带压开采煤层底板突水性分析与突水防治措施研究

针对晋能控股装备制造集团公司A矿煤层带压开采作业中有多个含水层影响正常开采的问题,为实现安全开采,借助理论分析与工程实践相结合的方法,对该煤层底板影响底板突水的因素进行深入分析,同时计算了该煤层底板的实际突水系数,对煤层底板的突水危险性进行了进一步评价,最终得出3号煤层为赋存状况较稳定较安全的煤层,并针对3号煤层的具体地质概况,提出了一系列底板突水防治措施,通过综合应用这些措施,有效防治了突水事故的发生,更好地保障了安全开采。     

基于改进模糊层次分析法的煤层底板突水危险性评价

为了使平煤五矿二1煤层能够安全开采,通过分析矿区地质、水文地质条件,选取寒灰含水层水压、富水性、底板有效隔水层等效厚度、脆性岩厚度和断层分形维数作为底板突水的主要影响因素,并采用改进模糊层次分析法(IFAHP)确定各因素的权重,建立煤层底板突水评价模型,对底板突水危险性进行分区。结果表明:五矿寒灰突水危险性由东向西先增强、后减弱,且以己四采区的突水危险性最高。     

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ANN的煤层底板突水危险性评价研究

选取断裂密度、断裂强度指数、隔水层厚度、奥灰水压和奥灰顶部富水性指数作为评价指标,这决定了突水具有空间性和非线性。文章利用MapObjects和人工神经网络(ANN)技术,对煤层底板突水危险性进行评价,取得了较好的效果。     

基于Fisher判别的煤层底板突水量预测研究

针对煤层底板突水的主要影响因素,综合考虑水源、水压、隔水层、底板采动导水断裂带深度、断层等因素的影响,基于Fisher判别分析理论,利用国内一些采煤工作面底板突水资料作为训练样本,建立了煤层底板突水预测的距离判别分析模型。工程应用表明,该模型结果与实际情况吻合良好,说明该模型在煤层底板突水预测中具有良好的实用性和有效性。     

煤层底板突水影响因素研究

底板突水问题严重影响着工作面的正常开采。利用层次分析法,对影响底板突水的因素进行全面分析,得到影响底板突水的4个一级因素、15个二级因素,并对各因素所占权重进行计算,根据计算结果,得出各因素的主次关系,这对底板突水的防治具有一定的借鉴指导作用。     

基于Surfer的煤层底板突水危险性评价

以平禹一矿为例,以同样具备GIS的空间信息叠加功能,但普及度比GIS高和使用便捷的Surfer软件为平台,建立了评价底板突水危险性的脆弱性指数层次模型和突水系数模型。评价结果显示,平禹一矿二1煤层底板标高-60m以浅属于安全区,不受底板灰岩水的影响;标高-60~-400m且不受断层影响的区域属于突水威胁区,带压开采时存在突水隐患;标高-400m以深及标高-60~-400m范围的断层带属于突水危险区,带压开采时底板突水危险性很高。平禹一矿对突水威胁区和危险区的灰岩水害进行了综合防治,使矿井在极其复杂的水文地质背景下,连续10年实现了高效、安全生产。     

基于万有引力的煤层底板突水预测算法

传统的基于机器学习的煤层突水预测方法需要大量的训练样本进行预测模型的训练。而在矿井突水问题中,大量训练样本的获得基本上是不可能的。主要研究在突水样本数据有限的情况下提高煤层突水预测结果的准确性。结合山西省某煤矿的实际情况,提出了一种新颖的基于万有引力的煤层底板突水预测方法（Gravitational force based algorithm,GFA）。该算法采用半监督的学习方式,将万有引力公式引入到预测模型中,利用少量的突水训练样本作为引力的源点吸引测试样本进行突水安全状态的传递,进而实现突水测试样本安全性的预测。将提出的算法用于历史突水数据以及实际的煤层底板突水数据进行实验,实验结果表明,在突水训练数据有限的情况下,提出的基于万有引力的煤层底板突水预测算法可获得良好的预测效果。     

基于EW-IAHP的煤层底板突水危险性评价

在目前的煤层底板突水评价应用中,选定影响突水的主要控制因素权重值对底板突水评价及预测有着重要作用。在传统的脆弱性指数法应用中,主控因素权重通常采用单一的权重确定方法,评价结果主观随意性强,无视数据本身的客观环境;或者客观性强,不能体现决策者对不同主控因素的重视程度,都会影响评价结果的全面、客观。考虑指标数据之间内在规律的客观赋权法和专家经验对主控指标考量的主观赋权法,采用改进的层次分析法(IAHP)与熵权法(EW)综合确定权重,与脆弱性指数法进行耦合,对煤层底板突水进行危险性评价。结果表明,潘家窑井田5号煤层底板突水危险区面积占比为25.73%,研究区断层较为发育,对煤层底板突水起控制作用。评价结果有效提高了预测精度,对潘家窑井田的安全生产有较好的指导作用。     

矿井煤层底板突水预测

运用信息复合法绘制突水指数等值线图以预测煤层底板突水,在实践中,取得了较好的效果。     

地质构造与煤层底板突水

煤层底板突水是一种复杂的地质及采动影响现象，是煤层下伏承压水冲破底板隔水层的阻隔，以突发、缓发或滞发的形式进入工作面，造成矿井涌水量增加或淹井的自然灾害。多年实践证明，影响煤层底板突水的主要因素为地质构造、矿山压力、水压力、底板隔水层的特征、承压水的富水性及开采空间等。论文主要对地质构造中的断层与底板突水进行论述，在分析其突水原因及导水性后，提出在工作面布置时应注意的问题。     

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。     

深部开采煤层底板突水控制技术研究

结合王庄煤矿水文地质条件,分析了工作面底板突水的主要影响因素,采用塑性力学理论计算了1201工作面的底板破坏深度;利用FALC3D对工作面布置在断层上盘和下盘两种情况进行了数值计算分析,得出了两种情况下围岩破坏场、渗流场、应力场及位移场分布规律。在此基础上提出且实施了预加固断层防治突水的治理措施,取得良好效果。     

煤层底板突水定量预测评价研究

为研究矿井水害防治理论和马营堡井田水害威胁程度,采用理论和试验相结合的方法,系统分析了马营堡井田水文地质条件和矿井充水因素,根据GIS和AHP耦合理论,建立了底板脆弱性指数模型,定量评价了马营堡井田主要可采煤层底板的突水危险性,作出了主要可采煤层底板突水脆弱性评价分区图。分区图反映了煤层开采时受底板水的威胁程度,可作为马营堡井田开拓生产时防治水工作的依据。     

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。     

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。     

基于模糊集对分析法的底板突水危险性评价研究

为了对底板突水等级进行科学合理的评价,建立基于模糊集对分析法的底板突水危险性评价模型。首先,从地质构造、水文地质条件、底板隔水层条件、开采条件4个方面选取断裂密度、褶皱、断层导水性等13个指标构建底板突水危险性评价指标体系;其次,按照现有常用底板突水等级分类,将底板突水危险性分为4个等级;再次,通过各指标实际数值与1级标准比照求出各指标模糊联系度,并采取信息熵确定各指标权重,从而求出样本模糊联系度;最后,利用最大隶属度原则进行评价判断。该模型应用于肥城矿区5个地段,应用结果表明:基于模糊集对分析法的底板突水危险性评价模型能够与基于未确知测度理论的底板突水评价结果以及实际情况均能完全一致,能够应用于底板突水危险性评价中。     

基于因子分析法的焦作矿区底板突水模型研究

为研究焦作矿区工作面底板突水的主要影响因素和防治措施,选取地质构造 λ1、 煤层厚度λ2,煤层倾角λ3、工作面宽度λ4、开采深度λ5、含水层水头压力λ6、隔水层平均强度λ7、隔水层平均厚度λ8作为研究变量,建立了焦作矿区工作面底板突水的因子分析模型.研究结果表明:焦作矿区底板突水的8个变量可归纳为采矿赋存因子、采矿设计...     

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。