侏罗系煤综放开采导水断裂带高度预计研究

为了研究侏罗系煤开采导水断裂带高度,首先基于区域侏罗系煤层开采导水断裂带高度实测数据,分析认为其与现行规范经验公式计算结果存在较大差异;采用多元回归分析,建立了适用于研究区导水断裂带高度预测的多元非线性公式。然后考虑大规模煤层开采顶板工程地质参数动态变化特征,选用RFPA软件,以金鸡滩煤矿为例,模拟分析了侏罗系煤层大采高综放开采顶板变形破坏动态过程及裂隙发育高度。结果表明:多元非线性公式预计误差较其他公式小,采用多元非线性公式预计金鸡滩矿综放工作面导水断裂带高度为176.68 m,数值模拟结果为174.80 m,二者较为相符。     

近距煤层开采覆岩导水裂隙带高度观测研究

为了提高崔庄煤矿近第四系松散层条件下33上01,33下01工作面的开采上限,在确保安全生产的前提下,采用井下打仰上孔测漏水量方法、经验公式预计和数值模拟方法,开展了单独开采3上煤与3上,3下两层煤全采后上覆岩层导水裂隙带高度的研究工作.实测单独开采3上煤与3上,3下两层煤全采后上覆岩层导水裂隙带高度为59.59 m和66.0 m;经验公式预计两值为47.1 m和50.8 m;数值模拟计算两值为53.21 m和62.3 m.将实测数据与经验公式预计及数值模拟结果进行了对比分析,仅采3上煤与3上,3下煤全采,上覆岩层冒落带高变化不大,导水裂隙带高增加不超过10 m,研究表明本次实测的结果可靠.     

大埋深厚煤层开采导水裂隙带发育高度综合确定

导水裂隙带发育规律及其高度测定对矿井防治水和保水开采具有重要意义。以九龙矿2#煤层15249S工作面为研究对象，利用经验公式计算方法、FLAC3D数值模拟和微震监测相结合分析了煤层上覆岩层塑性区破坏变化规律及导水裂隙带发育高度计算，并结合现场钻孔漏液实测数据对上述3种方法得出的结果进行验证。研究结果表明：经验公式预计导水裂隙带高度为103.66 m，数值模拟试验预测导水裂隙带高度为134 m；微震监测结果与现场实测结果分别为130 m和126.84 m，最终综合确定了导水裂隙带高度。该成果可为九龙矿煤层安全开采方案选取提供技术支撑。     

厚煤层分层开采导水断裂带发育高度的确定

针对兖州矿区某矿提高开采上限的问题,运用现场钻孔原位窥视镜成像方法,对该矿5301-1工作面第一分层开采完毕后导水断裂带的空间发育特征及发育高度进行观测,并结合经验公式计算结果进行了对比分析。在对该工作面的煤层顶底板岩层组合及结构性质特点进行分析的基础上,建立工程地质模型,运用FLAC3D数值模拟方法对其进行验证。3种方法研究得到的导水断裂带高度基本一致:实测结果为24.2 m,经验公式计算结果为26.7 m,数值模拟结果为25.0 m。研究结果可为该工作面提高开采上限煤柱的合理留设提供重要的参考依据。     

基于应变能破坏准则的导水断裂带发育高度研究

为确定田庄煤矿15上煤层开采覆岩导水断裂带的发育高度,以15101工作面为例,采用FLAC3D数值模拟软件建立采场模型,将应变能破坏准则作为导水断裂带扩展判据,从能量的角度确定断裂带塑性区发育范围,对矿井开采引起的煤层顶板覆岩运移规律进行模拟。提出基于应变能破坏准则判定数值模型塑性区范围的新方法,通过分析塑性区破坏范围,确定导水断裂带高度。并结合理论公式与井下现场观测对模拟结果进行验证。研究结果表明:以应变能破坏准则为判据,根据塑性区破坏范围得到上覆岩层导水断裂带数值模拟高度为22.8 m,与理论计算导水断裂带高度上下限范围为14.4～27.3 m和现场实测结果 21.44 m相比,该判据下所得结果与现场实测结果相接近,验证了应变能破坏准则所得导水断裂带高度的准确性。     

浅埋深厚煤层工作面开采顶板导水裂缝带发育高度综合研究

以岱庄生建煤矿3上煤层开采为例,综合运用数值模拟、经验公式预计以及现场实测3种方法来确定其导水裂缝带发育高度,并对比分析其优缺点,以此提高结果的准确度。结果表明:3种方法对应的结果分别为60,43.6和44.7m,而前两种方法具有其局限性,因此综合确定了31302工作面3上煤层开采顶板导水裂缝带高度为44.7m。     

巨厚古近系含水层下工作面导水裂隙带高度探查

为了确定巨厚古近系含水层下工作面的开采上限、预测涌水量及制定防治水方案,需要针对工作面的导水裂隙带进行现场实测。以红四煤矿HI0503工作面为研究对象,采用经验公式初步确定导水裂隙带发育高度,设计井下探查钻孔的参数。分别用0.5、1.0和1.5 MPa的水压进行压水试验,同时采用钻孔窥视对工作面覆岩中的裂隙发育程度进行观测,最后利用数值模拟对现场实测的结果进行验证。结果表明,压水试验得到HI0503工作面导水裂隙带高度为65.6～67.4 m,采用钻孔窥视法确定导水裂隙带高度为66.5～68.1 m,导水裂隙带高度数值模拟结果为65.29 m,利用3种方法综合确定HI0503工作面导水裂隙带高度为65.29～68.1 m,大于经验公式计算值59.79 m。5-2煤与巨厚古近系含水层的平均距离为95 m,工作面开采后的导水裂隙带不会波及至古近系含水层。通过现场验证,利用井下压水试验、钻孔窥视和数值模拟,综合确定的导水裂隙带高度与实际情况较为吻合,可以作为防治水工作的依据。     

彬长矿区巨厚砂岩含水层下综放开采导水裂隙带高度研究

为了得到彬长矿区巨厚砂岩含水层下综放开采导水裂隙带高度,采用数据分析的方法研究了矿区内17组工作面导水裂隙带高度实测数据,得到了彬长矿区导水裂隙带高度计算的回归公式,并基于彬长矿区雅店矿ZF1403工作面地质条件,采用数值模拟和现场实测的方法对回归公式的适用性进行了验证。结果表明：经验公式与实测数据的结果相差较大,已不能作为彬长矿区导水裂隙带高度计算的参考公式,而回归公式计算结果与数值模拟和现场实测的结果基本吻合,回归公式应用效果良好。在矿区内矿井未实测导水裂隙带高度的情况下,回归公式计算结果可作为矿区内矿井导水裂隙带高度的参考。     

基于断裂力学的长壁工作面导水裂缝带高度预计

利用断裂力学理论,将长壁工作面看作Ι-II复合型断裂裂纹,计算出采场边缘的应力分布,采用摩尔-库伦屈服准则,得出了采场顶板的屈服范围计算公式,结合模型的建立前提,将采场顶板的屈服范围计算公式与垮落带经验公式相加,最终得出了一种顶板导水裂缝带发育高度的预计公式,并分析了某矿3103工作面顶板导水裂缝带高度为71.7m,预计结果与实测结果 (66.7m)和数值模拟结果 (71m)接近。结果表明:获得的导水裂缝带预计公式可以在一定程度上预计导水裂缝带的发育高度,具有一定的准确性。     

软弱覆岩下厚煤层综放开采导水断裂带高度计算

为得到蒙东地区无软弱覆岩层地质条件下特厚煤层综放开采导水断裂带的准确测算方法,以神华大雁矿业公司敏东一矿02工作面为例,分别采用煤矿防治水经验公式、"三下"采煤计算公式等方法计算导水断裂带高度;同时,采用FLAC~(3D)软件对煤层顶板覆岩破坏对覆岩导水断裂带发育过程进行模拟,分析了不同推进距离下的导水断裂带发育高度,采用塑性区分布法,得到了导水断裂带发育高度"突变"和"稳定"2种状态与回采工作面的推进距离。经计算,3种方法得到的导水断裂带高度分别为93.12、26.67和88.00 m,而采用现场钻探观测表明导水断裂带高度为83.78 m。实测数据表明,蒙东地区软弱覆岩特厚煤层综放开采条件下冒采比为5,裂采比为11。     

小壕兔二号井田导水裂隙带发育高度预计与数值模拟

采用经验公式计算和数值模拟试验两种方法对榆神矿区小壕兔二号井田2#煤层导水裂隙带发育规律及最大高度进行研究。结果表明经验公式计算值和数值模拟试验结果都显示2#煤层开采产生的导水裂隙带不会对矿区萨拉乌苏组含水层产生影响,都与现场实测值具有良好的一致性;数值模拟试验预测结果与现场实测结果更为接近,说明数值模拟试验相较于经验公式在导水裂隙带最大高度预计方面具有更高的精度和可靠性。     

基于充实率控制的导水裂隙带发育高度研究

为了研究固体充填采煤充实率对导水裂隙带高度的控制作用,分析了固体充填采煤覆岩移动变形特征,借助等价采高理论套用经验公式对固体充填采煤不同充实率条件下导水裂隙带高度进行预计。运用数值模拟软件UDEC对不同充实率条件下导水裂隙带高度进行模拟,建立了固体充填采煤导水裂隙带高度预计的新方法,其结果与经验公式预计的结果相吻合。工业性试验表明:当煤层采高为3.5m、采空区充实率为85%时,导水裂隙带发育高度在10m左右,实测与预计结果基本一致。     

固体充填采煤充实率控制导水裂隙带高度发育研究

为了研究固体充填采煤充实率对控制导水裂隙带高度发育的影响,分析了固体充填采煤覆岩移动变形特征,借助等价采高理论套用经验公式对固体充填采煤不同充实率导水裂隙带高度进行预计。运用数值模拟软件,通过对不同充实率导水裂隙带高度的模拟,建立了固体充填采煤导水裂隙带高度新的预计方法,其结果与套用经验公式预计的结果相吻合。工业性实验表明:固体充填采煤可以有效控制覆岩移动变形,顶板岩层整体保持其完整性,在煤层采高为3.5 m,采空区充实率为85%时,导水裂隙带高度在10 m左右的范围内,实测与预计结果基本一致。     

某矿3#煤层导水裂隙带发育高度研究

该文综合采用室内预计和现场实测两种方法,对某煤矿3#煤层导水裂隙带高度进行了研究。采用"三下"开采规程中的经验公式计算,得出了覆岩导水裂隙带的预计高度。应用井下仰上孔分段注水测漏法现场实测,得到了03101工作面导水裂隙带的最大发育高度及3#煤层导水裂隙带高度的近似预计公式。     

固体充填采煤充实率控制导水裂隙带高度发育研究

为了研究固体充填采煤充实率对控制导水裂隙带高度发育的影响,分析了固体充填采煤覆岩移动变形特征,借助等价采高理论套用经验公式对固体充填采煤不同充实率导水裂隙带高度进行预计。运用数值模拟软件,通过对不同充实率导水裂隙带高度的模拟,建立了固体充填采煤导水裂隙带高度新的预计方法,其结果与套用经验公式预计的结果相吻合。工业性实验表明:固体充填采煤可以有效控制覆岩移动变形,顶板岩层整体保持其完整性,在煤层采高为3.5 m,采空区充实率为85%时,导水裂隙带高度在10 m左右的范围内,实测与预计结果基本一致。     

数值模拟在煤层导水断裂带分析中的应用

为研究煤层采空区上方导水断裂带高度,检验计算机模拟在导水断裂带高度计算中的效果,以古窑煤矿1202(1)回采工作面为研究背景,通过现场调查、理论分析计算、FLAC~(3D)数值模拟以及现场钻孔实测得出了1202(1)回采工作面导水断裂带高度,运用"上四带"理论得出导水断裂带高度为60 m,与实际测量数据62.18 m误差仅为3.51%,运用FLAC~(3D)数值模拟得出的导水断裂带高度为58 m,误差为6.72%,与实测结果相符合。     

覆岩导水裂隙带发育高度的确定方法与实践

阐述了煤层开采覆岩导水裂隙带高度的确定方法,即物理模拟和数值模拟方法、理论计算和经验公式法、现场实测法。根据某矿煤系岩层情况,结合地质条件和实际情况,选用基于FLAC3D的数值模拟方法,确定了该矿2702工作面的导水裂隙带高度为18.84m。并通过钻孔分段注放水法进行现场实测,得出实测导水裂隙带高度为18.84 m。结果表明,数值模拟得出的裂隙带高度值与现场实测值高度吻合,说明数值模拟用于确定导水裂隙带的高度是简易、可靠、可行的。     

郭庄煤矿放顶煤工作面水体下开采可行性研究

该文以潞安集团郭庄煤矿2309工作面为研究对象,分析了郭庄矿2309工作面地质、采矿条件,通过理论计算与数值模拟预计了导水裂隙带高度,进而计算出所需防水安全煤岩柱尺寸,并预计开采所造成的地表移动变形,对2309工作面开采可行性进行评价。     

弱胶结覆岩导水裂隙带高度预测及三维空间发育特征

针对西部侏罗系煤田弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度预测及三维空间特征问题,首先以西部18个大采高（>5m）侏罗系煤田实测导水裂隙带高度为基础,基于回归分析的方法推导了弱胶结覆岩导水裂隙带高度计算公式。对比结果表明：回归公式较经验公式平均误差降低了34.85%,提高了导水裂隙带高度预测精度。其次以营盘壕煤矿2201工作面为例,通过数值模拟得到了空间不同位置的导水裂隙带发育切片,并提取主要空间位置信息,以此绘制了导水裂隙带空间三维形态图,结果显示导水裂隙带三维空间发育形态整体上呈略倾斜的“拱背形”。最后采用井下钻孔分段注水观测方法,对导水裂隙带高度和形态进行实测,结果对比验证了回归公式及数值模拟结果的准确性。     

强含水层下特厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度

导水裂隙带高度是顶板水害防治的关键参数之一,为研究强含水层下特厚煤层综放开采条件下导水裂隙带发育高度,以彬长矿区雅店煤矿ZF1405工作面为背景,采用多元非线性回归建立了导水裂隙带高度预测模型,并采用数值模拟和钻孔实测相结合的方法,对该条件下导水裂隙带高度进行了全面探测。结果表明:考虑的影响因素越多,建立的导水裂隙带高度预测模型越合理,模型预测结果为257.4m,相较于经验公式更精确;数值模拟得到的导水裂隙带最大发育高度为244.2 m,发育规律可分为缓增阶段(工作面推进0～200 m)、突增阶段(工作面推进200～280m)和稳定阶段(工作面推进280m后),其中突增阶段最易发生顶板涌水事故,现场开采时,工作面由开切眼推进至200m后需提前做好预防措施;钻孔钻液消耗量和钻孔窥视探测的导水裂隙带高度分别为247.4,238.4m;数值模拟和钻孔实测结果共同验证了预测模型的可靠性,为安全起见,取4种研究方法的最大值257.4m作为最终结果。研究结果可为类似条件的矿井导水裂隙带高度预测提供参考。