煤层底板渗流稳定性分析

建立了某矿21201回采工作面底板渗流的力学模型,利用RFPA计算了工作面推进到50m和100 m时的应力场,利用应力与渗透特性之间的关系计算了底板各岩层的渗透特性,并计算了底板突水因数.研究表明:1)在工作面推进过程中,煤层底板始终没有出现渗流关键层.2)岩层孔隙一直是渗流的主要通道.3)当工作面推进到50 m时,突水因数等于0.834,底板中水渗流是稳定的,不会发生突水;当工作面推进到100 m时,突水因数等于0.928,底板可能产生渗流失稳现象,即存在突水的危险性.     

煤层底板渗流关键层存在性及其作用初探

建立了一种面向RFPA的煤层底板渗流模型,计算了采场推进150m时底板的位移和渗透特性及突水因数.对渗流关键层的存在性及其作用进行了初步探讨,提出了渗流关键层的判定条件.通过算例,讨论了承载关键层、隔水关键层和渗流关键层之间的关系.研究表明,如果某一岩层的渗透率远远小于其他岩层,则该岩层对底板渗流的稳定性起决定性作用,为渗流关键层;在算例中.当采场推进150m时,渗流关键层存在,并且与隔水关键层为同一岩层;渗流关键层对突水因数有较大的影响.     

煤层底板岩层突水因素及作用分析

结合现场实际观测结果对煤矿生产过程中影响底板岩层突水的因素及其作用进行了分析，根据分析，提出了相应的开采措施。     

煤层底板突水脆弱性评价的GIS与ANN耦合技术

以鹤壁十矿矿区为例,在分析其自然地理、区域构造、区域水文地质条件、矿井突水灾害条件的基础上,根据研究区的水压、断裂构造、隔水层（厚度、岩性组合、矿压）、岩溶发育以及第三系底部黏土隔水层等控制煤层底板突水脆弱性因素在空间区域上的变异特征,以地理信息系统（GIS）的空间数据统计、分析功能为操作平台,建立各控制因素的子专题层图;针对现有底板突水预测模型的不足,应用非线性的人工神经网络（ANN）技术确定了各主控因素的权重系数;在此基础上,应用GIS与ANN耦合技术,经过模型识别,建立了煤层底板突水脆弱性分区评价模型;根据模型计算的研究区各结点底板突水脆弱性指数的累计频数统计直方图,确定出各分区的阈值,并对底板突水脆弱性指数的各主控因素进行了灵敏度分析.     

煤层底板突水研究的理论和方法

煤炭一直是我国的主要能源,煤炭开采受到多种矿井地质灾害的威胁,其中最大安全问题是矿井突水事故。本文从煤层底板突水研究理论、煤层底板破坏研究方法两个方面对煤层底板突水研究的理论和方法进行评述。     

基于水岩作用的深部煤层底板泥岩的微观差异性特征研究

为了探究深部煤层底板泥岩在不同溶液中水岩作用的规律和特征,以永煤城郊煤矿深部底板泥岩为研究对象,分别在蒸馏水、自来水和矿井水中进行了浸泡与电导率测试;在此基础上,通过崩解、荧光、X光衍射和扫描电镜等实验进行了该类型泥岩在不同溶液水岩作用前后差异性对比分析。研究结果表明:不同溶液中泥岩电导率变化是不同的,且干-湿过程对水岩作用有明显的促进作用;该泥岩主要成分为石英、云母、绿泥石,耐崩解性强;不同溶液浸泡对泥岩的微观结构的影响是不同的:矿化度高的矿井水浸泡后的泥岩微观结构最为松散,自来水次之,蒸馏水影响最小。     

基于Visual MODFLOW的煤层底板突水量预测研究

随着我国东部矿区煤层开采水平不断向深部拓展,底板奥灰水突水事故时有发生,往往造成严重的人员伤亡和财产损失。为准确预测煤层底板突水量,以新安煤矿为例,在概化该矿水文地质条件的基础上,建立了底板奥灰水渗流运动基本微分方程并采用有限差分法进行求解,利用Visual MODFLOW软件实现了该渗流运动的三维可视化数值模拟,结合2011年3月至2012年2月一个水文年的实际水位观测值对该模型的模拟水位进行验证和校核,依据该模型模拟水位值采用水均衡法计算得出底板突水危险区域的奥灰水量,即为突水量预测值。研究结果表明:该模型的模拟水位最大误差小于11%,一般4%左右;应用该模型模拟水位值计算危险区域突水量为1 150 m³/h,与1995年该区域发生的特大奥灰突水事故平均突水量1 244.3 m³/h接近,预测结果真实可靠。     

基于应力-渗流耦合效应的含断层煤层底板破坏特征分析

为研究工作面上、下盘开采顺序对底板破坏特征的影响规律,以菏泽龙固煤矿1302工作面采场条件为工程背景,基于FLAC~(3D)数值仿真软件对该工作面底板破坏进行流固耦合数值模拟。研究表明:先开采下盘煤层时,断层带附近孔隙水压力较为集中,采动应力对底板塑性区的破坏性较大,且底板破坏深度较先开采上盘煤层时大5 m。因此,为了安全开采,应当采取"先开采上盘煤层,后开采下盘煤层"的开采方式。     

基于岩石工程系统的煤层底板突水机制

为了系统描述煤层底板突水渗流-应力耦合作用机制,引入相互作用过程矩阵,提出优化的岩石工程系统方法,构建了煤层底板突水网络系统。突水网络主对角元素包括采掘工程、应力场、岩体结构和渗流场;系统分为工程活动、采掘活动扰动效应、渗流应力耦合矩阵和水害综合控制方法等4个功能区。研究表明:采掘活动产生一系列并行和时变的影响,是突水发生的诱因;突水通道的形成和演化是渗流-应力耦合作用过程,不同底板岩体结构具有不同的突水发生机制;底板水害防治要从系统的观点出发综合考虑不同因素的影响,在RES网络中施加合理干扰。研究结果可以为复杂水害问题的分析提供思路和方法。     

煤层底板“下三带”理论在底板突水研究中的应用

依据大量的实测资料,分析并论述了煤层底板的三个分带。指出了确定三个分带的技术方法;定性地给出了确定底板是否突水的判定依据。对承压水上采煤的底板突水机理作了较为合理的解释。     

煤层底板突水危险性综合评价

基于煤层底板突水预测的复杂性,提出了基于GIS与熵权耦技术的煤层底板突水危险性的综合评价方法,在分析山东某矿区的水文地质、工程地质,开采及勘探等资料的基础上,根据研究区断层构造,覆岩厚度,关键含水层富水性,开采厚度等影响水资源保护性开采的主要因素,以地理信息系统(GIS)的多因素空间分析功能为操作平台,并结合熵权法模型确定各个影响因素的权重,通过GIS与熵权耦合建立了煤层底板突水危险性分区评价模型,结果表明煤层底板突水危险性指数法比传统的突水系数法有明显优势。     

煤矿底板突水流固耦合分析

以某矿承压水上开采为背景,运用数值模拟软件FLAC对底板突水规律进行流固耦合分析.通过分析工作面不同推进距离时煤层底板的破坏范围、应力和位移变化,得出承压水上开采工作面突水的基本规律,为安全开采提供了借鉴和依据.     

煤层底板监测预警系统应用研究

为了实现煤层底板富水性变化的动态监测,保证矿井安全生产,以赵庄矿为例,对煤层底板监测预警系统进行应用研究。该系统由数据采集系统、分析处理系统、预警系统组成。预警系统可实现对煤层底板监测数据的自动采集、传输、处理、分析、成图和报警。图像反应监测区域煤层底板岩层的富水性,达到报警条件时,向预先指定的客户端发送报警信息。     

采动条件下煤层底板岩层渗透率变化过程研究

采空区突水是矿井突水的一种主要类型,对突水点的准确探查可以有效防治采空区突水。介绍了辛置煤矿压水试验观测孔的布置情况,测试分析了煤层底板最大破坏深度、底板岩层渗透率的变化过程。采前、采后煤层底板的压水试验表明：在底板采动破坏带以下一定厚度岩层的渗透率随工作面推采一定距离后有明显的降低,隔水层阻隔水能力有逐渐恢复的趋势。由此推断阻隔水能力还未恢复的区域为采后突水概率较高的区域,可为采后出水治理中突水通道探查提供依据。     

基于模糊证据理论的煤层底板突水量预测

从信息融合的角度,将煤层底板突水量预测过程看成是一个多源信息融合处理与状态估计过程,提出基于贴近度的模糊证据理论,建立基于模糊证据理论的煤层底板突水状态估计与评价模型。利用15个有代表性的采煤工作面底板突水资料作为训练样本,基于广义三角模糊数生成各焦元基本概率赋值。用所建立的突水预测模型对4个待检验的突水样本进行分析,并与人工神经网络、最小二乘支持向量机、距离判别分析等方法进行比较,所得结果一致或更好,说明基于模糊证据理论的煤层底板突水量估计方法具有良好的实用性和有效性。     

基于二级判别法的煤层底板突水预测研究

为准确实现底板突水的预测预报,分析归纳淄博矿区历年突水实例的数据资料和淄博矿区底板突水与水压及隔水层厚度关系,在此基础上提出运用二级判别法构建底板突水判别函数,建立煤层底板突水的判别方法。通过该判别体系对淄博矿区历年突水工作面进行底板突水预测,预测结果历史概括率高,符合工程实际。     

煤层底板突水的动力学分析

提出了从煤层底板突水形成的机理，认为在底板突水的形成中，存在快、慢两种过程。用塞子模型模拟突水岩块，建立了动力学方程，提出突水的物理判据，并对实例进行了检验，其符合率高。