导水裂隙带分布呈对称的两头高中间低的"马鞍型",有断层条件下对导水裂隙带高度的发育影响,不论倾角大小,均是使裂隙带高度增加,断层为小倾角逆断层时,导水裂隙带形态较无断层时有较大差别的主要结论。     

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。     

导水裂隙带发育规律的模拟研究

为了研究导水裂隙带的发育规律,依据某矿12305工作面地质情况,进行了数值模拟及相似材料模拟研究。在上覆岩层的一定高度内,开采边界与重新压实区之间岩层裂隙发育最为充分,形成导水裂隙带。结合经验公式计算的结果,得出该工作面的导水裂隙高度为45 m左右,为相邻矿井提供了一定的参考依据。     

导水裂隙带发育高度数值模拟研究

基于某矿工作面实际地层剖面资料,建立计算模型,采用大型非线性有限元结构分析软件对煤层开采引起的采动效应进行模拟;并对煤层采动后的顶板岩层应力场进行分析,结合岩体强度准则最终确定工作面煤层采后导水裂隙发育规律及高度.经与矿区、井田等导水裂隙带高度经验计算公式预计结果对比,发现较为吻合.     

黄陇煤田综放采煤导水裂隙带高度经验公式

为了获得更为准确的综放采煤条件下煤层顶板导水裂隙带高度预测经验公式,首次明确提出三次函数多项式曲线的拟合度最佳,获得了黄陇煤田包括工作面宽度为B和采高为h的双因素非线性导水裂隙带高度预测经验公式。研究结果表明:一方面,中硬顶板导水裂隙带高度经验公式拟合优度R2值由原来0.722提高至0.824,软弱顶板导水裂隙带高度经验公式拟合优度R2值由原来0.587提高至0.915,拟合精度显著提高;另一方面,与原文经验公式预测值对比发现,经验公式预测值更接近实测值。因此,获得的经验公式更准确。     

特厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度分析

针对以往导水裂隙带高度预测公式不能适应特厚煤层综放开采的现状,通过理论分析、相似性模拟实验、导水裂隙带实测及突水实例的方法确定了黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河煤矿的导水裂隙带范围及裂采比,为防隔水煤柱尺寸的留设及工作面防治水工作提供了依据,为类似矿井的防治水工作提供了有益参考。