考虑导水裂隙带影响的导水断层防隔水煤柱优化计算

大部分煤层底板突水都与断层有关,留设断层防隔水煤(岩)柱是防止断层突水的重要措施。通过综合分析《煤矿防治水细则》有关防隔水煤(岩)柱计算原则,认为导水防隔水煤(岩)柱留设除考虑煤层底部隔水层能否承受下部含水层水(断层水)的压力和断层水在顺煤层方向上的压力外,还应当考虑顶板导水裂隙带到断层之间岩柱能否承受断层水的压力,同时考虑煤层产状及与断层面的空间关系,从而推导出了顶板导水裂隙影响的导水断层防隔水煤(岩)柱计算公式。通过实际计算对比发现,优化后公式计算结果准确,能够为矿井在断层附近安全开采提供更科学的依据。     

断层活化特征及防隔水煤柱合理化留设研究

目前浅部煤炭可采储量开挖殆尽,以井工开采的煤矿正逐渐向深部含煤地层区域延伸,因面临深部“高温、高压、高瓦斯”及复杂地质构造的威胁,井下作业环境变得十分恶劣。虽然通过钻探、物探手段及巷道开挖对煤矿安全生产构成较大影响的深部隐伏断层构造进行探查,但矿井对断层性质及采动影响下断层活化等基础资料掌握程度不足。在设计断层防隔水煤(岩)柱留设尺寸阶段,往往存在断层煤(岩)柱留设过大或过小的问题,造成生产期间煤炭资源可开采量的降低,或诱发断层水害事故。以宿州煤电集团界沟煤矿F6断层为研究对象,从断层的含(导)水性、采动影响下断层活化特征、煤层顶板岩性特征及导水裂隙带发育高度等方面综合分析研究煤层防隔水煤柱宽度留设问题。利用基于有限元理论的COMSOL Multiphysics(CM)数值模拟、理论计算及矿井生产验证等多方法,确定最合理的防隔水煤柱尺寸。研究表明：F6断层在未扰动状态下表现为富水性弱,导水性差,但当工作面继续向再前推进至距断煤交线20 m时断层带附近岩层因受集中应力作用而发生塑性破坏,断层导水性质发生变化。基于以上综合分析最终确定F6断层防隔水煤柱合理留设宽度为36.13 m。研究成果...     

带压开采区超前探目标层位综合确定方法

掘进工作面和回采工作面超前探工作是矿井进行带压开采的重要技术手段,而超前探目标层位是否准确关系到超前探工作的效果,以准格尔矿区中北部6煤带压开采矿井为研究区,通过巷道围岩松动圈计算、底板安全隔水层厚度计算、底板采动破坏带计算,并系统总结底板岩层组合特征及带压开采水文地质特征,提出了带压开采区超前探目标层位综合确定方法。结论表明:准格尔矿区6煤掘进工作面超前探目标层为6煤与9煤之间薄层粗粒砂岩层、回采工作面超前探目标层为9煤与奥陶纪灰岩之间粗粒砂岩层,为准格尔矿区各矿井开展带压开采工作提供技术支撑。     

巷道防隔水煤(岩)柱留设研究

探讨了目前防隔水煤(岩)柱留设计算公式存在的缺陷,通过分析老空区边界以及掘进巷道两帮围岩受力特征及其破坏状态,提出防隔水煤(岩)柱应为三部分组成:掘进巷道两帮塑性区、防隔水煤(岩)柱中间弹性区、以及老空区边缘塑性破坏区。结合极限平衡以及材料力学相关理论,提出了老空区侧掘进巷道防隔水煤(岩)柱留设公式。经实例验证该计算公式是可行的。     

赵各庄矿深部开采底板突水特征及防治技术

为了研究深部开采高水压条件下的底板突水特征及防治措施,根据赵各庄矿水文地质条件,通过对深部14水平122煤层底板隔水层隔水性能、底板灰岩岩溶发育情况、揭露断层导水性的分析,认为14水平122煤层底板突水特征为断层采动型,预防底板突水的重点是防治断裂带采动滞后突水,并给出了在巷道掘进、回采等方面的防水技术措施,以及合理的防水煤柱宽度.通过计算得出,东Ⅲ断层上、下盘防止突水发生的合理保护煤柱宽度分别为262m、233m.     

煤矿工作面承压水上开采安全性评价

根据某矿的现场工作经验和钻孔的孔位分析,得出其12煤属于承压含水层上开采。为分析其开采的可行性,对12煤开采的安全性进行评价。采用的评价方法是突水系数法和安全煤岩柱隔水性分析法。运用突水系数判定法得到工作面突水系数值为0.044 MPa/m,小于突水系数临界值;底板隔水层阻水系数为0.224 MPa/m,工作面底板隔水层最小厚度为36 m,大于防隔水煤(岩)柱的留设厚度。根据突水系数法和安全煤岩柱法的判定结果,12煤承压水上开采是安全可行的。     

我国矿井断层防水煤(岩)柱留设研究现状与展望

我国煤矿底板突水事故中断层水害占绝大部分,断层防水煤(岩)柱留设是预防断层水害的主要手段,关系到煤矿的安全、高效生产。留设合理的断层防水煤(岩)柱宽度不仅可以防止地下水通过断层涌入矿井,还可以服务煤炭资源的合理、安全开采。断层防水煤(岩)柱宽度留设涉及到许多因素,也是许多学者和工程技术人员研究的重点之一。截止到目前已有多种研究方法与手段得到了应用,主要包括理论计算、多元回归分析、BP和RBF、相似模拟、数值模拟等,针对不同断层条件下的煤(岩)柱留设问题进行了具体研究。在此基础上对断层煤(岩)柱留设研究现状进行总结,指出其存在的问题并展望了今后研究的技术与方法及发展前景。     

煤峪口矿断层防水煤柱留设研究

针对同煤集团煤峪口矿410盘区矿井开采中出现的断层突水现象,对开采工作面的断层特性以及断层的导水性进行分析,确定断层含有弱导水性,并提出采用简支梁模型和底板突水模型,对断层防水煤柱的留设宽度进行计算,结合81022工作面的地质条件,在底板突水模型下,认为断层煤柱的合理留设宽度为13.33 m,通过现场数据表明:所设计的断层煤柱留设宽度能够有效地控制巷道围岩的变形,对煤峪口矿后续安全开采有很重要的指导意义。     

华丰井田断层的导水性及规律研究

华丰井田经勘探和矿井生产揭露资料表明，落差在5-30m之间的中小型断层较为发育。断层的存在给巷道掘进和工作面回采带来了不良影响，导致部分煤层由于构造复杂而无法开采，此外，部分断层破碎带导水破坏了隔水层的完整性、降低了隔水性能，曾多次造成突水事故，为保证矿井的安全生产，提高资源的回收率，有必要对断层的导水性及规律进行研究。     

新集二矿下组煤底板石灰岩层隔水性及应用研究

石灰岩层往往成为煤矿开采防水害的主要对象,且淮南老矿区也发生了多次底板灰岩层突水,为解决新区水压高、传统隔水层薄的问题,提出改造或直接利用底板石灰岩层相对隔水性实现带压安全开采的构想,选择地处煤田中西部南缘的新集二矿为现场,综合运用岩石成分、水化学成分、岩石力学指标测试和微孔隙结构、渗透性实验等室内实验和水文地质钻探、物探、现场试验等手段进行研究。结果表明:1)四周为断层所切割,顶部为第四系和推覆体变质岩覆盖,500m埋深为界原地应力由浅部的张应力转变为压应力状态,深部岩层裂隙开启性差;2)水化学类型为Cl-Na型,矿化度大于1.5 g/L,岩层空隙处于沉淀充填状态;3)下组煤底板灰岩渗透性和富水性很差,可以看作相对隔水层,井下钻孔证实出水钻孔多靠近大型断裂,且出水量小而衰减快。首采面安全开采和第2个面的安全掘进证明下组煤底板灰岩为相对隔水层或稍加改造可以作为隔水关键层的结论是正确的。     

贵州林歹铝土矿深部带压开采评价

贵州林歹铝土矿水文地质条件复杂,矿层间接底板为栖霞茅口组灰岩含水层,地下水制约了矿山的深部开采。通过对矿体底板隔水层赋存地质条件、隔水性能、构造因素以及下伏含水层水压及富水性的研究,采用量化指标对矿层带压开采做出综合技术评价,并根据矿区岩层组合引入摆佐组和梁山组"复合式"隔水岩体概念。研究结果表明:梁山组、摆佐组隔水层具有良好的隔水效果,矿山深部矿体带压开采可行。     

宁东煤田某矿130602工作面断层水探查和防治技术研究

影响和威胁某矿130602工作面巷道(特别是1#回风巷)掘进的主要为F10断层,断层原有的二维地震探测结果不够准确,因此,针对F10断层开展专项的探放水工作,最终在F10-2钻场揭露断层,经计算,该处留设的防隔水煤(岩)柱宽度满足要求。通过断层探查工作,确定了工作面切眼位置,为工作面断层水防治提供了依据。     

工作面安全“带压开采”设计方法的应用

目前,我国有30多个煤田2×10~(10)t煤受到了底板奥灰承压水的威胁,频繁的突水事故给煤炭开采造成了极大的困难,尤其是部分老矿区,随着矿井可采储量的减少,这部分煤炭资源急待开发。30多年的治水经验表明,“带压开采”是适合我国国情的开采途径。所谓“带压开采”,就是利用煤层底板岩层的隔水作用,采用局部防治水措施,在煤层承受水压作用下进行的开采方法。经过多年现场观测和综合研究得出工作面开采方法的合理选择,是防止“带压开采”中底板突水事故发生的重要手段。 一、影响底板突水的因素 根据大量突水资料研究认为,底板突水与底板承压水水量、水压、隔水层厚度、岩     

巨厚富水烧变岩露天边坡隔水煤(岩)柱构造技术研究

新疆大南湖矿区烧变岩厚度大,富水性强,隔水煤(岩)柱留设与边坡稳定控制问题是露天煤矿开采的关键之一,以新疆大南湖二矿为背景研究地下水与爆破振动耦合作用下烧变岩边坡隔水煤(岩)柱构造技术。通过现场爆破试验和数值模拟分析,揭示了边坡岩体应力和安全系数变化规律,确定了爆破振动影响范围|建立了多岩层隔水煤(岩)柱模型,提出了烧变岩露天矿隔水煤(岩)柱留设方法|基于边坡稳定分析给出烧变岩边坡参数设计方案,采用极限平衡方法对边坡参数进行了优化。结果表明：大南湖二矿隔水煤(岩)柱尺寸为火烧区边界+400m水平留设50m,考虑水力坡降优化后的边坡角为24°,相较原设计提高了2°,地下水与爆破振动耦合作用下烧变岩露天边坡隔水煤(岩)柱构造技术解决了边坡稳定控制及坡面涌水问题,对内蒙古西部及新疆地区烧变岩煤矿的安全开采具有一定参考。     

高承压含水层上煤层安全开采技术探讨

为了保证高承压含水层上10煤的安全开采,指出采用条带开采方法采煤,并采取水害综合防治措施.首先分析矿井地质、水文地质条件,认为正常开采条件下底板注浆、疏水降压可行性较差,选择条带开采方法;然后,根据相关“规程”,以“下三带”理论为指导,综合考虑隔水层真实厚度、底板破坏深度、阻水带厚度、岩体损伤等因素,计算不同开采深度下条带开采宽度和煤柱留设宽度;最后,提出进行探查底板含水层水文地质条件、留设断层煤柱、进一步完善排水系统等综合防治水措施,增强矿井综合抗水灾害能力.研究结果可指导该矿井高承压含水层上10煤的安全开采.     

矿井奥灰水带压开采技术分析及防治水措施

针对奥陶系灰岩含水层富水性强、水压大、水位高等问题,分析了矿井奥灰水带压开采及防治水技术以及井田水文地质条件,确定10、11、13号煤层矿井水文地质类型为中等。研究了奥灰含水层富水特征及煤层底板隔水性能,在正常块段工作面掘进过程中受到底板奥灰水的威胁小,是相对安全的;但在构造破坏地带,因断层、陷落柱等具有导水性,在承压区内有可能发生突水,并提出了导水构造、巷道掘进、工作面、底板注浆加固及改造等防水措施。研究为后续矿井安全开采提供了技术支持。     

东滩煤矿滋阳断层保护煤(岩)柱设计可行性研究

东滩煤矿三采区行人巷沿东部采区边界南北向布置,北部直至滋阳断层保护煤柱线。在三采区行人巷掘进距物探滋阳断层面115 m时,迎头提前揭露滋阳断层带,经钻孔探查断层实际平面位置较物探解释位置向井田内发生摆动。为保证今后矿井生产安全,对滋阳断层煤(岩)柱留设进行计算研究。     

烧变岩赋存水对大南湖二矿露天开采影响及防治技术

基于煤炭资源开发利用过程中水资源疏排与浪费的现状,提出以露天矿开采过程水资源的利用与保护为目的,以边坡稳定及安全生产为前提,以含水或导水断层防隔水煤岩柱的留设公式为依据,并采用假设法、反向验证法分析了水头压力、煤岩层厚度、煤岩层单轴抗拉强度对露天采场采空区充水、涌水的影响大小,从留设防隔水煤岩柱的角度对赋存水进行防治。研究结果表明,防隔水煤岩柱的留设尺寸主要受水头压力、煤岩层厚度及单轴抗拉强度影响,当防隔水煤岩柱留设宽度达到一定尺寸时,可以有效防止赋存水因压力过大而涌入采坑,造成露天矿充水,威胁露天矿的安全生产。提前留设合理的煤岩柱尺寸可以有效控制烧变岩赋存水对露天矿开采过程中边坡的影响。     

隔水层等效厚度的评价确定

矿井带压开采是解放受底板突水威胁的下组煤的有效方法之一,对下组煤底板突水危险性的评价是确保煤矿安全开采的重要手段,其中下组煤底板隔水层阻隔水能力的确定是评价矿井突水危险性的重要因素,但是在突水危险性评价中隔水层的等效厚度往往难以有效确定。为了评定隔水层等效厚度,以新阳井田为例,从岩性组合、岩层抗压强度与隔水能力、底板采动破坏深度等多个方面综合研究,最终确定评价了井田下组煤底板隔水层的等效厚度,为类似煤矿下组煤底板隔水层等效厚度的确定提供了综合的评价方法。     

保德煤矿底板隔水性分析和防治水措施

面临底板突水危险的矿井,在正常掘进和回采过程中,要充分利用煤层底板到奥灰水承压含水层之间的隔水层的隔水性能,保德煤矿在开采8#、11#煤层时,同样面临底板奥灰水威胁,因此应针对底板隔水层的隔水性进行分析,提出"带压开采"的防治水路线,制定底板奥灰水防治水措施。