承压水上工作面采动诱发断层活化及煤柱留设研究

为加强矿井水灾害防治,保障矿井安全开采,以五沟煤矿1026工作面实际地质条件为基础,针对工作面回采诱发断层活化突水问题,采用室内相似材料模拟试验与FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了工作面采动影响下断层的活化特征及煤柱留设情况。研究结果表明：运用相似材料试验分析可知,随着工作面不断推进,当DF68断层下盘防水煤柱小于20m时,DF68断层活化程度明显加剧,工作面突水威胁也将更大|采用数值模拟对工作面推进过程中的DF68断层活化特征、渗流特性及断层防水煤柱的留设进行了系统的分析,得到了DF68断层防水煤柱最小留设宽度|结合相似材料试验、数值模拟综合分析确定DF68断层下盘防水煤柱留设宽度为20m,该宽度在保证工作面回采安全的基础上可进一步提高资源回采率。     

承压水上工作面采动诱发断层活化及煤柱留设研究

为加强矿井水灾害防治,保障矿井安全开采,以五沟煤矿1026工作面实际地质条件为基础,针对工作面回采诱发断层活化突水问题,采用室内相似材料模拟试验与FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了工作面采动影响下断层的活化特征及煤柱留设情况。研究结果表明：运用相似材料试验分析可知,随着工作面不断推进,当DF68断层下盘防水煤柱小于20m时,DF68断层活化程度明显加剧,工作面突水威胁也将更大|采用数值模拟对工作面推进过程中的DF68断层活化特征、渗流特性及断层防水煤柱的留设进行了系统的分析,得到了DF68断层防水煤柱最小留设宽度|结合相似材料试验、数值模拟综合分析确定DF68断层下盘防水煤柱留设宽度为20m,该宽度在保证工作面回采安全的基础上可进一步提高资源回采率。     

采动影响下断层覆岩运移规律的相似模拟研究

为研究断层在开采活动下的运移规律及其煤柱留设,以新疆屯宝煤矿1192工作面为研究对象,采用相似材料模拟,搭建仿真模拟实验架,分析该工作面开采过程中断层上下盘移动规律,确定合理断层煤柱。试验结果表明:煤柱留设在17m左右,断层上下盘出现移动现象,并出现支撑压力集中现象;12m左右,出现断层上下盘下移现象;9m左右,断层上下盘均向上移动,如若持续推进,断层将出现上盘向下移动,下盘向上移动,形成对断层围岩的剪切破坏。     

基于缩小煤柱开采实验的断层带稳定性分析

以龙东煤矿F张断层为基础建立相似材料模型,监测缩小煤柱过程中断层带两侧岩体位移变化规律。实验结果表明:随着断层煤柱宽度的逐渐缩小,断层上盘采空区顶底板垂直位移逐渐增大,距煤层越近位移越大,而下盘位移变化较小;当煤柱宽度减小为30m时,顶板位移发生了突变,同时近断层带两侧上、下盘岩体垂直位移出现明显差异,位移差达0.14m,上盘岩体沿断层带发生明显错动导致断层带的失稳,造成断层"活化",实验结果可为断层煤柱宽度的合理留设提供参考依据。     

综放回采巷道断层防水煤柱留设优化研究

针对综放回采巷道留设较大断层防水煤柱严重影响工作面生产系统布置,降低煤炭采出率的问题进行了断层防水煤柱留设优化研究。以义桥煤矿YF20-3断层防水煤柱留设优化为研究实例,采用钻探、巷探确定断层即不含水也不导水;通过理论计算,得到断层煤柱的最小留设宽度为47 m;采用灰色关联分析法和LMBP神经网络建立综合集成评价模型对断层煤柱的可靠性进行评价,当煤柱宽度不小于10 m时安全可靠;利用FLAC3D软件分析了断层煤柱在工作面推进过程中的应力及破坏规律,对评价模型的评价结果进行了验证。最终确定YF20-3断层煤柱的留设宽度优化为10 m。在13下04工作面开采过程中断层煤柱没有发生大规模破坏,顺槽运行良好。     

煤峪口矿断层防水煤柱留设研究

针对同煤集团煤峪口矿410盘区矿井开采中出现的断层突水现象,对开采工作面的断层特性以及断层的导水性进行分析,确定断层含有弱导水性,并提出采用简支梁模型和底板突水模型,对断层防水煤柱的留设宽度进行计算,结合81022工作面的地质条件,在底板突水模型下,认为断层煤柱的合理留设宽度为13.33 m,通过现场数据表明:所设计的断层煤柱留设宽度能够有效地控制巷道围岩的变形,对煤峪口矿后续安全开采有很重要的指导意义。     

蒋庄煤矿断层附近煤层开采防水煤柱留设分析

针对煤矿开采中因断层活化造成工作面突水的问题,根据蒋庄煤矿已有的水文地质资料,分析了3上煤层开采时,断层带以及上部土层的变形与破坏情况,并运用FLAC建立平面应变模型,模拟了留设不同断层宽度煤柱时断层受水威协的程度.通过分析得出总结:蒋庄煤矿临近断层开采时,断层落差小于40 m时留设20 m防水煤柱,落差大于40 m时留设30 m防水煤柱是可靠的.     

采动诱发断层活化规律相似模拟试验研究

针对煤层回采诱发断层活化突水的复杂问题,以五沟煤矿F13断层为背景,借助二维相似材料实验平台,通过所设计的代替含水层的水囊加载方式以考虑承压水的作用,对煤层采动过程中断层活化规律进行了深入研究。研究结果表明:断层上盘界面无论是垂直位移还是水平位移都比断层下盘界面位移量大;无论是断层上盘或是下盘,断层界面的垂直位移都比水平位移大;水囊加载方式是一种行至有效的和试验方法,能有效地反映承压水作用下煤层回采对断层活化的影响,研究结果指导五沟煤矿F13断层的防水煤柱留设,既实现了工作面安全回采,又减少了资源浪费,提高矿井的经济效益,同时对类似条件下的断层防水煤柱留设问题也具有借鉴意义。     

郭屯煤矿工作面正断层下盘防水煤柱留设研究

针对工作面开采引起断层活化导致的突水现象,以郭屯煤矿3301工作面向阳断层为研究背景,运用数值模拟和理论计算方法,深入分析了不同宽度正断层下盘保护煤柱应力塑性区变化规律。模拟结果表明,由于断层的阻隔性,使得超前支承应力在断层上下盘形成了“一大一小”双应力集中区域,模拟结果与理论计算得到保护煤柱为30 m,经过现场实际留设宽度对比间接验证了其可靠性。     

城郊煤矿某工作面大型断层防水煤柱留设研究

为了探究城郊煤矿深部某工作面对于大型断层防水煤柱留设的合理性和可行性,在参考相关文献的基础上,建立了该工作面与断层之间的关系工程地质模型。结合相关规范,分析计算了不考虑断层破碎带和考虑采动破坏带范围2种情况下的该大型断层防水煤柱宽度具体留设值,2种计算结果的最大值均大于永煤公司2006年规定的宽度,最大相差约227.5 m。最后与实际留设的煤柱宽度进行了对比,发现考虑断层带宽度和采动底板破坏带范围的计算结果更接近矿井实际条件。     

近距离薄煤层开采断层防水煤柱留设分析

煤矿生产实践中断层防水煤柱的留设往往根据经验确定,由于矿井地质条件及岩石力学条件的差异性,防水煤柱设计不够科学,增加了采场突水的可能性,而数值模拟计算则可以弥补传统方法的不足。在理论分析地质构造、断层特征及充水因素的基础上,采用理论计算及数值模拟相结合的方法,合理留设断层防水煤柱,对类似情况下断层防水煤柱的留设具有一定的参考意义。     

五沟煤矿F_6断层导水性测试

断层按照透水性特征分为导水断层和不导水断层,根据断层导水性和特定地点的承压水水压进行防水煤柱合理留设,不仅能够确保煤矿开采安全,还能有效利用宝贵的煤炭资源。因此,断层导水性的测试结果就成为合理留设防水煤柱的关键性参数。五沟煤矿有一F6正断层横贯井田中部,是矿井工作面布置及开采的潜在威胁,通过对F_6断层导水性进行测试,得出该断层为不导水断层。为矿井工作面布置及合理煤柱留设提供了依据。     

棋盘井煤矿16煤安全开采分区及防水煤柱留设

分析了棋盘井煤矿16煤煤层充水水源及通道特征;通过水文地质条件分析利用突水系数法对16煤安全开采进行了分区;通过分析断层的导水特点对矿区内不同性质断层防水煤柱留设进行了计算。结果表明,棋盘井煤矿16煤主要充水水源为底板奥灰含水层,其充水通道为井田内的断层,16煤安全开采临界底板标高分别为812.87 m、967.15 m,断层是该矿主要充水通道,F2断层计算留设煤柱为71 m、FS15断层留设煤柱宽度为43 m,小于10 m的断层应在探明其导水性后,再确定是否留设防水煤柱或注浆加固。     

赵庄二号井3~#煤层断层防水煤柱留设分析

运用FLAC~(3D)软件对赵庄二号井的DF5断层的防水煤柱进行了数值模拟研究。通过留设不同宽度的保护煤柱,分析煤系煤层周围及断层附近塑性区及最小主应力变化情况,得出了断层煤柱的合理留设宽度,3~#煤层临近断层开采时,留设60 m的防水煤柱是可靠的。     

大倾角煤层留小煤柱沿空掘巷技术研究

针对长沟峪煤矿大倾角煤层留小煤柱沿空掘巷问题,采用岩体极限平衡理论,将沿空掘进的巷道布置在有一定的承载能力的塑性强化区中,区段小煤柱预计留3 ～4m.通过对综采一壁开采后和综采二壁区段回风巷开挖后两种情况模拟,小煤柱的留设尺寸分别取3m和4m二种情况进行数值计算.计算结果表明:留设3m小煤柱比留设4m小煤柱能够更好地满足安全生产要求.该研究能够为其他类似条件矿井的煤柱留设提供一些重要的参考依据.     

河流下断层煤柱区残采工作面安全开采分析

以权家河煤矿河流下断层煤柱区残采回采为例,在分析确定5329残采工作面覆岩类型的基础上,预计了断层存在条件下的导水裂缝带高度,对地面河流和第四系含水层这一复合水体留设了防水安全煤岩柱,并确定了合理开采厚度,根据河流与工作面、断层的空间关系,在回采的不同阶段留设了不同的断层煤柱。研究结果表明:针对5329工作面埋深浅的条件,采高控制在2.3m的条件下能满足留设防水煤柱岩柱的要求;在距切眼120m阶段,开采该阶段需要留设的断层煤柱尺寸不小于21m,120~停采线阶段,需要留设的最小断层煤柱尺寸为72.5m,才能保证安全回采。     

五沟煤矿F16断层井下钻探及压水试验

五沟煤矿F16断层位于矿井西北部,大型正断层,落差30~150m,在矿井内走向长度约2.24km。1031工作面风巷靠近F16正断层,沿断层上盘断防煤柱线掘进,由于受F16正断层影响,上盘10煤层与下盘太灰间距进一步缩短,受采动影响,存在一定的太灰水突水威胁。通过井下钻探及压水试验进一步探测F16断层位置、落差及赋导水性,取得了F16断层的透水率及渗透系数等水文地质参数,为合理留设F16断层断防煤柱提供了关键依据。     

综放工作面沿空侧煤柱合理宽度留设研究

以夏店煤矿地质条件为基础,对3107综放工作面沿空侧煤柱内应力分布特征进行了研究,并对煤柱合理留设宽度进行了确定。理论计算3107综放面煤柱宽度应在23.55～27.97 m范围内,通过数值模拟分析,确定煤柱留设宽度可取计算所得宽度的下限。综合考虑安全、经济等因素,最终确定3107综放面沿空侧的煤柱宽度为25 m。煤柱宽度比按工程经验留设的宽度减少了10 m,不仅提高了煤炭资源的采出率,而且可大大提升矿井的经济效益。     

鹤壁矿区断层透水性分析和合理留设断层防水煤柱的认识

鹤壁矿区断层透水性分析和合理留设断层防水煤柱的认识鹤壁矿务局庄稼断层往往是构成各种水源进入矿井的直接通道，导致矿坑突然涌水，发生水害事故。要防止断层出水，就要考虑留设防水煤柱，而要合理留设防水煤柱，就必须对断层的透水性进行正确分析。本文仅就通过对鹤壁...     

钱营孜矿F22高角度正断层防水煤柱留设宽度研究

高地应力作用下煤层采动诱发断层活化引起的承压水突涌，是深部开采矿井水害的主要形式之一，而预留断层防水煤柱依然是防止断层活化导水最主要的方法。以钱营孜煤矿F22高角度正断层为典型实例，依据已有的钻探、物探和巷探资料，基于煤矿具体的水文地质和工程地质条件，以现场及室内试验数据为基础，采用有限差分数值分析方法对钱营孜矿F22断层下盘靠近断层带的W3221工作面开采后防水煤柱的留设宽度进行了研究；同时根据理论公式对F₂₂断层防水煤柱的宽度进行了计算验证。结果表明：当煤柱宽度小于40 m时，断层带顶、底界面应力变化幅度及位移差会显著增加，煤层顶、底板的位移变化幅度也明显增大，断层带顶部出现塑性破坏区并且范围逐渐扩大；综合得出宽度为40 m的防水煤柱可有效防止断层活化突水。