我国煤层底板突水机理与防治研究现状及展望北大核心

针对我国煤层底板突水问题,将近些年国内对底板含不同地质构造、含水层水压高等多种条件下煤层底板突水机理的研究和目前应用广泛的底板注浆加固技术、留设断层防水煤柱及采前疏水降压等防治煤层底板突水措施的应用效果进行汇总分析;指出了煤层底板突水问题研究存在的不足;对未来大采深、复杂化、低成本、绿色化、高效率、智能化防治煤层底板突水进行了展望。     

煤层底板突水危险性评价模型的建立与应用

分析总结了矿井煤层底板突水的影响因素,在系统收集与分析矿井水文地质资料的基础上,确定了影响张村煤矿二1煤层底板突水的主要因素。对水压、地质构造、隔水层厚度、采动矿压等因素进行了定量评价,借助于地理信息系统(GIS)的空间分析工具,引入多源信息复合方法,建立了煤层底板突水危险性评价模型,并根据张村煤矿二1煤层底板的各影响因素的实际数据,对其底板寒灰突水危险性进行了评价,获取了有效的突水危险性评价结果。     

保德煤矿奥灰突水危险性评价及其防治对策

通过对保德煤矿水文地质条件和突水影响因素分析研究,认为井田构造不发育,煤层底板隔水层隔水性能较好。利用突水系数法对煤层底板奥灰突水危险性进行了评价,8#和11#煤层底板突水系数均小于临界突水系数,在无隐伏导水断层或导水陷落柱等导水构造的情况下可实现安全带压开采。针对奥灰突水的特点,提出防治对策是掘进工作面和回采工作面应采用物探和钻探手段进行综合探查,加强矿井水情监测监控预警系统、防排水系统、应急救援等安全保障措施。     

地质构造与煤层底板突水

煤层底板突水是一种复杂的地质及采动影响现象，是煤层下伏承压水冲破底板隔水层的阻隔，以突发、缓发或滞发的形式进入工作面，造成矿井涌水量增加或淹井的自然灾害。多年实践证明，影响煤层底板突水的主要因素为地质构造、矿山压力、水压力、底板隔水层的特征、承压水的富水性及开采空间等。论文主要对地质构造中的断层与底板突水进行论述，在分析其突水原因及导水性后，提出在工作面布置时应注意的问题。     

用脆弱性指数法评价屯兰矿8号煤奥灰突水

以有效隔水层等效厚度、隔水关键层有效厚度、断层和褶皱密度、断层规模指数、断层交点和端点分布、陷落柱、峰峰组水压、峰峰组富水性和矿压破坏带深度等九个因素为主控因素,运用脆弱性指数法对屯兰矿8号煤底板奥灰突水性进行了评价,将屯兰矿8号煤底板奥灰突水划分为五个区域,即煤层底板突水脆弱区、煤层底板突水较脆弱区、煤层底板突水过渡区、煤层底板突水较安全区和煤层底板突水相对安全区。     

赵家寨二_1煤底板突水影响因素分析与防治建议

煤层底板突水是受到多种因素影响的复杂现象,分析突水影响因素是突水机理研究组成部分,也是建立合理突水预测模型的前提。阐述影响赵家寨煤矿二1煤层底板突水因素,为该矿承压水害的预测预报和防治提供一定理论参考和依据。对于该矿区,查明摸清地质构造特别是断层产状尤为重要。最后针对突水影响因素给出水害防治措施建议。     

基于PCA-Logistic回归模型的矿井底板突水危险性研究

为解决煤层底板突水预测难题,提出了基于主成分分析与Logistic回归方法的底板突水预测模型。通过对底板突水危险因素进行分析,选取隔水层厚度、承压水水压、断层落差、断层距工作面距离、煤层采高、煤层倾角6个变量作为研究矿井底板突水的初始影响指标;首先利用主成分分析法对原始指标数据进行降维处理,然后利用建立的Logistic回归模型对数据进行分析预测,最后利用5组待测样本数据对模型进行验证。结果表明：该模型对突水样本的综合预判正确率为90%,利用待测数据进行回判时预测准确率达到80%,说明该预测模型具有一定可靠性,可作为煤矿底板突水预测的一种新方法。     

基于主成分分析法的底板突水危险性评价

在系统收集及分析矿区水文地质资料的基础上,确定影响煤层底板突水的主要因素,并引入主成分分析法对影响底板突水的因素进行定量评价。以新安煤矿为例,利用主成分分析法,确定各突水影响因素的权重,建立煤层底板突水模型,对影响煤层开采的底板奥灰突水危险性进行分区预测,为奥灰水的防治提供了重要依据。     

邱集煤矿煤层底板突水防治技术研究

邱集煤矿针对煤层底板突水影响范围广、治理难度大的实际情况,从煤层底板破坏深度分析模型和底板突水影响因素两方面对煤层底板突水机理进行了分析,在此基础上,结合邱集煤矿7煤层底板突水的实际情况,确定了包括加强突水隐患监测、底板局部注浆加固技术、疏水降压和留设断层防水煤柱等技术措施的煤层底板突水防治技术,有效防止了矿井开采期间煤层底板突水事故的发生。     

断层突水的水力机制浅析

基于岩体极限平衡理论，分析限煤层底板及断层突水的力学机制，给出了底板及断层附近是否突水的判别公式，并由实例进行了验证，为承压水上安全采煤提供了科学依据。     

五阳煤矿3煤层底板突水危险性评价

为了对五阳煤矿3煤层底板进行突水危险性评价,保障五阳煤矿在承压水威胁条件下进行安全开采,在详细分析五阳煤矿水文地质条件和矿井揭露特征的基础上,从主要含水层、隔水层、水压、地质构造及采掘活动等方面对五阳煤矿3煤层底板突水危险性进行评价,通过在突水系数中考虑隔水层岩性—结构特征和开采活动的影响,建立了3 煤层底板突水危险性评价体系。研究表明,五阳煤矿3煤层底板奥陶纪灰岩岩溶水突水危险性极大,随着开采深度的增加,底板受采动影响破裂越严重,发生突水的危险性进一步增加。     

煤矿薄煤层定向钻孔水害探查技术研究

从保德煤矿水文地质条件出发,研究了矿区奥灰水突水危险性,计算了8号煤层底板安全隔水层厚度和突水系数。采用薄煤层定向钻探工艺对保德煤矿81312工作面胶带运输巷道和81313工作面辅助运输巷道底板以下岩层及10号煤层进行水害及隐伏构造探查,探明了8号煤层底板岩层地质构造及富水性,形成了区域薄煤层定向钻孔水害探查方法。研究表明,利用定向钻孔的一孔多用功能超前预抽10号煤层瓦斯,可为矿区安全开采提供保障。     

深部煤层底板寒灰水突水脆弱性评价

平顶山十一矿因靠近寒武系灰岩岩溶水补给区,水文地质条件复杂,受煤层底板的突水威胁严重。为了查明寒武系灰岩岩溶承压水对二1煤开采的威胁,对突水影响因素进行了综合分析,采用基于AHP的脆弱性指数法对平顶山十一矿深部煤层底板突水进行了突水危险性评价。结果表明:4个寒灰水突水点都分布在相对脆弱区、相对较脆弱区和过渡区,拟合点与评价分区基本吻合,拟合率接近100%。     

带压开采底板突水预测研究

为了有效预测工作面在带压开采下底板突水,以上孔煤业15#煤层为研究背景,通过塑性理论和经验公式分别计算底板的破坏深度|考虑采动与赋存因素影响,基于修正的突水系数法,提出极限突水系数公式,确定合理的工作面尺寸,提高突水预测精度。现场施工水文钻孔探查底板涌水情况,并根据岩芯测得底板隔水层物理力学性质,与理论推算结果对比,对15#煤层底板突水可能性进行有效预测。研究结果表明：底板主要隔水层属于中等坚硬岩石类,具有较好的隔水性能,底板含水层含水性弱,不具备底板突水的条件。极限突水系数计算结果显示,15#煤层在底板完整区段无突水危险,受构造破坏的区段具有底板突水的危险,建议减小工作面尺寸,查明底板地质特征,并加强在构造等薄弱区域的探放水以预防突水危险发生。     

东滩煤矿采区构造复杂程度及突水危险性分区对比探究

为了探究东滩煤矿五七采区开采山西组3煤层底板突水危险性,根据研究区地质、水文地质、断层和钻孔等资料,较系统分析了研究区断裂分布特征。在此基础上,采用分形分维方法和突水系数法对五七采区的断裂构造复杂程度及突水危险性分别进行了分区研究。结果发现,虽2种方法的计算原理和量化分区参数不同,但评价结果具有较好的匹配性。获得了五七采区煤层底板在东北部区域分维值高,地质构造复杂,突水系数值大,应属于突水危险区,东南部区域属于突水相对危险区,西部区域基本属于安全区。研究结果对五七采区安全带压掘采和水害防治具有重要的参考价值。     

平山煤矿3号煤层带压开采安全评价

针对平山煤矿3号煤层存在突水事故的风险,采用理论计算结合工作面地质条件,确定井田内3号煤层底板标高在+270～+440 m,而奥灰水位标高为+509～+518 m,全部处于奥灰岩溶水带压开采,3号煤层最大突水系数为0.034 MPa,井田内所有点突水系数均小于0.06 MPa;断层隔水煤柱留设宽度应为72.7 m;煤层...     

城郊煤矿二水平煤层底板突水危险性综合评价研究

为了探究城郊煤矿深部延伸二水平主采二2煤层底板突水危险性,根据矿区二水平底板地层及断层构造特征,采用突水系数法和分形分维方法对二水平底板的断层构造复杂程度及突水危险性分别进行了量化分区与综合分区评价。结果表明,虽然两种方法的计算过程和量化分区参数不同,但所进行的量化分区具有较好的一致性,断裂构造复杂程度分维值与突水系数值存在明显的正相关性,断裂构造复杂区域对应的突水系数值明显偏大,综合对比得到二水平煤层底板在东部和西部突水危险性均较大,中间区域偏安全。研究结果对城郊煤矿二水平二2煤层安全带压开采具有重要的参考价值。     

基于RFPA数值模拟的底板突水危险性评价

为解决杨村煤矿十采区下组煤开采受底板突水威胁问题,运用RFPA数值模拟软件对杨村煤矿十采区16上煤层开挖过程中的底板破坏规律进行了研究。通过建立符合实际条件的数值模型,计算出了煤层在分步开挖过程中底板受矿井压力作用影响下的破坏深度和发展规律。在此研究基础之上,利用考虑煤层底板破坏深度的突水系数法对研究区煤层开采过程中的底板突水危险性做出了合理评价,并将研究区划分为较危险区和危险区2个等级。该研究成果为杨村煤矿十采区16上煤层的安全开采提供了可靠依据,可以有效地指导采区开采过程中的底板水防治工作。     

华北型煤田深部开采底板“分时段分带突破”突水机理

通过对华北型煤田大采深高承压水和下组煤开采条件下10起较典型的煤层底板承压突水实例进行深入系统分析,基于时空4维结构概念,首次提出了"分时段分带突破"的煤层底板突水机理。从空间上即上组煤2号主采煤层至煤系基底奥灰强含水层之间,以薄层灰岩含水层为界分4个隔水地质单元,以因采动影响而产生的各种破坏损伤及原始导升裂隙带等按阻水能力为界划分11个阻水"分带",并建构了6种突水模式;从时间上按煤层底板渗水及突水通道形成进程划分4个"时段";在此时空概念基础上运用地质结构力学、水动力学、线性断裂岩石力学和非线性系统动力学等进行了相关实验及综合分析,给出了相应时段的煤层底板突水判据。     

浅谈煤矿底板突水机理及防治

通过分析我国煤矿底板突水的基本特点,探讨了其底板突水机理,将煤矿底板突水划分为两大类型,即构造底板突水、工程扰动底板突水。从底板受力和破坏形式的差异出发,将底板分为"三区"和"五带"。运用箱体模型解释了地下水不同储水带、导水带间的径流、补给及排泄现象。