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．     

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.     

上社矿15501工作面陷落柱区域突水机理及危险性评价

为掌握15501工作面内W260陷落柱发生突水的危险性,通过具体分析陷落柱的突水机理,得出工作面内岩溶陷落柱发生活化导水的判据和突水的模式,并具体采用多层次模糊聚类综合评价方法对W260岩溶陷落柱的突水危险性进行具体评价。结果表明:二级模糊评判B=0.399,判断该陷落柱发生活化导水的危险性较大,采用三维地震勘测、综合物探和钻孔探测验证了评价的准确性,工作面推进到陷落柱区域应加强探放水作业。     

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。     

陷落柱突水的防治技术探析

岩溶陷落柱的存在容易引起矿井突水,对煤矿正常回采威胁巨大。本文主要探讨陷落柱突水的防治技术,对岩溶陷落柱的形成机理进行了分析,指出岩溶陷落柱的形成需要经历溶洞发育和岩溶塌陷两个阶段,论述了陷落柱围岩特征和陷落柱周边小构造以及陷落柱突水的防治技术。     

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。     

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。     

五阳煤矿陷落柱发育特征及突水危险性评价

为防止陷落柱导通奥灰水造成矿井重大水灾,分析归纳了山西五阳煤矿陷落柱基本特征,主要包括：陷落柱发育标高在650 m以上,发育与构造密切相关,多数原生导水性差;典型陷落柱垂直具有6段特征等.以五阳煤矿7601工作面为原型,运用ANSYS有限元软件模拟分析了煤层下部有隐伏陷落柱时采动过程中的突水危险性.当工作面推进距陷落柱小于50 m时,受采动影响的陷落柱导水裂隙与工作面导通可导致工作面出水;随工作面推进,导水通道扩大可导致突水事故.     

底板突水突变机理及模型建构研究

底板突水危险性的有效评价是矿山水害防治和实现安全开采的基本前提与重要基础。通过研究底板突水的突变机理,确定状态变量和主次控制变量,依据尖点突变模型建立平衡曲面方程,经坐标变换得到新坐标系下(状态变量、主次控制变量坐标系)平衡曲面方程的表达式。利用新坐标轴构建方程组求解平衡曲面方程的系数和新坐标系原点的位置,利用已知突水点信息验证求解结果的合理性。依据新坐标系下平衡曲面方程根的判别式,建立突水风险评价模型,并对新安煤矿二₁煤底板突水风险进行评价,模型拟合率为100%,评价结果真实可靠。     

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。     

改进型突水系数法在矿井底板突水评价中的应用

基于突水系数公式由水压和隔水层厚度有关,为了使突水系数法在煤矿底板突水评价中更加准确有效,考虑到各类岩石本身所具有的力学强度和阻水性能,从底板隔水层岩石组合方式及矿压破坏带发育情况入手,将突水系数公式改进为质量比值系数公式和强度比值系数公式。并将改进公式应用于某矿,结果表明：2种改进公式所绘制的评价图不仅能更加精确地显示矿井底板突水危险区域,而且给出了底板突水系数最大值与最小值。     

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。     

煤层底板突水监测系统的开发及应用

介绍了煤层底板突水监测系统的原理、功能和特点。工业性试验表明，系统能够实时、准确地监测水情捕捉到突水前的重要信息，使突水预测预报更加准确     

煤层底板导升突水机理研究

为了进一步认识底板突水破坏机理,将底板隔水层简化为弹性梁,在考虑承压水作用的情况下,运用材料力学理论计算得出采场隔水层底界面由压缩区向卸压膨胀区过渡的岩体最易发生损伤破坏。在此基础上,运用损伤力学理论分析给出了临界损伤变量Dc。运用断裂力学理论建立断裂力学模型,并给出采场隔水层承压水导升裂纹端部应力集中系数的计算公式。最后,从损伤断裂能量角度对裂纹扩展进行了分析,通过简化参数,建立了形成初始宏观裂纹损伤断裂能量释放率计算公式,并分析了初始裂纹损伤断裂能量释放率与其各影响参数的关系,可为底板突水预测预报研究提供理论依据。     

含隐伏小断层底板采动突水机理数值模拟研究

为得到含隐伏小断层的煤层底板开采中的突水机理,分析底板裂隙演化及渗流突水通道的形成规律。采用RFPA2D-Flow软件分析了含隐伏小断层底板在工作面开采中,底板岩层破坏、突水通道的形成及突水发生的整个动态发展过程,得到了开采过程中底板岩层裂隙的产生和扩展演化、损伤破坏区域的形成过程及渗流场的运移过程。结果表明:底板隐伏小断层活化突水主要分为隐伏小断层活化和活化裂隙区域扩展2个阶段。底板不同位置隐伏小断层的裂隙贯通存在差异,距采空区越近,隐伏小断层越易活化形成突水通道,随着采空区卸压效果的增加,隐伏小断层突水的可能性逐步增大。     

工作面推进过程中陷落柱滞后突水快速注浆治理技术

以团柏煤矿10-106工作面陷落柱突水注浆治理为例,分析了陷落柱空间结构特征及突水水文地质条件,制订并实施了陷落柱形态探查设计,提出了对陷落柱快速注浆封堵的治理方案。根据陷落柱结构特征及工作面地质条件,确定了快速注浆工艺,设计出堵水效果检验钻孔,最终实现了治理目标。