水体下急倾斜煤层开采覆岩破断规律

为了给水体下急倾斜煤层开采防水煤柱的留设提供依据,采用数值计算和相似模拟的方法,考虑顶板水与岩层的耦合作用,对水体下急倾斜煤层开采的覆岩破断和导水裂隙的演化规律进行了研究,结果表明急倾斜煤层顶板的垮落沿工作面方向呈不对称分布,直接顶垮落后向下移动,工作面的上端形成冒落空洞;顶板在采空区上下边界煤柱侧断裂形成的断裂线随着垮落层位的增高而向上山方向移动;在顶板垮落初期,主要是沿煤层法线方向的移动,垮落后期顶板向下抽冒特征明显;导水裂隙的产生在竖直方向上的发育高度大于垂直岩层方向,同时沿煤层产生一定深度的裂隙漏斗。研究结论为水体下急倾斜煤层开采时防水煤岩柱的留设提供借鉴。     

老空水防隔水煤（岩）柱留设探讨

在矿井边界进行煤层开采时,所留设的矿井边界防隔水煤岩柱能否抵抗由于老空区积水而逐渐增大的静水压力成为了疑问,针对矿井边界合理煤柱宽度问题,本文探讨了矿井边界防隔水煤岩柱在矿山压力作用下的不同物性状态,结合内应力场理论,分别考虑了老空水从煤层方向和导水裂隙带上限岩柱方向上发生突水的可能,认为留设的煤柱宽度应该既能抵抗老空水从煤层方向突水,也能防止老空水从煤柱上方岩柱侵入另一侧工作面顶板。     

缓倾斜煤层防水煤柱留设宽度设计

根据王坡煤矿工作面赋存情况,将工作面突水类型划分为煤层方向突水和底板方向突水两类,应用弹塑性极限平衡理论结合莫尔-库伦屈服准则得到倾斜条件下工作面上侧、下侧防水煤柱的计算公式,经计算并分析比较,防水煤柱留设宽度为17.4 m,考虑采动过程中底板压力变化造成底板破坏深度的增加,实际留设防水煤柱宽度20 m。该研究为倾斜煤层巷道防水煤柱的合理留设提供了依据,为倾斜煤层的安全高效开采提供有益借鉴。     

大倾角厚表层矿区陷落柱对安全开采影响研究

张集煤矿井田内部陷落柱较为发育,对矿井安全生产危胁较大,为确保1号陷落柱附近采掘活动安全,采用理论分析计算确定巷道和工作面与陷落柱间需留设合理煤柱宽度。通过数值模拟试验得出工作面停采位置与陷落柱间需留设100 m保护煤柱,通过相似模拟试验得出近距离煤层开采其垮落带和导水裂隙带要明显超过理论计算值。     

下伏煤层开采导水断层防水煤柱留设宽度研究

基于长春兴煤矿601工作面上覆采空区与导水断层的地质条件,利用经验公式和理论分析确定了导水裂隙带发育最大高度和保护煤柱宽度范围。采用CDEM模拟软件建立下伏采煤工作面与断层相耦合的数值模型,模拟不同宽度保护煤柱工况下煤层开采对断层和上覆采空区岩层裂隙发育的影响规律。模拟结果表明,40 m保护煤柱条件下,601工作面煤层开采会显著影响断层和上覆采空区的导水裂隙发育;50 m保护煤柱条件下,601工作面煤层开采对上覆采空区裂隙发育产生影响,对断层无影响;60 m保护煤柱条件下,601工作面煤层开采对上覆采空区和断层区域的导水裂隙带发育均无影响。     

第四系松散含水层下煤层开采突水危险性及防水煤柱确定方法

通过理论分析提出了松散含水层突水危险系数概念,建立了第四系松散含水层下煤层开采突水危险性评价和防水煤柱留设的理论与方法.研究结果表明,开采煤层顶界至第四系松散含水层底界之间距离减去开采煤层一次采全高形成的冒落裂隙带高度为有效保护层厚度,若有效保护层厚度小于零,第四系松散含水层可能涌入回采工作面,造成顶板突水.若有效保护层厚度大于零,其突水危险性采用松散含水层水压与有效保护层厚度之比值,即松散含水层突水危险系数来评价.在此基础上,提出了根据松散含水层内的水压值确定保护层的厚度和合理的防水煤柱值.采用该方法对开滦东欢坨井田8煤层开采时第四系松散含水层的突水危险性和防水煤柱进行了评价,评价结果与实际相吻合.     

赵各庄矿极复杂区域保护煤柱留设数值模拟研究

针对赵各庄急倾斜、大断层和采空区下极复杂区域煤层开采中煤柱留设宽度问题,理论分析了极复杂区域煤柱留设条件:一是作为断层保护煤柱,二是作为9煤老空区保护煤柱。将断层煤柱划分为采空区一侧煤体塑性区、有效隔水煤柱的弹性区和断层处煤体裂隙带三个区域,分别计算煤柱宽度。在理论分析和数值模拟基础上,建立了极复杂区域老空区下急倾斜煤层开采保护煤柱数值模型,模拟分析了工作面无煤柱、煤柱距离32m和64m三种不同情况开采时工作面围岩应力变化、围岩位移变化和塑性破坏区等情况,直观分析解释煤柱留设的依据。结合现场地质条件,计算赵各庄3839区域煤层开采煤柱留设宽度为66.2m。     

薄煤层开采覆岩导水裂隙带高度的确定

某煤矿12下煤层为薄煤层浅部开采,极易受到第四系底部含水层的威胁,为确保安全开采,需要留设合理的防水煤岩柱。矿井利用"井下仰斜钻孔双端堵水器导水裂隙带高度观测技术"对采场导水裂隙带发育高度进行了现场观测。文章对观测结果进行了分析研究和评价,确定了覆岩导水裂隙带发育高度。该成果对于留设合理的防水煤岩柱,保证矿井安全生产具有重要意义。     

缓倾斜近距离煤层群开采流固耦合相似模拟覆岩运移规律研究

为研究缓倾斜近距离煤层群开采覆岩破坏及水动力演变规律,防止开采过程中发生突水灾害,采用理论分析、对比分析、相似模拟等研究手段对工作面是否留设隔水煤柱及含水层加压后突水通道形成进行研究。结果表明:(1)不留设隔水煤柱时,覆岩破坏范围会随L1614、L1615、L1616工作面开采而扩大,顶板重复破坏会形成连通工作面和K_3、K_4含水层间的导水裂隙;(2)L1814、L1815、L1816工作面分别留设32.9m、47.9m、59.2m宽的隔水煤柱后,导水裂隙只导通了K_4含水层;(3)K_3含水层加3倍初始水压时,下方离层水静水压力超过下位岩层的极限抗剪强度,击穿下位岩层并与导水裂缝带连通,形成突水通道。     

采动和强承压水作用下大倾角断层防水煤柱宽度研究

针对煤层位于断层上盘的大倾角正断层防水煤柱的合理宽度留设,采用数力学理论分析和现场实测的综合研究方法,同时考虑沿煤层方向和沿煤层底板方向的复合作用,在沿煤层方向分别建立了煤柱采动影响区、弹性核区和断层裂隙带煤柱宽度的数学模型,在沿煤层底板方向深入分析了煤层底板抵抗水压破坏的力学机理,揭示了断层防水煤柱合理宽度影响因素的作用机制。研究表明,断层防水煤柱宽度的计算必须考虑采动矿压和断层裂隙带的双重影响;当断层下盘为特厚含水层时,防水煤(岩)柱合理宽度的计算还要考虑煤层底板能否抵抗承压水的破坏;最后形成了特大落差正断层防水煤(岩)柱合理宽度的计算方法。工程实践表明,所留设的煤柱宽度合理,经济效益显著。     

含水松散层下煤层开采覆岩破坏规律的数值模拟研究

以五沟煤矿1011工作面煤层开采为例,应用ANSYS有限元软件,对煤矿开采引起的煤层顶板覆岩运移规律进行了数值模拟,分析研究了含水松散层下煤层开采覆岩破坏移动规律,确定了导水裂隙带和覆岩冒落带发育高度,利用经验公式和简易水文观测法对模拟计算结果进行了验证,得出了1011工作面覆岩破坏移动规律和"两带"发育高度,为进一步合理留设防水煤柱提供了有效的技术参数。     

采动覆岩导水断裂带发育高度研究方法探讨

导水断裂带高度是留设防隔水煤（岩）柱和水体下采煤安全性评估的重要参数,对矿井安全生产、保水采煤和生态保护具有重要实用价值。对经验法、现场实测、物理模法和数值模拟法等导水断裂带确定方法进行了总结、对比和实例分析,总结了各种方法的实用条件、优缺点,建议采用2种及以上综合观测和探测方法,以相互验证。以现场钻孔漏失液观测和钻孔电视观测为主,物探探测方法为辅来确定导水断裂带高度,采用物理模拟或数值模拟方法作为辅助研究方法从面和立体角度进行覆岩破坏规律动态研究,形成以点到面再到空间的全方位综合探测与分析技术方法体系,为煤（岩）柱合理留设、水体下安全采煤提供了重要依据和技术支撑。     

中硬偏硬覆岩高强度综采覆岩裂缝带发育规律研究

 为了研究中硬偏硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏硬覆岩高强度综采条件（分层综采和综采放顶煤）覆岩裂缝带高度与 成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用来类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

煤层开采覆岩破坏数值模拟研究

煤层开采引起的岩层与地表变形移动,可使位于开采范围内的地表水渗入井下,威胁煤矿生产安全。因此,研究覆岩破坏规律,特别是导水裂缝带的高度就显得极为重要。快速拉格朗日分析法是一种新的数值分析方法,尝试将其应用于综采放顶煤条件下冒落带和裂隙带高度的预测,基于山西省某煤矿一工作面进行模拟,并将数值模拟结果与经验公式计算数值以及实测数值进行对比分析,论证了FLAC数值模拟程序在预测煤层开采覆岩破坏状况中应用的可行性。     

地堑状断层防水煤岩柱体塑性区宽度研究

煤系地层中断层带常常以地堑、阶梯状等形式出现,为研究地堑状断层组防水煤岩柱体塑性区宽度,以淮南矿区刘庄煤矿地堑状断层组为研究对象,基于工作面导水断裂带发育规律,提出地堑状断层梯形防水煤岩柱体稳定性结构力学模型,根据梯形煤岩柱体内局部岩体受力情况及其几何特征,推导出地堑状断层防水煤岩柱塑性区破坏宽度计算公式,并针对刘庄煤矿内F19断层与F19-7断层组成的地堑状断层组,通过理论分析和数值模拟,计算了地堑状断层防水煤岩柱塑性区宽度,进一步验证了理论分析的正确性。     

煤层开采后覆岩导水裂隙带高度的模拟研究

某矿为安全开采煤炭资源,采用经验公式预计和计算机数值模拟方法,按规划设计开采煤层厚度分别研究了单独开采16#煤、17#煤后覆岩导水裂隙带高度,采用经验公式计算为36.1m和29.7 m;采用计算机模拟方法计算为37.1 m、26.9m。研究了按规划设计开采煤层厚度将16#煤、17#煤全采后覆岩导水裂隙带高度为41.7 m。     

The Feasibility of Mining Under a Water Body Based on a Fuzzy Neural Network

The burial depth and dip angle of a coal seam, the size of the working face, mining height, structure of the overlying strata, coal mining method, and the number of mining slices all significantly affect the amount of water flowing in a fractured zone. Combined with these seven factors, a predictive model for the height of water flowing in a fractured zone was established based on a fuzzy neural network, and 49 typical cases were chosen to train and test the network. The test error of the network was small and the match degree was high. Furthermore, the predicted height of water flowing in a fractured zone of working face 2309 in the Guozhuang coal mine, China was found to be within the range of the results calculated by more traditional (the empirical formula, the key stratum, and numerical simulation) predictive methods. After a safety coefficient of 1.2–1.5 was incorporated, a 183–211 m thick coal/rock safety pillar was required. In addition, a 98 m rock pillar with original permeability was left between the protective layer and the weathered zone. Therefore, under normal conditions, the mining of working face 2309 beneath Jianghe River was assessed to be safe and feasible.     

综放面覆岩导水裂隙带高度的确定

为了确定长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破断过程分析软件RFPA^2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度．用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算,采用简易水文观测法对覆岩导水裂隙带高度进行了测定．结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场钻探结果比较接近,而由经验公式得到的结果偏于保守和安全,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法．     

综放工作面导水裂隙带高度研究

 为了研究长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿综放工作面开采技术条件和岩石力学性能参数,建立相似模拟试验模型对上覆岩层破坏后导水裂隙带高度进行研究,将研究结果与经验公式进行对比,采用回归分析法对经验公式进行修正,考虑推进距离对导水裂隙带的影响,从而为预测覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法。     

水体下急倾斜煤层采空区矸石充填顶板控制

采用数值计算和物理模拟方法,分析了水体下急倾斜煤层开采采空区矸石自溜充填顶板控制效果。结果表明：采空区矸石充填可以有效降低工作面顶板下沉挠度,减小区段平巷围岩变形;矸石充填限制了相邻分带煤柱的横向变形,减小其变形破坏程度以及降低相邻分带回采时的矿压显现;矸石充填使覆岩内的应力发生转移和重新分布,有效降低了覆岩导水断裂带的高度,减少了防水煤柱的塑性破坏范围。