工作面导水裂隙带高度观测分析

工作面回采后上覆岩层遭到破坏,下沉形成导水裂隙,导水裂隙带高度的确定对于顶板水害的防治具有重要的意义。文中首先对导水裂隙带高度观测系统工作原理及系统构成进行了阐述,其次对回采工作面垮落带和弯曲下沉带理论计算分析,最后将导水裂隙带高度观测系统运用到回采工作面导水裂隙观测实践。研究结果表明导水裂隙带高度观测系统可以有效的确定工作面上覆导水裂隙带高度,实测结果对指导该矿防治顶板突水具有重要的参考意义。     

断层带承压水导升特性相似材料试验研究

以某矿工作面的地质资料为背景,运用自制的承压水导升系统,对工作面推进过程中,断层带及附近岩层的应力演化规律、裂隙发育规律、承压水导升特性进行了系统研究。结果表明:承压水导升系统不仅使得含水层对底板岩体的力学效用得以表征,而且实现了水流导升高度的动态观测;保护煤柱下方底板区域以压应力为主,回采结束后含水层邻近岩层在水压力的作用下已由压缩状态转变为膨胀状态;断层带内承压水的导升高度与防水煤柱尺寸密切相关,当煤柱尺寸小于20 cm后,断层带内承压水的导升高度会迅速递增,加大工作面发生突水的风险。     

徐庄矿7199工作面顶板突水机理研究与防治

徐庄煤矿7199工作面在回采过程中,顶板裂隙带导通煤层顶板砂岩水和石盒子组底界砂岩水,造成长期高水量涌水,危及工作面回采。通过对矿压分析和观测涌水量的变化,根据计算出的导水裂隙带高度和矿井地质资料,确定了水源及出水规律,得出了水量变化同工作面来压之间的关系,准确预测涌水量进而采取相应的措施进行有效防治,成功解决了徐庄矿7199工作面顶板突水问题。     

覆岩破坏机理和导水裂隙带发育高度研究

依据淮南矿业集团顾桥煤矿工作面回采地质条件,采用二维数值模拟软件FLAC2D5.0,分析了工作面顶板的塑性区、应力分布等特征,并分析了工作面回采中导水裂隙带的发育高度。研究表明,采厚3.5m的工作面回采后,上覆岩层导水裂隙带发育高度为66m～72m。     

煤层顶板导水裂隙带发育规律及探放水技术

针对常村矿2305工作面回采受顶板砂岩水影响强烈,根据工作面实际地质条件,利用回归分析,拟合出工作面导水裂隙高度与工作面推进距离的关系式,确定6.3 m采高下导水裂隙带发育高度约为95 m,基于瞬变电磁法确定工作面主要受K_8和K_(10)富水区域影响,并通过钻孔探放水,消除了工作面顶板水害隐患,为矿井安全生产提供了保障。     

近距离煤层开采导水裂隙带发育高度数值模拟研究

为解决邵寨煤矿2号、5号煤层重复采动面临的覆岩破断及两带发育高度问题,以及研究此情形下导水裂隙带演化规律,运用数值模拟计算方法,采用3DEC数值模拟软件,通过对近距离煤层条件下工作面的回采进行模拟实验,获得导水裂隙带的演化趋势,以及工作面回采结束后的两带最终发育高度。模拟结果表明,导水裂隙带高度沿工作面倾向是从零开始逐渐增加的,最终当工作面回采360 m时,导水裂隙带高度增加至100 m,而走向导水裂隙带初始为煤2层采动造成的高度为78 m,随着煤5层的回采导水裂隙带高度保持不变,当工作面回采至220～260 m时向上延伸至100 m,随后继续保持稳定,导水裂隙带最终发育高度为100 m,贯穿了延安组岩层达到安定组岩层但并未到达洛河组含水层,可以保障井下的安全生产。     

工作面上覆岩冒落导水裂隙两带高度的确定

为了确定工作面上覆岩层冒落带和导水裂隙带的高度,更好的指导矿井防水煤柱的留设,保证矿井安全生产,实验首先运用相似模拟理论将三维问题转化为二维平面模型,通过模拟实际开采过程,确定两带高度,并运用FLAC数值模拟软件建立莫尔库仑塑性模型,模拟顶板应力变化,同时结合经验公式对覆岩两带高度进行计算,最终综合比较得出:针对正行矿1206(1)工作面14煤上覆岩冒落带最大高度为18.5m,导水裂隙带最大高度为58.0m.     

超前预防回采工作面突水技术开发与应用

工作面回采过程中由于采空区侧底板在应力作用下岩石完整性被破坏,裂隙发育,但裂隙具体发育多深,是否能够导通深部奥灰含水层,目前国内研究尚待研究。针对这一问题,以范各庄矿为例,采用超前防范回采工作面突水技术,建立微震监测系统、预留底板水文观测孔、利用矿井水文自动监测系统等手段,监测工作面回采过程中裂隙发育情况、底板含水层水量变化情况以及与深部奥灰含水层连通情况。结果表明,超前预防回采工作面突水技术能够起到预警作用,避免发生突水淹井事故,确保工作面安全回采。     

曹家滩煤矿导水裂隙带高度确定及水害防治

导水裂隙带发育高度是确定煤体回采后是否与上覆含水层及采空积水沟通的关键参数。特厚煤层回采导致上覆岩体破坏高度较大,导水裂隙带发育沟通采空积水区,将导致采空水经由新生裂缝涌入工作面,影响地下水赋存条件,进而影响矿山安全生产。为确定曹家滩煤矿122108工作面导水裂隙带发育高度,采用理论计算、数值模拟相结合的方法对覆岩层导水裂隙带的发育特征进行分析,并提出相应的水灾预防及应急措施。分析结果表明,随着煤层走向开采距离的增大,导水裂隙带高度逐渐增大,煤层充分采动后导水裂隙带高度趋于稳定,约为207～233 m,裂采比为20.7～23.3,为矿井的水害防治及矿区生态保护提供了科学的决策依据和技术支持。     

超大采高工作面过沟回采精准防治水技术

超大采高工作面开采造成上覆岩层剧烈运动，导致覆岩裂隙发育，为地表及含水层水体提供流动通道，成为了矿井安全生产的隐患。以上湾煤矿12402超大采高工作面为背景工程实践，进行离散元数值模拟，揭示了工作面回采过程中上覆岩层导水裂隙带高度发育规律，结果表明导水裂隙带能够贯通地表，沿工作面倾向上覆岩层导水裂隙形态呈现“马鞍形”分布，由于采空区中部区域压实作用，工作面斜巷对应上覆区域成为防治水重点区域|同时该工作面上方为石灰沟，沟内积水量约10万m3，且地表下沉变形量达7.19m，在降雨量较大季节时易造成地面积水，对井下防治水工作提出了挑战。针对此，提出了井上下一体化精准防治水技术，包括地面采用提前疏放和塌陷坑回填措施、设置地面水文观测孔自动监测水位、井下调整工作面开采参数、精准探放水、优化设置排水设施安装地点和管路参数，制定防治水应急预案。工程实践表明，应用上述技术措施，能够有效降低大采高工作面涌水量，确保井下安全生产。     

覆岩导水裂隙带发育规律分析与高度探测

导水裂隙带发育高度探测是井下安全采煤的基础。为确定工作面顶板导水裂隙带的发育高度,本文针对某矿工作面的地质采矿条件,分析了覆岩采动变形破坏形态分布规律和导水裂隙带内分区特征,得出覆岩导水裂隙带发育规律;通过现场实测数据分析,确定该矿工作面覆岩导水裂隙带的发育高度为H=108.5m。     

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。     

工作面不同采宽与导水裂隙带高度关系研究

为了研究水帘洞矿综放开采条件下,工作面不同采宽与导水裂隙带发育高度之间的关系,并确定工作面临界采宽,以便为矿井顶板水防治提供依据。根据该矿开采技术条件和岩石力学性质等参数,运用FLAC3D软件,模拟分析了工作面采宽从80～300m累计23个数值模型,进而确定出在不同采宽条件下导水裂隙带发育高度,并通过对水帘洞相邻矿井多个工作面实测和分析资料评价了数值模拟结果可靠性。研究结果表明当工作面宽度介于80～170m时,导水裂隙带发育高度随着工作面采宽的加大而呈分段线性增加;在工作面宽度为180m时,导水裂隙带发育至最大,此后导水裂隙带高度不再受采宽的影响。模拟得出现有地质条件下工作面的临界采宽为180m,导采比为19.2。从而为研究不同水文地质条件下采宽与导采比之间的关系提供了一种新的、有效的方法。     

关于重采影响下层岩内部垂直移动变形规律

本文结合江西钟家山煤矿观测石门内大量岩移内部观测资料,对重复采动条件下采场上覆岩层垂直移动变形规律进行了分析研究,从而再次证明了重采时上覆岩层呈整体下沉,最大下沉速度滞后距较小的这一特点;提出了随工作面位置的推进采场上覆岩层不但产生垂直拉伸变形而且部分岩层产生压缩变形的特点,揭示了不同位置的覆岩导水裂隙带的发育规律,得出在充分采动区当工作面推过15～20米,在采区边界工作面推过35米导水裂隙带发育最高以及采区边界导水裂隙带高于充分采动区且压实速度较慢的结论,为及时施工冒落孔探测导水裂隙带高度提供了科学依据;最后对采场上覆岩层垂直移动变形     

基于微震监测的顶板导水裂隙带发育高度研究

煤层顶板导水裂隙带发育高度作为矿井的基础参数，对矿井灾害防治具有重要意义，以古汉山矿1604放顶煤工作面为研究背景，分别采用微震监测和数值模拟等手段对顶板导水裂隙带的发育高度进行研究，通过对微震系统台网布置方式进行误差分析，围绕工作面构建了三巷空间布置的微震台网，对监测结果分析表明：工作面直接顶、老顶的破坏程度远大于其上覆岩层，顶板的连续破坏区域整体呈“钝三角形”，导水裂隙带的发育高度约为75m。通过数值模拟计算得出1604工作面顶板导水裂隙带发育高度约为71m，与基于微震监测分析的结果基本吻合，为类似工作面的导水裂隙带探测提供借鉴和参考。     

双端堵水器法在采场覆岩裂隙带发育规律实测中的应用

煤层的开采会导致上覆岩层原有应力平衡状态被破坏,进而造成从顶板到地表不同程度的变形和破坏,因此研究采空区覆岩裂隙分布特征,对煤矿安全生产具有重要意义。文章针对李村矿1301首采工作面的地质条件,采用井下双端堵水器观测方法,分析了导水裂隙带高度,确定了李村矿3号煤层顶板覆岩采后形成的裂隙带高度范围,为煤矿安全生产提供了技术指导。     

基于并行电阻率法的导水裂隙带适时探测技术研究

煤层开采后上覆岩层破坏的最大导水裂隙带高度是合理留设防水煤柱、确保煤矿企业安全生产的重要参数。目前,常用的探测方法主要有冲洗液法、注水实验法、电阻率法、地震勘探法等。但是,上述方法由于数据采集速度和数据采集数量的限制,往往难以探测到导水裂隙带高度的最大值。将基于二极电阻率法的并行网络电法监测系统应用于导水裂隙带高度探测中,可以适时探测到导水裂隙带的发展过程,较准确地探测到其发展的最大高度。目前,该技术已广泛应用于矿井回采工作面导水裂隙带高度探测的工程实践中。     

采空区下煤层开采覆岩破坏规律数值模拟

基于古书院矿煤层的实际地质资料,利用RFPA2D分析软件对采空区下15#煤层开采覆岩破坏进行了模拟,观察开采后15#煤层坚硬顶板的裂隙发育状况,研究采动覆岩中三带的发育高度,并对结果从采场上覆岩层移动破坏规律、15#煤层顶板位移及应力变化特征方面进行了分析。通过对15#煤层三带分布研究,编制矿井冒落带和导水裂隙带高度的等值线图,确定15#煤层的导水裂隙带最大发育高度,预测在15#煤层回采过程中,9#煤层采空区积水下渗的可能性。根据裂隙发育情况,结合顶板岩性,为15#煤建立抽放系统、治理瓦斯的论证提供依据。     

动压影响下上覆岩层导水裂隙发展研究

针对15号煤层上方存在4号煤层采空区积水安全隐患问题,以首采15101工作面工程地质情况建立相似模拟模型,对动压影响下15号煤层上覆岩层破断及导水裂隙发育过程进行研究,以确定导水裂隙发育高度及渗流规律,以为工作面安全高效回采提供理论支持。     

覆岩导水裂缝带发育高度的岩层层位判据分析

 工作面上覆岩层呈现非均质的分层结构,而导水裂缝带是随着各分层岩层的弯曲沉降逐渐向上发育的,其发育高度是各岩层分层厚度的叠加。因此,为了精确确定导高值,提出了导水裂缝带发育高度的岩层层位判据。以某矿工作面为工程实例,通过现场观测结果,结合上覆各岩层层向拉伸率的分析计算,确定了工作面上方第二层灰岩为导水裂缝带发育的最上位岩层,其层位高度36.86m,层向拉伸率为0.42,为覆岩各层岩层层向拉伸率变化趋势的拐点,因此确定工作面覆岩导水裂缝带的高度为36.86m。