相似材料模拟在上行开采防治水中的应用

为了准确判断在上行开采期间下部煤层的主要充水水源,需要对下部煤层回采产生的导水裂缝带发育高度进行预测。在对矿井水文地质条件分析的基础上,利用相似材料模拟实验对下部煤层的导水裂缝带发育高度进行了预测,并结合煤层和含水层的空间关系,分析了下部煤层的主要水害威胁。结果表明:下部煤层的导水裂缝带仅能够波及到其顶板含水层,上部煤层顶板含水层对其未构成水害威胁,并制订了相应的防治水措施。通过分析,利用相似材料模拟对下部煤层的导水裂缝带发育高度进行预测,其成果可以作为上行开采条件下开展防治水工作的依据。     

基于数值模拟的矿井上行开采防治水技术

在矿井上行开采过程中,为了准确掌握下部煤层回采对其顶板含水层及上部煤层顶板含水层的影响,进而有针对性的采取防治水措施。在对矿井水文地质条件分析的基础上,利用FLAC3D软件建立了三维数值模型,对下部煤层回采的"两带"发育范围进行了预测,并分析了复合含水层对下部煤层回采的威胁程度。结果表明:下部煤层的"两带"发育最大高度小于2个煤层的间距,仅受到其顶板含水层的影响,上部煤层顶板含水层对其未构成水害威胁,进而确定了需要开展的防治水工作。通过分析,基于数值模拟的下部煤层"两带"发育范围预测可以作为上行开采条件下制定防治水措施的依据。     

开滦东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性分析

针对东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性进行研究。在分析北二采区5煤层上行开采影响因素的基础上,采用"三带法"、"比值法"进行了初步的经验方法判别。建立工作面开采数值模型预测回采下部8煤层与上行开采5煤层后顶板裂缝带波及范围。经验判别得出5煤层位于8煤层垮落带之上,采动影响系数大于经验临界值7.5,上行开采5煤层可行。数值模拟了采动影响下围岩的扩容区,以体积应变大于等于0.025的等值线密集区视为导水裂隙区,得到8煤层回采顶板导水裂缝带最大高度为53m,上行开采5煤层后顶板导水裂缝带最大高度向上增长0.4m。下部8煤层开采将5煤层顶板改造为极软弱顶板,导致其裂缝带发育高度偏小,利于上行开采。     

侏罗纪浅埋煤层开采典型水害模式及分区

陕北煤炭基地侏罗纪浅部煤层开采面临多种水害威胁,传统煤矿水害危险性评价工作未充分结合研究区典型水害特点,在生产实际中的适用性不强。以红柳林煤矿3~(-1)煤层为研究对象,系统分析煤层开采面临的典型水害特征,计算煤层开采的导水断裂带发育高度,并绘制导水裂隙带发育高度等值线图,利用主要含水层(体)与导水断裂带之间的相对距离关系,提出基于煤矿充水含水层(体)特征的水害模式划分方法,并在研究区内针对不同水害模式进行分区。结果表明:按照区域内充水含水层(体)的不同,研究区水害类型可划分为单一含水层水害模式和复合含水层水害模式和古直罗河水害模式3种主要水害模式;按照充水水源不同,单一含水层水害模式可划分为顶板烧变岩水害型、顶板风化基岩水害型;复合含水层水害模式可分为顶板烧变岩直接-松散层间接水害型、顶板风化基岩直接-松散层直接水害型、顶板烧变岩直接-松散层直接水害型以及顶板风化基岩直接-松散层间接水害型;单一含水层水害模式主要分布于导水断裂带波及顶板风化基岩含水层及开采煤层上方存在隐伏烧变岩含水层区域;复合型含水层水害模式分布于导水断裂带突破风化基岩含水层,直接或间接波及松散层含水层区域;古直罗河水害模式分布于古直罗河及古河流阶地发育之处;对不同水害模式下突水风险性进行分析,烧变岩水害型一般不对煤层开采构成较大威胁,突水风险性较小;顶板风化基岩水害型、顶板复合水害模式及古直罗河水害模式在部分区域为强富水性,且可能通过导水断裂带进入井下,均存在一定突水风险。     

特厚煤层导水裂隙带发育高度的模拟实验

采用相似材料物理模拟实验的方法,对东北某矿特厚煤层顶板导水裂隙带的发育高度进行了探讨。结果表明:该矿特厚煤层顶板导水裂隙带发育高度为508 m,证明煤层在回采过程中,导水裂隙带将会波及到上覆第四系主要含水层,极易导致上覆第四系主要含水层中的水分从裂隙通道进入井下,从而给矿井带来水害威胁。     

三交河煤矿水文地质条件及矿井充水因素分析

三交河煤矿是霍州煤电集团主干矿井,随着矿井开采水平的延伸和开采强度的增加,矿井受水害威胁程度越来越大。分析了矿井水文地质条件及含水层和隔水层分布规律和特征;利用导水裂隙带发育高度计算结果,对各开采煤层顶板充水进行了分析评价;由于矿井煤层埋藏较浅,矿井受古窑、小窑水害威胁程度较为严重,对各煤层受小窑水和采空区水充水进行了分析评价。对矿井做好防治水工作,安全经济开采煤炭资源提供了参考。     

煤层群下组煤开采顶板水害防治技术研究

文章分析了15101工作面顶板水的分布情况及富水特征,并结合导水裂缝带高度经验公式预计了该工作面回采导水裂缝带发育高度,根据计算结果分析了工作面回采可能贯通的含水层,并针对不同的含水层影响程度制定了防治措施。对煤层群下组煤开采顶板水害防治具有重要意义,为实现高产高效安全生产提供了保障。     

神南矿区张家峁煤矿煤层顶板涌(突)水危险性评价

根据对张家峁井田地质及水文地质资料的分析研究,利用GIS多源数据融合方法,采用“三图—双预测法”进行煤层顶板水害危险性预测评价。首先以“富水性结构指数法”对煤层顶板基岩裂隙含水层进行富水性分区评价,然后针对煤矿正在开采的煤层顶板导水裂隙带发育高度进行研究分析,最终将之前得到的富水性分区图与冒落带分区图进行叠加分析,得到顶板含水层突水危险性分区图,进而采取相应的治理措施。研究表明,由于导水裂隙带均发育到其顶板含水层,故涌突水条件主要取决于其含水层的富水性,对于基岩裂隙含水层来说,总体上中部、西南部和西北部突水危险性较高,东部突水危险性较弱,由东至西突水危险性逐渐增大,相关研究在22202工作面涌水量观测结果中得到了验证。     

上行开采条件下多煤层开采覆岩破坏规律研究

为了定量研究上行开采条件下单一煤层和多煤层开采的覆岩破坏规律,利用FLAC3D数值模拟软件,分别对麦垛山煤矿仅开采6煤和先开采6煤后开采2煤两种情况下覆岩破坏规律进行了研究,结果表明:仅开采6煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下491.02 m,导水裂缝带发育高度为51.70 m,地表下沉值为94.00 mm;先开采6煤后开采2煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下380.00 m,6煤导水裂缝带发育高度为59.00 m,地表下沉值为375.00 mm。上行开采对于下部煤层6煤导水裂缝带发育高度影响不大,由于上部煤层2煤导水裂缝带的发育,导致弯曲下沉带范围缩小,地表下沉值由于上部煤层2煤的开采而显著增大。     

厚煤层开采垮落带及导水裂缝带高度探测方法

为研究厚煤层综放开采(一次采全高放顶煤)、中硬~坚硬覆岩条件下厚煤层开采顶板垮落带及导水裂缝带发育高度,以鹤岗矿区为例,采用冲洗液漏失量观测、水位观测,井下彩色电视观测法、超声波成像测井法等现场实测方法及室内相似材料模拟、FLAC3D数值模拟等方法进行探测研究,确定其垮落带及导水裂缝带高度,推导了适合鹤岗矿区厚煤层开采的垮落带及导水裂缝带高度的预测公式,对其进行了验证,总结出了适合厚煤层顶板垮落带及导水裂缝带发育高度的探测体系。     

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。     

平朔井工三矿9~#煤层充水因素分析及水害防治

分析平朔井工三矿的充水因素,认为开采9#煤层的最大隐患是顶板石炭-二叠系砂岩突水,大气降水、地表径流以及大沙沟水补给下部含水层导入矿井也是不可忽视的因素,并利用导水裂隙带高度计算结果对煤层顶板水冒落安全性进行分析评价,为矿井水害防治提供了决策依据。     

新登煤矿综放开采导水裂隙带发育高度研究

煤层开采后导水裂隙带发育高度至顶板含水层和底板承压含水层,会使覆岩中的水通过导水裂隙带进入工作面,给煤矿安全生产带来重大隐患。为获得新登煤矿煤层开采后导水裂隙带的发育高度,在该矿31101工作面进行了实测研究。首先通过对井下施工的4个钻孔的钻孔漏失量,大致推导出工作面开采后的导水裂隙带高度;然后利用电视成像仪观测孔壁的裂隙,判断导水裂隙带高度;最后通过物理相似模拟实验,分析导水裂隙带发育规律。得出新登煤矿31101工作面的顶板导水裂隙带高度45.7~46.7 m;底板导水裂隙带高度5.6 m。     

厚煤层放顶煤工作面防治水研究

放顶煤开采时其导水裂隙带发育高度大于煤层顶板到白垩系宜君组含水层底部距离,在工作面薄弱处可能波及至洛河组含水层,工作面面临顶板水害威胁。对此,利用"大井法"进行工作面涌水量计算,考虑回采安全,正常涌水量按400 m3/h、最大涌水量按800 m3/h进行工作面水仓及排水系统的设计。     

基于复合含水层系统的工作面防治水技术研究

麦垛山煤矿130602工作面顶板赋存有2煤顶板含水层、2-4煤间含水层和4-6煤间含水层,为了确定130602工作面受到煤层顶板复合含水层威胁程度的大小和工作面的充水因素,从而有针对性地采取防治水措施,采用关键层理论分析、数值模拟和相似材料模拟3种方法预测130602工作面导水裂缝带发育高度,确定工作面在回采过程中的主要充水含水层,在此基础之上计算工作面涌水量以及制定相应的防治水措施。     

华阳二矿15号煤层开采上覆采空区积水威胁程度研究

华阳二矿3号煤层已采掘完成并形成大量的采空区积水,为更加准确的掌握其对下位15号煤层开采的威胁,通过数值模拟、收集资料、现场实测等方法,进行3号煤层开采底板破坏深度及15号煤层开采顶板导水裂隙带发育高度的研究,通过线性回归方法得到针对华阳二矿3号煤层底板破坏深度及15号煤层顶板导水裂隙带发育高度的回归方程,给出3号煤层采空区积水威胁程度划分标准并得到危险程度分区图,对15号煤层预测、防治上覆采空区水害隐患具有重要意义。     

软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度研究

导水裂缝带发育高度是预防煤层顶板突水的主要技术参数,与煤层采厚、开采方法、覆岩岩性等采矿、地质因素相关。为探查敏东一矿软弱覆岩综放开采条件下导水裂缝带发育高度,采用钻孔冲洗液漏失量观测方法进行现场实测,实测结果表明:综放采厚为7.7 m时,导水裂缝带发育高度为79.78 m,裂高采厚比为10.36。同时采用数值模拟、相似材料模拟对实测结果进行验证,模拟结果证实实测数据准确。     

金辛达煤业201工作面导水裂隙带的发育研究

本文以金辛达煤矿2号煤层顶板水害防治为研究背景,考虑矿区地形地貌、煤层赋存特征及开采技术条件,分析煤层开采过程中含水层、隔水层空间赋存结构与地下水特征,明确矿井水害类型及基本特征;综合采用多种实测手段确定导水裂隙带的稳定高度和最大高度,分析导水裂隙带动态变化规律,指导煤矿安全生产。     

导水裂隙带内充水含水层对煤矿生产的影响研究

煤层顶板导水裂隙带内的含水层是煤层开采的直接充水含水层,对矿井生产影响很大。本文在分析济宁三号煤矿地质、水文地质特征的基础上,计算了主采煤层3上煤和3下煤的顶板导水裂隙带高度,对导水裂隙带内的充水含水层及其对生产的影响进行了分析、评价,提出了水害防治的措施。     

基于主成分回归分析法的导水裂缝带高度预测

为减小经验公式法在导水裂缝带高度预测方面存在的误差,探索较高预测精度的导水裂缝带预测方法,本文基于山东滕州矿区积累的实测数据,对采深、煤层厚度、工作面倾向长度、岩性参数、顶板厚度及倾角等六个因素进行了综合分析,借助MATLAB数据分析软件,运用主成分分析的方法,结合回归模型检验分析,建立了适用于滕州矿区的顶板导水裂缝带高度预测回归模型,并与经验公式法所得结果进行了对比分析。结果表明:基于山东滕州矿区12个煤矿的实测数据建立的主成分回归模型,对蒋庄煤矿两验证工作面导水裂缝带高度预测结果分别为56.239 1m、49.102 1m,预测相对误差分别为3.00%、2.83%;运用经验公式法对两工作面导水裂缝带高度预测结果均定为60.00m,预测相对误差分别为-9.89%、-25.65%。由此可见,采用主成分回归分析模型方法预测煤层顶板导水裂缝带发育高度具有较高的准确性,该模型可以更好地预测导水裂缝带发育高度,服务煤层顶板水害防治。