富水覆岩采动裂隙渗流相似模拟研究

为了确保工作面在综放开采条件下安全生产,研究了采动过程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板透水的灾害机理.结合具体工程地质条件,利用固-液耦合相似材料模拟方法对首采工作面综放开采过程进行了研究,分析了裂隙带与冒落带导水通道分布特征,总结了含水层潜水渗流规律.模拟结果表明,当工作面推进到300 m左右时覆岩主关键层断裂,裂隙带发展高度到达含水层,为顶板透水提供了可能的通道.在此基础上,分析了采动岩体的周期破断与裂隙发展过程,划分了顶板透水危险区域,其结论可为大佛寺煤矿顶板透水预测及防治提供依据.     

富水覆岩采动裂隙渗流相似模拟研究

为了确保工作面在综放开采条件下安全生产,研究了采动过程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板透水的灾害机理.结合具体工程地质条件,利用固-液耦合相似材料模拟方法对首采工作面综放开采过程进行了研究,分析了裂隙带与冒落带导水通道分布特征,总结了含水层潜水渗流规律.模拟结果表明,当工作面推进到300 m左右时覆岩主关键层断裂,裂隙带发展高度到达含水层,为顶板透水提供了可能的通道.在此基础上,分析了采动岩体的周期破断与裂隙发展过程,划分了顶板透水危险区域,其结论可为大佛寺煤矿顶板透水预测及防治提供依据.     

侏罗系特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育特征研究

以金鸡滩煤矿117综放开采工作面为研究对象,通过光纤监测、采后钻孔冲洗液漏失量观测与拟合计算相结合的方法,研究陕北侏罗系特厚煤层综放开采所诱发顶板覆岩导水裂隙带动态发育规律特征,构建导水裂隙带最大高度预测模型。现场监测显示117工作面综放开采导水裂隙带最大高度220.82～223.75m,平均裂采比20.21,预测模型计算结果与其平均相对误差2.96%。研究结果能够进一步为陕北地区煤矿特厚煤层安全开采防治顶板水害提供科学借鉴。     

基于人工神经网络技术的综放导水断裂带高度预计

在对综放开采条件下导水断裂带发育规律分析的基础上，将基于非线性理论的人工神经网络技术用于煤层覆岩破坏高度的预测，选取采高、基岩柱厚度、倾角、顶板单轴压强度、泥岩比例和覆岩结构6种因素作为导水断裂带预测模型的影响因子，建立导水断裂带高度预测模型，并在我国首个海域下综放工作面加以应用.     

软弱覆岩下厚煤层综放开采导水断裂带高度计算

为得到蒙东地区无软弱覆岩层地质条件下特厚煤层综放开采导水断裂带的准确测算方法,以神华大雁矿业公司敏东一矿02工作面为例,分别采用煤矿防治水经验公式、"三下"采煤计算公式等方法计算导水断裂带高度;同时,采用FLAC~(3D)软件对煤层顶板覆岩破坏对覆岩导水断裂带发育过程进行模拟,分析了不同推进距离下的导水断裂带发育高度,采用塑性区分布法,得到了导水断裂带发育高度"突变"和"稳定"2种状态与回采工作面的推进距离。经计算,3种方法得到的导水断裂带高度分别为93.12、26.67和88.00 m,而采用现场钻探观测表明导水断裂带高度为83.78 m。实测数据表明,蒙东地区软弱覆岩特厚煤层综放开采条件下冒采比为5,裂采比为11。     

综放开采覆岩破坏规律与裂隙动态演化特征

以大佛寺煤矿为试验矿井,采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法,对深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂隙带发育规律进行探测,并对采动覆岩裂隙动态演化特征进行数字化分析、相似模拟研究。研究结果表明:大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育高度为170.80~192.12 m;钻孔顶板砂岩区域受拉伸作用,形成了纵横交错的裂隙,裂隙尺寸、角度较大;采动覆岩裂隙以高角度、低宽度、小长度的特点为主,裂隙数量与埋深呈二次方关系;采动覆岩裂隙聚集区主要在近煤壁区域,裂隙密度曲线呈现"蛇"形。     

承压水下特厚煤层分区段综放开采技术

为避免特厚煤层综放开采条件下上覆承压含水层的水溃入工作面,提高开采上限,增加煤炭采出率,针对1101工作面地质条件和开采技术条件,采用理论计算的方法,研究了2种不同采放工艺和参数条件的工作面安全开采可能性及煤炭采出率。对特厚煤层不同开采技术条件导水断裂带高度和防水煤煤(岩)柱尺寸进行了预计,提出了工作面倾向分区段放煤的概念。研究结果表明:沿工作面倾斜方向上进行调高开采的方式,可以达到顶板承压水层和导水断裂带之间的安全隔离煤(岩)柱高度要求的目标,同时可以达到煤炭资源的充分回收,实现了煤柱的合理留设和煤炭采出率的提高。     

软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩破坏特征实测研究

针对敏东一矿16-3煤层顶板软弱岩层存在强含水层的问题,采用工程类比和现场钻孔冲洗液漏失量观测的方法研究了软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏的特征,确定了冒落带和导水裂隙带的高度。工程类比预估的导水裂隙带高度为43~90 m,冒落带高度为10~34 m;实测结果表明导水裂隙带顶点位于地表下246.22 m深度,距离煤层顶板83.78 m,冒落带顶点位于地表下293.35 m处,距离煤层顶板36.65 m;现场实测和工程类比预计的两带高度基本吻合,验证了本文研究方法对软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏特征研究的可行性。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

综放开采覆岩“两带”高度的计算公式及适用性分析

当前所依据的《三下采煤规程》中没有预计综放开采工作面覆岩破坏高度的经验公式,为了合理留设特厚煤层综放开采工作面露头区安全保护煤岩柱,有必要建立适用于综放开采工作面覆岩导水裂缝带和垮落带高度计算的经验公式。依据项目的实测"两带"成果,并且收集了40余个"两带"孔的综放开采工作面不同硬度类型覆岩的"两带"高度数据,采用数理统计回归分析的方法,得出了适用于综放开采工作面中硬、软弱覆岩条件下的"两带"高度计算的经验公式,并进行了实用性分析。研究成果对含水层下特厚煤层综放开采工作面浅部安全开采和保护煤岩柱的合理留设有指导意义和实用价值。     

营盘壕煤矿首采工作面顶部砂岩含水层分布规律研究

营盘壕煤矿首采工作面回采过程中面临的主要水害问题为顶板砂岩水害,顶板砂岩水害防治的关键是对工作面采后导水裂缝带发育范围内含水层水进行超前预疏放。通过对工作面导水裂缝带范围内含水层分布规律的研究,全面掌握煤层顶板砂岩含水层厚度、分布及空间状态,为工作面顶板砂岩水探放及防治提供可靠科学依据。     

强富水含水层下综放开采水砂灾害防控关键技术

弱胶结煤层覆岩抗采动变形能力差,高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,在近距离强富水含水层下综放开采具有极大的危险性,常发生突水溃砂事故。为了实现强富水含水层下综放开采水砂灾害的安全防控,研究了基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测与监测、煤层采放高度设计与实时调整的突水溃砂灾害防控关键技术。提出基于网络并行电法和井下加密钻探的精细化探查组合方法以查明工作面开采的水文地质条件;采用经验公式预计、数值模拟计算、钻孔注水法实测以及电-震一体化监测等手段获取动、静态综放开采的覆岩破坏高度特征;通过控制煤层采放高度、优化工作面两巷在煤层中的位置、电-震一体化监测覆岩破坏高度反算煤层采放高度等方法达到及时调控煤层采放高度的目的。以应用工作面为例,采用并行电法、钻探验证,覆岩破坏高度实测以及煤层采放高度的精准控制等方法,基于地质条件探查与分析,动态控制了煤层覆岩的采动破坏范围,实现了工作面在近距离强富水含水层下的综放安全开采。研究表明,物探、钻探探测可有效获取水文地质信息以及综放开采覆岩破坏的关键参数,将采动裂隙场与水文地质条件相结合,控制煤层采放高度,对不同含水层采取疏或保的不同对策...     

山区采煤覆岩导水断裂带发育高度研究

以青龙煤矿为试验矿井,结合导水断裂带发育高度现场实测资料,运用相似材料模拟与数值模拟相结合的方法,研究了岩溶山区采场覆岩变形破坏规律及导水断裂带高度发育情况。研究结果表明:青龙煤矿煤层开采顶板导水断裂带发育高度为42~46 m;随着工作面的推进,导水断裂带发育高度逐渐增加,最终达到稳定;开采过程中,工作面前后方煤壁处出现应力集中;上覆岩层在工作面推进结束后最终破坏形态为"马鞍形"。     

松散含水层下提高开采上限的研究与实践

为了解放松散含水层下煤炭资源,缩小防水煤柱,提高开采上限,兖州矿区分别在薄煤层炮采、厚煤层分层综采、整层综放开采、网下综放开采等不同开采方式中进行了提高开采上限的试采,观测研究了第四系下组水位、覆岩破裂高度及其发育规律.结果表明:第四系下组水位逐步降低,富水性逐渐减弱;煤层开采后其覆岩可形成具有一定隔水能力的再生顶板;通过深部开采与浅部开采、厚煤层整层综放开采与重复多层开采比较分析,得到覆岩导水裂缝带高度后者比前者低;厚煤层整层综放开采与网下综放开采其防隔水煤岩柱的保护层厚度可为采高的1.5倍,并给出了厚煤层分层开采、整层综放开采和网下综放开采条件下导水裂缝带发育高度的统计公式.     

大采高工作面顶水开采技术

针对第四系松散含水层下5.5 m大采高工作面顶水开采过程中水害防治问题,分析表明顶板砂岩水是工作面的主要充水水源,计算出导水裂隙带发育高度最大为56.9 m,防砂煤岩柱高度为42.36 m,防水煤岩柱高度为67.9 m;提出了煤水分运和分区域限高顶水开采技术以及"探放水+局部封堵+分段排水"顶板防治水技术,保证了工作面安全生产。该研究成果可为大采高工作面顶水开采提供借鉴。     

水体下特厚煤层综放开采导水裂隙带高度发育特征研究

以陈家沟煤矿3203工作面北汭河下综放开采为研究对象,采用变形分析法和数值模拟相结合的方法对工作面开采导水裂隙带高度进行研究.研究结果表明:3203工作面采用综放开采导水裂隙带最大高度出现在开切眼侧,最大高度124m,裂采比为11.7;导水裂隙带最终发育形态为一偏态的"马鞍形".工作面覆岩结构对导水裂隙带发育规律具有显...     

综采工作面巨厚层砾岩水防治技术研究

14 0 9工作面为华丰煤矿首采综采放顶煤工作面 ,该面的开采受上覆巨厚层砾岩层含水层的威胁。通过对顶板砂砾岩水防治技术的研究 ,结合综放工作面自身特点 ,采取有效的防治水措施 ,实现了安全生产。     

半固结砂岩含水层下多煤层重复采动突水溃砂危险性分析

针对半固结砂岩含水层下的多煤层安全开采问题,分析了多重含水层分布特点、半固结砂岩力学参数,研究了多重煤层重复采动覆岩破坏高度,给出了相应安全煤岩柱的留设尺寸,分析了多煤层采动影响受多重含水层的充水溃砂影响。从导水通道、含水层水压力、工作面排水能力3个方面出发,提出“采前疏降、顶疏结合、疏采相辅”的控水采煤技术。研究发现半固结砂岩弱化了导水裂缝带发育程度,重复采动过程中导水裂缝逐渐波及Ⅱ_2a煤层采空区,即Ⅱ₃煤层顶板含水层水、Ⅱ_2a煤层采空区积水对工作面开采具有充水溃砂影响,一含与二含对工作面开采具有充水影响。     

综放开采过断层顶板破坏规律数值模拟

通过数值模拟断层影响下不同推进方向厚煤层综放开采引起的项板破坏情况,得出了综放开采过断层时顶板破坏规律.模拟结果表明,无断层时.导水裂隙带高度形态为"马鞍"型,在靠近停采线的位置导水裂隙带高度最大;断层存在时,导水裂隙带高度比无断层时明显增大.是无断层时的150%～175%;当工作面推进方向与断层倾向相同时,靠近断层面时导水裂隙带高度达到最大;当工作面推进方向与断层倾向相反时,过断层40 m处导水裂隙带高度达到最大.     

海下采煤软弱覆岩导水断裂带发育高度研究

龙口矿区海域煤层开采后软弱覆岩导水断裂带的发育高度直接影响了海下安全开采。在分析龙口矿区海域软岩工程地质特征的基础上,运用有限差分法、相似材料模拟试验并结合现场实测资料,研究了海下采煤软弱覆岩变形破坏规律。结果表明：煤层顶板软岩剪切破坏后,裂隙连通性及导水性相对较弱,岩体仍具有一定阻水能力;海底煤层开采后,覆岩垂直剖面由上至下分为剪切破坏带、拉剪破坏带和拉伸破坏带;开采过程中,导水断裂带高度随工作面推进逐渐增加,并最终达到稳定;6 m厚煤层采全高时,导水断裂带发育高度为48.2~55.0 m。最后,经统计提出了海下采煤软弱覆岩中导水断裂带发育高度的计算公式。