截断高斯模拟与沉积特征在煤系含隔水层三维空间分布的应用研究

本文引入截断高斯模拟与沉积物源的概念,对煤系上覆含水层进行分类、分相的分析,以便于摸清其富水性及其三维空间分布,通过对变差函数的拟合,将物源方向与其结合;优化主次变程值,使模拟值与实际值拟合得到研究区4种岩相所对应的变差函数。最终应用截断高斯模拟,在钻孔资料结合地质认识的基础上,建立三维含隔水层模型,经过验证,该模型结果与实际揭露相符。这种方法克服了二维图件描述的局限性,实现了地质认识与数学方法的结合,有利于煤系含隔水层非均质性的研究。     

基于离散元的倾斜薄矿体开采对上部隔水层稳定性的影响

本文以某铅锌矿倾斜薄矿体开采对上部隔水层的稳定性为研究对象,在现场调研和室内岩石力学实验的基础上,采用离散单元法2D-block,在完全空场和预留矿柱两种情况下对上部隔水层的稳定性进行了探讨。结果表明:在完全空场条件下,矿体开采至300m时上盘围岩最大垮落范围约为74m,顶板破坏范围已超过隔水层14m,会影响到隔水层的稳定性;当预留6m顶底柱、3m点柱情况下,回采至300m水平后不会影响到隔水层的稳定性。表明开采过程中预留顶底柱和点柱对于抑制顶板冒落和保护隔水层的稳定性非常重要。研究成果为矿区隔水层的保护提供理论依据。     

采动覆岩隔水层稳定性力学模型及应用研究

为了研究覆岩隔水层的稳定性,预防煤矿顶板突水灾害,实现保水采煤,本文将单一岩层形成的顶板隔水层简化为地基上四边固支的薄板,考虑了隔水层以下破碎岩体对隔水层的支撑作用,根据能量法推导了其挠度以及应力表达式,得到了覆岩隔水层应力分布特性,求出了临界载荷随工作面推进距离的变化规律,并结合具体工程实例,利用数值模拟软件进行了覆岩隔水层稳定性分析。研究结果表明:1)煤层开采后,覆岩隔水层在长边边缘中间应力最大,容易发生破坏;2)破碎岩体的支撑作用对隔水层的稳定性具有重要的影响,煤层采厚越小,破碎岩体对覆岩隔水的支撑作用越强,隔水层越不容易破断。研究成果可为煤矿顶板防治水研究以及保水采煤实践提供一定的参考。     

潞安矿区下组煤带压开采突水危险性分析

从含水组段的划分、岩溶发育情况、富水性分析和分区以及岩溶含水层水位等方面分析了下组煤底板中奥陶统含水层水文地质特征,从隔水层岩性及厚度两方面分析了隔水层性质,在此基础上用突水系数法从底板隔水层只有本溪组和考虑峰峰组二段作为隔水层两方面分别计算了下组煤带压开采时的突水系数。结果表明,在底板隔水层只有本溪组情况下,不能保障下组煤开采的安全性;将峰峰组二段看作相对隔水层,则下组煤的安全带开采是有保障的。     

红土隔水层相似材料优化配比研究及应用

红土隔水层模拟材料的相似性是研究隔水土层裂缝发育规律的基础和前提。为提高红土隔水层相似材料模拟的相似性,以陕北榆林某矿隔水层裂缝发育规律为研究对象,采用优化配比试验、数据拟合分析和现场实测等研究方法,对红土隔水层相似材料最优配比进行研究。通过实验室测试和现场测试,验证优化前后隔水层模拟材料的相似性。研究结果表明:沙土比为1∶5,机油含量为19.5%时,相似模拟材料单轴抗压强度与红土相似度达98.5%;当骨胶比为7∶1,沙土比1∶5,相似模拟材料含水率和膨胀率与红土相似度可达85.4%和84.5%;红土隔水层相似模拟材料的最优配比为骨胶比7∶1,沙土比1∶5,机油19.5%,相似比1∶200与红土隔水层材料相似度达92.5%;实验室和现场实测验证发现,优化后红土隔水层相似材料比原相似材料模拟效果提高50%,模拟试验的隔水层裂缝发育特征与现场观测基本一致。该研究可为红土隔水层裂缝发育规律研究提供借鉴和参考。     

底板巨厚灰岩含水层上段注浆改造技术

为了避免因底板隔水层厚度不足而在回采过程中发生奥灰突水,采用黏土水泥混合注浆材料,高注浆压力条件下,按照平均孔距40 m,异常区段加密布孔,钻孔进入奥灰30~50 m等原则,在加固煤层底板隔水层的同时,重点改造了奥灰含水层顶段,增加了有效隔水层厚度,也提高了底板隔水层的隔水强度,最终实现了孟津煤矿12011工作面的安全回采。     

试论江西地区水体下采煤的若干问题

本文阐述了江西地区岩溶发育由浅到深逐渐减弱的规律,以及岩溶突水量随深度的增加而减小的趋势。文中把没有岩溶发育的灰岩视为相对隔水层,并认为相对隔水层随深度的增加而加厚。据此概念,作者计算了各主要岩溶矿区中深部的隔水层厚度,由原来认为达不到安全隔水层厚度而转化为在中深部普遍达到安全隔水层厚度,从而达到顶水采煤的要求。作者提出了暂避开浅部,先在中深部顶水采煤和在灰岩内布巷的观点。论述了顶水采煤比疏干采煤具有技术上简单,经济上有利的优点。     

边坡隔水层形成后的水压分布及稳定性

为研究边坡中形成隔水层之后的水压力分布规律及稳定性变化情况,揭示软岩边坡稳定性的变化特点,采用力学分析方法建立了隔水层形成后的水压分布模型,结合数值模拟方法揭示了隔水层形成后的边坡稳定性变化规律。以我国北方某软岩露天矿为例进行了分析,结果表明:当隔水层较薄时,边坡稳定系数呈下降趋势;当隔水层较厚时,边坡稳定系数呈现小幅增长的趋势。上述研究结果对于矿区边坡稳定分析有一定的参考价值。     

本溪组地层在煤层带压开采中的阻水作用

通过镇城底矿本溪组隔水层及其底部铝土泥岩层阻水性能的研究,认为本溪组隔水层是阻抗奥灰水导升的良好隔水层,对防止奥灰水向矿井突水有重要的作用.     

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。     

浅埋近距煤层覆岩导水裂隙发育规律固液耦合试验研究

为弄清浅埋近距煤层采动覆岩导水裂隙发育规律,设计了固液耦合相似模拟试验,分析了浅埋近距煤层开采过程中覆岩导水裂隙发育规律及隔水层弥合特征。下煤层开采过程中,浅埋近距煤层上煤层开采后已压实稳定的覆岩导水裂隙会二次发育,不同开采区域的覆岩导水裂隙发育程度不同。采动隔水层裂隙发育与其遇水膨胀是同步动作的。开采边界的隔水层裂隙在上煤层开采过程中遇水膨胀后能够弥合,在下煤层开采过程中由于遇水膨胀能力不足而无法弥合。采空区中部的隔水层裂隙在岩层回转挤压和隔水层遇水膨胀共同作用下能够弥合。     

龙湾井田奥灰系顶部岩层隔水性能分析及注浆加固改造可行性研究

为了研究晋煤集团龙湾井田奥灰系顶部岩层隔水层注浆加固改造的可行性,探讨了龙湾井田奥灰顶部相对隔水层的岩性组合、富水分布特征及奥灰顶部人工相对隔水层段的改造方法,介绍了国内常规回转钻进技术和定向钻进技术的技术特点及实践效果。结果表明:在对奥灰顶部50 m相对隔水层加以利用后,15号煤受底板奥灰高压水威胁煤炭资源所占比例显著降低,带压开采可采储量可以满足矿井需求。     

本溪组地层在煤层带压开采中的阻水作用

通过镇城底矿本溪组隔水层及其底部铝土泥岩层阻水性能的研究。认为本溪组隔水层是阻抗奥灰水导升的良好隔水层，对防止奥灰水向矿井突水有重要的作用。     

基于Surfer及AutoCAD软件的等厚线图绘制

影响矿井水文地质条件的因素很多,其中起决定作用的因素是含水层、隔水层的岩性、厚度变化及其组合关系。利用Surfer以及AutoCAD软件绘制含水层、隔水层厚度等值线图,可直观、清晰地反映隔水层、含水层厚度,既准确快捷,又美观。以东滩煤矿第四系砂层、砂砾层孔隙承压含水层绘制为例,介绍了Surfer软件结合AutoCAD软件绘制含水层、隔水层等厚线图的具体方法及步骤。     

煤层底板承压含水层上安全开采技术研究

基于我国华北煤电煤层底板太灰含水层富水性具有明显的差异性,在特定条件下可作为隔水层,为了准确确定底板隔水层厚度,预测底板突水危险性,结合新义煤矿首采区二1煤底板实际情况,运用物探、钻探等手段对其灰岩富水性进行探查分析。结果表明:该矿首采区底板灰岩可作为隔水层,从而将底板隔水层平均厚度增加至54 m左右,运用突水系数法评价得出首采区大部分区域的突水系数均小于正常块段临界突水系数0.1 MPa/m,在前期底板注浆加固基础上可以实现安全带压开采。     

煤层带压开采可行性分析

为了分析煤矿带压开采的可行性,对山西某矿3号煤层底板强含水层、底板隔水层进行分析,对底板岩体力学性质及底板保护层阻水性能进行研究,得出了底板隔水层承受的水压及变化规律。结果表明,K_2灰岩水和奥灰水在隔水层较完整地段,对3号煤层带压开采的安全性不会构成威胁,可以实现安全采煤。     

断层影响下底板突水危险性预测

采动底板断层突水危险性预测与评价是煤矿底板突水灾害防治的基础和依据。针对断层诱发底板突水问题,基于岩体极限平衡理论,综合考虑断层本身性质和矿山压力中应力降低区的作用,得出底板隔水层的极限水压解析式,提出突水力学判据。结合工程背景,基于多物理场软件COMSOL Multiphysics建立数值模型,计算了隔水层中承受的实际水压。基于突水力学判据,该矿底板隔水层所承受的极限水压大于隔水层中承受的实际水压,底板隔水层完整,不发生突水。结果表明:底板断层突水危险性预测结果与实际开采过程中结果相吻合。     

对《矿井水文地质规程》和《煤矿防治水工作条例》某些内容的一些看法

文中指示了该二文件在计算巷道底板隔水层所承受的安全水头和安全隔水层厚度公式的一些错误,并加以纠正。对《矿井水文地质规程》的某些条文提出了一些补充意见和看法。     

底板隔水层破坏的力学模型及破坏判据

煤层底板到含水层之间通常有一层致密、隔水性好的岩层,称之为隔水层。承压水上采煤时,隔水层成为底板阻止含水层中高压水的唯一屏障,突水通道是否形成,决定了底板是否发生突水,而当底板岩层中没有断裂构造存在时,只有隔水层破坏,煤层底板才会产生突水通道发生突水。所以研究隔水层的破坏情况对研究承压水上采煤底板突水机制具有重要意义。     

地下矿山人工隔水层的安全可靠度研究

基于可靠度计算的基本理论,建立了矿山隔水层极限状态方程,利用验算点法(JC法),得到了关于验算点法的地下矿山人工隔水层安全可靠度计算的公式和流程,并对安徽某矿山的工程实例进行可靠度计算。结果表明,隔水层厚度越大,其安全可靠度越高,失效概率越小,隔水层厚度为30m时,其可靠度和失效概率分别为2.68和0.007,与实际情况相符。研究提出的方法具有较强的实用性,可为类似工程可靠度的计算提供方便。