煤层底板下隐伏陷落柱的滞后突水机理

应用有限元数值计算方法,模拟研究了含隐伏陷落柱煤层底板在采动应力扰动和高承压水共同作用下陷落柱活化、裂隙萌生、裂隙扩张、突水通道贯通形成的全过程,通过对损伤场、变形场、应力场和渗流场的解读,对突水通道进行时空基准标定,并就陷落柱发育高度、承压水水压力大小对突水滞后时间的影响进行了分析探讨,从岩体在长期的环境影响、载荷作用下损伤演化、物理力学性能退化的角度,揭示了煤层底板下隐伏陷落柱的滞后突水机理.     

煤层底板陷落柱活化突水过程的数值模拟

为了研究煤层底板陷落柱活化破坏特征及诱发的突水机理,采用RFPA2D模拟了全充水强导水型和边缘充水导水型陷落柱的活化突水过程.数值模拟再现了流固耦合作用下全充水导水型陷落柱克服剥离面上的黏结力、柱边滑动面上的抗滑阻力,最终发生发生活化崩塌的过程以及边缘充水导水型陷落柱从边缘裂隙的扩张、贯通到宏观导水通道形成的全过程.分析结果表明,突水通道形成受陷落柱本身的物理力学性质以及开采应力扰动等因素的共同控制,陷落柱构造的存在影响了原岩应力应变的均匀分布,在开采扰动时,这种影响表现的更为突出,在应变不协调部位容易产生剪切变形与损伤,加之高压渗透水流的楔劈作用,致使陷落柱逐步活化而引发突水.     

陷落柱影响采场围岩破坏和底板突水的数值模拟分析

为探讨陷落柱在围岩破坏及突水中所起的作用,采用FLAC^3D模拟分析了陷落柱影响下采煤工作面推进的全过程．采动影响下采场围岩的应力应变数值模拟充分说明,陷落柱的存在使底板的应力应变分布极不均匀,应力集中系数增大,陷落柱附近位移明显,远离陷落柱其影响逐渐减小,但对底板岩层破坏范围及破坏形式影响较小;陷落柱顶面上方岩层的应变较大,与周围不协调,容易产生局部剪切变形．陷落柱边壁、工作面底板压缩区与膨胀区的分界线重合在一条线上时,是剪切破坏的最佳状态,最容易发生底鼓突水．陷落柱影响下的底板破坏深度为15—18m．     

采动过程中底板隐伏陷落柱突水数值模拟

为弄清采动在工作面底板岩溶陷落柱围岩破坏及突水中所起到的作用,以葛亭煤矿底板隐伏岩溶陷落柱为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件对采动过程中的垂直方向应力场、塑性破坏区和垂直方向位移变化进行分析研究,分析了不同推进距离下隐伏底板岩溶陷落柱的突水过程。研究结果表明,随着推进距离的不断增加,岩溶陷落柱的塑性破坏范围不断增加,底板垂直方向的位移不断增大,当煤层底板的塑性破坏区和岩溶陷落柱的塑性破坏区发生连接时,容易发生底板岩溶陷落柱突水事故。     

底板隐伏陷落柱突水主控因素数值模拟

为了弄清采动过程在底板陷落柱围岩破坏及突水中所起到的作用,采用理论分析、数值模拟、物理探测的方法从发育特征等方面分析归纳出葛亭煤矿底板隐伏岩溶陷落柱的基本特征。以葛亭煤矿2160工作面发现的SX1陷落柱为研究对象,通过FLAC3D模拟陷落柱在采动过程中煤层顶底板和陷落柱围岩应力场、渗流场、位移场和塑性破坏区的变化情况。结果表明:随着工作面采高和含水层水压的增加,陷落柱周围围岩应力场、塑性破坏区、位移场和渗流场随着采高和含水层水压的增加呈现增大的趋势;陷落柱属于天然的低应力集中区,随着推进距离的增加,原有的应力场重新分布,陷落柱顶部围岩的位移不断增加。     

基于模糊层次分析的煤层底板陷落柱突水危险性评价研究

煤矿岩溶陷落柱是华北煤田广泛发育的特殊性地质,是影响煤矿突水的主要因素。为了对煤矿底板陷落柱煤层开采的危险性进行评价,通过对煤矿底板陷落柱突水的主要影响因素进行详细地分析,建立起包括含水层水文条件、底板隔水层条件、煤层开采条件和陷落柱自身构造条件4个一级评价指标,以及包括含水层水压、隔水层厚度、隔水层完整性、开采高度等二级评价指标因素的煤矿底板陷落柱突水综合评价体系。采用层次分析方法确定出评价模型中主要影响因素的赋权值,通过查阅相关文献资料得到模糊层次评估的安全等级标准。以某煤矿为研究对象,结合煤矿前期探测到的地质资料,确定煤矿突水综合评价体系的模糊集,运用模糊综合评价方法求得煤矿突水危险性的等级,并根据评估结果有针对性地提出改进措施和建议,保证煤矿正常的安全生产和经济效益。     

浅谈导水陷落柱突水淹井综合治理

结合近几年我国煤矿陷落柱突水淹井事故的治理方法,总结6种导水陷落柱突水淹井的综合治理技术。     

底板陷落柱突水力学机理研究及应用

导水陷落柱给矿井安全开采带来较大隐患,对陷落柱突水机理的分析十分必要。在工程实际中,大部分陷落柱为"下大上小"的不规则圆台形,为了与工程实际更接近,将陷落柱模型简化为圆台形,利用摩尔—库伦强度准则和极限平衡理论,对底板陷落柱突水的力学机理进行分析,求出了底板突水的极限承压水压力,并对某矿底板突水进行了预测,提出了预防措施。     

岩溶陷落柱导水类型及其突水风险预测

在分析岩溶陷落柱的导水机理及其影响因素的基础上,根据陷落柱的岩体结构力学和水文地质特征,提出了陷落柱的三种导水类型。结合皖北矿区巷揭陷落柱的特点,建立两类不同的导水陷落柱地质模型,并运用FEM软件对其导突水风险进行了定量预测。     

返流注浆治理隐伏陷落柱突水技术

分析了吴村煤矿隐伏陷落柱特大突水水源和空水构造;针对突水情况和特点,采用返流注浆技术对隐伏陷落柱突水灾害进行了治理。     

工作面底板隐伏陷落柱突水模拟分析

针对某煤矿工作面中存在的底板隐伏断层,在开采过程中可能发生突水事故这一情况,采用瞬变电磁法探测底板富水性并结合相关地质资料,应用FLAC3D数值模拟软件模拟工作面推进过程中的围岩应力场、围岩位移场、渗流场、塑性破坏区的变化。最后根据模拟结果提出相关防治方法。     

煤层底板隐伏小断层突水数值模拟

针对煤层底板隐伏小断层突水过程,应用RFPA-FLOW2D软件进行模拟计算分析。结果表明:在矿压和水压共同作用下,煤层底板破坏过程经历了小断层活化、小断层活化区扩展和裂隙贯通3个阶段;底板渗流场和裂隙场同步演化,突水位置可准确标定。多条小断层突水过程模拟结果表明,隐伏小断层越发育,底板破坏区贯通强度越大,煤层底板发生突水的可能性也越大。     

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。     

深部煤层采动流固耦合效应下陷落柱突水机理研究

以淮北矿区下组煤开采为例,研究煤层深部开采扰动诱发陷落柱突水机理,建立了陷落柱突水模型。基于FISH对FLAC3D进行二次开发,研究流固耦合效应下工作面推进不同步距条件下,陷落柱破坏特征。结果表明:深部高地应力及高承压水耦合作用下,随着工作面回采推进,陷落柱产生侧向塑性破坏。在采动影响下塑性破坏区范围不断地向外扩展,工作面前方的裂缝带与陷落柱塑性破坏区之间的完整岩层宽度在不断地减小,当工作面推进50m时,距陷落柱30m处二者相连通,形成突水通道,诱发陷落柱突水。研究揭示了矿井深部煤层采动流固耦合效应下,陷落柱突水的过程与机理。     

承压水体上采煤底板突水危险性分析与治理

底板高承压水体上采煤的关键是确保在采动影响下底板岩层不突水.针对平禹一矿13091高承压水底板,采用直流电法三极探测技术对工作面两巷底板进行了探测,并对探测结果中存在的明显低阻异常区进行了详细分析,指出了工作面有突水可能性区域.据此提出了注浆改造深度、工作面加固范围等注浆加固底板的技术参数,并形成了一套适合本矿的注浆加固底板施工工艺.     

陷落柱突水流固耦合渗流模拟因素分析

建立陷落柱流固耦合模型和对应的数值模拟计算模型及陷落柱充填物孔隙率的随机分布,通过有限元多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics对力学模型进行模拟计算,然后分析不同时间点上的陷落柱压力分布云图和不同时刻的剪切力的分布云图及其对应曲线,分析发生突水事故的各种因素,对矿井预防突水事故发生有一定的作用。     

含隐伏小断层底板突水过程数值模拟研究

为研究隐伏小断层的连通情况、发育高度与空间分布因素对底板隐伏小断层突水过程的影响,根据董家河煤矿实际工程地质条件,建立3种情况简化模型,运用RFPA-Flow有限元软件对煤层底板隐伏小断层在采动应力扰动和承压水共同作用下活化、扩展、贯通的全过程进行模拟。研究结果可为承压水上开采引发的突水事故的预测提供参考。