回采工作面底板突水智能监测技术应用

针对华北型煤田煤层开采存在的底板突水问题,监测预警以"下三带"理论、"递进导升"理论以及突水系数法为理论基础,构建矿井充水结构三维可视化地质模型,结合电法勘探异常区对影响矿井水文地质条件的易突水地质构造和富水性异常区进行分析,依据分析结果进行底板突水监测系统布设,通过监测煤层开采过程中表征突水水源与突水通道时空演化的指标信息,对底板突水进行监测预警。并在示范矿井开展了回采工作面底板突水预警工程示范,解决矿井突水危险动态辨识与实时预警问题。     

肥城矿区矿井水害类型及特征研究

对肥城矿区自开发建设以来40多年的矿井突水情况进行了统计分析,分别按突水量的大小、突水地点、突水与采掘前后时间的关系、突水与断层的关系和突水的水源层对水害类型进行了划分,总结出了主要水源层的突水特征;通过绘制1994~2006年肥城矿区平均涌水量历时曲线,分析了矿井涌水量的变化规律及其与突水的关系;概括出了影响煤层顶、底板突水的7个影响因素。矿井水害特征的研究对肥城矿区矿井水害防治有着重要的指导意义。     

华北煤田底板矿井水分布及突水机理浅析

华北型煤田因受底板灰岩岩溶水的威胁,在矿井向深部延拓中矿井水害日趋严重.总结了华北型煤田区域矿井水分布特征,结合影响突水的各关键因素讨论了下组煤底板灰岩突水的成灾机理.     

肥城煤田深部开采突水评价

基于大量的开采资料及煤田地质、水地质、矿山压力等,结合地质力学观点,对肥城煤田深部开采突水的可能性作了系统性的评价。认为肥城煤空部开采突水概率将极大地降低,但一旦突水,突大水的可能性却大大增加,突水的位置在煤田古岩溶通道上,研究成果为该煤田的深部安全开采提供了一定的理论指导。     

环工作面电磁法底板突水监测技术

为了监测煤层底板在工作面回采过程中导含水构造裂隙的实时动态发育情况,避免底板突水事故的发生,提出了利用环工作面电磁法对煤层底板突水进行监测的方法技术。通过数值模拟,研究总结了全空间条件下采煤工作面底板不同空间位置异常体在环工作面电磁法观测方式下的响应特征。设计了环工作面电磁法底板突水监测观测系统,并提出了电磁法突水系数的概念。根据底板下导含水裂隙与工作面底板之间距离的大小将电磁法突水系数划分3个等级：突水提醒阈值Cr、突水警告阈值Cw和突水报警阈值Ca。     

肥城矿区工作面底板突水影响因素分析

通过对肥城矿区大量的突水资源分析，重点探讨了影响工作面底板突水的因素以及地质构造与底板突水的关系及作用。     

极复杂构造高承压水松软底板煤层低压注浆技术研究

在全面搜集肥城矿区兴杨公司地质资料、水文地质资料的基础上,对矿井水害类型进行划分,并对底板突水机理进行了研究。在此基础上,详细总结并提出适合肥城矿区防治水害的安全技术措施,并列举突水工作面防治水的典型案例,验证所提出的注浆改造防治技术措施。     

肥城煤田内影响矿井突水的几种地质构造

该文介绍了肥城煤田内几种与矿井突水有关的地质构造及其特征,并对其突水机理作了简易分析。     

矿压作用下地质构造对底板突水的影响

分析了肥城矿区大量的突水资料，重点探讨了在矿压作用下，地质构造对底板突水的影响。     

GIS支持下的煤矿底板突水预报研究

华北地区特别是太行山东麓,南麓的煤田在开采下组煤的过程中普遍地受到底板奥灰岩溶水的威胁,突水淹井事故时有发生,传统的底板突水方法受到了前所未有的挑战,本文从分析煤层底板水文地质条件,突水因素,突水机理为切入点,在GIS的支持下,建立了煤层底板突水预测模型,效果较好。     

基于多变量的太灰含水层突水风险性分类判别研究

太灰含水层为华北型煤田的下组煤开采直接充水含水层,下组煤层开采时,在具有强水源补给或接近导水通道的部位,常会发生较大的灾害性突水事故.针对近年太灰含水层突涌水事故,从矿井水文地质条件、突水事故经过、原因、特点等方面进行统计分析,确定突水系数、含水层富水性、补给条件、断裂构造是否导通煤层及层位关系为太灰含水层突水风险分类...     

五阳煤矿煤层底板突水评价及防治技术

为保障五阳煤矿在承压水威胁条件下进行安全开采,从主要含水层、底板隔水层阻水性能和突水通道3个方面对井田的水文地质特征进行了分析,采用突水系数法对底板的突水危险性进行了安全评价,结果表明:五阳煤矿3号煤底板奥灰岩岩溶水突水危险性极大,尤其在采动影响下,底板破裂严重,发生突水的危险性进一步增加.以此提出了五阳煤矿底板突水防治有效措施.     

多模型融合评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性

在我国华北型石炭—二叠系煤田中,煤层底板灰岩岩溶突水现象尤为突出。为准确地评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性,防治煤矿水害事故,实现承压水体上煤层安全开采。基于未知测度-集对分析理论,选用含水层厚度、单位涌水量、充水含水层渗透性、水压、断层影响因子、含水层厚度、含水层岩性组合特征以及底板破坏深度8个指标评价煤层底板灰岩岩溶突水危险性。采用有序二元比较量化法和区间数模糊决策矩阵EA-TOPSIS排序模型分别确定煤层底板灰岩岩溶突水主控因素权重。在此基础之上,基于冲突证据理论将二者进行耦合,得到煤层底板灰岩岩溶突水主控因素组合权重,保证了对动态模型指标相对重要性的有效评价。基于未知测度-集对分析理论,构建单指标直线型未知测度函数及非直线型未知测度函数,并以新汶煤田煤层开采为例,将30个监测点处实测的8个指标值代入,建立多指标综合测度矩阵。引入"置信度"评价准则判定样本数据X_i所属的危险性等级。并通过集对分析,进一步表征新汶煤田煤层开采过程中煤层底板灰岩岩溶突水风险总体态势。研究表明,评价结果与矿山实际情况相吻合。在此基础之上,依据搜集的大量华北煤矿突水案例,以其中典型的15个为例,将建立的模型推广到整个华北煤田底板突水危险性的评价。通过与矿井实际突水情况对比可以发现,模型确定的矿井突水危险性等级与实际相吻合,表明该模型对于评价整个华北煤田底板灰岩岩溶突水危险性具有一定的适宜性。     

Study of Mine Water Inrush from Floor Strata through Faults

The mechanism of mine water inrushes in coal mines in China differs considerably from that in other countries. In China, most water inrushes occur from floor strata, the source of water inrush being karstic limestone aquifers. This paper describes the mechanism of mine water inrushes through a fault in the mine floor using principles of strata mechanics, and the path of water inrush from an aquifer to the working face. A criterion to judge whether the ground water inrush will occur through a fault or not is also described, together with a case history of water inflow in Feicheng Coalfield, China.     

突水系数法分析预测煤层底板突水危险性的探讨

为了预测煤矿深部带压开采奥灰突水危险性,合理划分危安区。研究了华北型煤田特征、模拟试验及相关资料,对以往突水系数公式进行了综合分析对比,在此基础上,提出突水系数修正公式,并对高家塔煤矿9号煤层带压开采奥灰突水危险性及危安区进行了预测、划分。结果表明：突水系数可由0.043~0.091 MPa/m修正为0.067~0.127 MPa/m,突水性分区可由相对安全区-相对危险区修正为相对危险区-危险区。实际生产矿井带压开采突水事故证明了突水系数修正公式的合理性。     

底板裂隙型突水机理三维数值模拟研究

 永夏矿区矿井生产受到太原组灰岩水的严重威胁,特别是底板裂隙引起的灰岩突水更是严重影响矿井安全生产和经济效益。根据裂隙切割底板隔水层引发突水的情况,把底板裂隙突水分为导通式裂隙突水和递进导升式裂隙突水两种类型,并利用Flac3d软件对这两种类型的突水机理进行了模拟研究,为底板裂隙突水的防治提供了一定的理论依据.     

基于模糊-支持向量机的煤层底板突水危险性评价

提出将模糊理论中的隶属度与支持向量机相结合的模糊-支持向量机模型,用于对煤层底板突水危险性的评价。在对肥城煤层底板突水危险性评价指标体系分析的基础上,通过对肥城矿区10个地段的样本数据训练确定最优的模型参数,并对4个测试样本进行了突水危险性评价。实验表明：该模型能够减少样本数据处理的复杂性,较好地解决小样本、非线性问题,为煤层底板突水危险性的评价提供了一种新方法。     

晋城成庄井田煤层气直井开发后煤层底板突水危险性评价

以晋城矿区成庄井田为依托,分析煤层气开发后煤层底板岩石破裂压力、地应力、煤层底板含水层水压和隔水层有效厚度等条件,建立了煤层气开发后煤层底板突水危险性评价理论与方法,揭示煤层气直井开发对煤炭开采底板突水影响机制。研究结果表明:煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压使煤层底板隔水层形成贯通的破裂,如果隔水层中的最小水平主应力大于承压水的水压,从应力方面,就不会发生突水,如果相反,就会发生突水;煤层气井煤层底板完井深度和采动矿压与承压水的水压未能使底板隔水层形成贯通的破裂,开采煤层承受的水压与煤层到主要含水层间有效隔水层厚度之比,决定了煤层底板突水危险性。根据煤层底板隔水层岩石破裂压力、水压和水压与隔水层厚度比值等关键参数,将煤层底板突水危险性划分为安全(Ⅰ)、中等安全(II)、安全性差或有危险(III)和安全性极差或极有危险(Ⅳ)4类。成庄井田太原组15号煤层距奥灰含水层间距小,且变化大,煤层气垂直井开发后煤炭开采受奥灰水威胁。如果9号煤层气完井深度与煤炭开采底板破坏深度15 m相同计算,煤层底板突水危险性主要为中等安全,仅在深部存在突水危险性;煤层气开发后3号煤层开采过程中不会发生底板突水。     

煤层底板含隐伏溶洞滞后突水机理

为了避免华北煤田底板含隐伏溶洞滞后突水事故的发生,以丰沛矿区三河尖矿特大水害为例,通过特殊环境下岩溶溶洞的形成原因与滞后突水的物理过程分析。数值软件模拟与事故现场观测资料对比,综合研究含隐伏溶洞底板的滞后突水机理,结果表明：新构造断裂对原始封闭地下水系统的打破及高温高压高矿化度岩溶水对白云岩的融化剥蚀是溶洞形成并不断扩大的主要原因;受采动应力与高岩溶水压力影响,隐伏溶洞顶部不断形成新岩溶塌陷且破坏隔水层的现象客观存在,是突水通道形成的关键因素;工作面推过隐伏溶洞上方一定距离,受岩溶塌陷持续剥蚀而逐渐变薄的残余隔水层因强度不足以抵抗高岩溶水压力而瞬间破断,致使采动裂隙与岩溶塌陷相互贯通,引发滞后性突水。