基于不同正断层角度的上盘工作面突水数值模拟分析

运用FLAC3D软件,模拟位于正断层上盘的工作面推进过程中不同的断层倾角对工作面突水的影响。模拟结果表明:断层倾角越小,底板和煤柱塑性破坏越严重,容易导致承压水通过底板裂隙进入工作面引起突水;断层倾角越大,断层活化越明显,承压水的导生速度、高度、渗透幅度均增大,容易通过煤岩柱塑性破坏区进入工作面引起突水。     

深部开采底板突水灾变模式及试验应用

深部采场高地应力、高岩溶水压和强开采扰动条件使得底板突水相比浅部采场形成特定构造、水-岩-应力及采掘工程相互作用影响下的复杂岩体水力学问题。基于不同地质构造受采动影响特征及其诱发煤层底板突水机理,将深部开采底板突水灾变模式划分为完整底板裂隙扩展型、原生通道导通型和隐伏构造滑剪型3种类型,并分析了对应的突水判据。研究认为完整底板裂隙扩展型归结于承压水影响下裂隙扩张造成彼此贯通引发承压水导升高度大于有效隔水层厚度,原生通道导通型归结于构造活化引发局部位移扩展与保护煤柱底板压缩区连通裂隙发生沟通,隐伏构造滑剪型归结于构造上方断面岩层失稳发生剪切破坏造成承压水以最短距离涌入采空区。利用深部采动高水压底板突水相似模拟试验系统探寻了3种突水灾变模式下突水通道的时空演变过程,验证了突水判据的准确性。     

高承压水体上开采煤层底板潜在突水区动态演化数值模拟

以底板受石炭系太原组灰岩高承压含水层威胁的淮北芦岭煤矿10煤为研究示范,利用有限元软件Plaxis 8.2建立能模拟承压水压力的10煤动态开采的数值模型,并考虑冒落矸石密度、变形参数与强度参数随时间的变化,分析底板采动破坏带与潜在突水区域的时空分布及其影响因素.研究结果表明:正常开采条件下,底板破坏深度随工作面推进距离的加大而增加,推进到一定距离后将达到极大值;随着煤层倾角的增大,由于冒落岩体的充填效应,开采冒落区导水裂隙提前闭合,潜在突水区域变小,并逐步集中于新近采空区;承压水压力越大,底板裂隙扩展并最终相互沟通的可能性越大,当承压水压力处于高值时,突水随时可能发生.     

承压水体上煤层底板下位隐伏断层采动突水机制研究

由于煤层底板隐伏断层分布广、数量多、隐蔽性强且不易探测的特点,使得底板隐伏断层活化突水成为深部开采突水的主要形式之一。根据底板隐伏断层发育规模及空间位置条件,总结提出了底板沟通隐伏性断层突水、上位隐伏性断层突水及下位隐伏性断层突水3种模式。针对承压水体上煤层底板下位隐伏断层底板突水模式,通过力学分析、底板突水相似模拟及FLAC^3D数值拟研究了煤层回采过程中底板空间采动应力变化规律、隐伏断层扩展及突水通道演化过程。研究结果表明：近煤层底板采动岩体随工作面推进,经历压缩-卸荷-恢复过程,形成采动破坏带,底板空间采动应力状态以工作面为分界线呈现水平“S”型分布形态;采动-水压-隐伏断层作用下,隐伏断层将对采动应力随工作面移动起到阻隔作用;隐伏断层顶部受矿压-水压作用的破坏程度时机更早、程度更严重,更易诱发导水裂隙发育,隐伏断层原生裂隙扩展并向逆工作面推进方向上方发育,与采动破坏带沟通形成突水通道;采动承压水导升运移与采动裂隙发育紧密相关,采动承压水导升强度及强渗流区范围随工作面推进渐进发展,底板隐伏断层采动突水先出现隐伏断层上方采空区,突水量随工作面推进渐进增加。在将含...     

底板渗流应力耦合破坏与递进导升协同突水演变规律研究

为深入研究底板渗流应力耦合破坏与递进导升协同突水演变规律,应用FLAC3D固液耦合模式模拟隐伏断层底板岩体的应力分布、变形破坏特征、递进导升渗流规律及裂隙扩展突水机制.数值模拟表明:在矿山压力和承压水压力影响下,随着工作面开挖,打破原来开挖面周围荷载平衡,底板岩层节理裂隙经历张开、闭合、扩展反复循环过程,当矿压破坏带和...     

奥灰高承压水对煤层底板的破坏研究

为了分析水压对承压水上煤层底板的破坏规律,引入横截面法和承压水导升理论研究承压水作用机理,推求水压力对煤层底板的作用过程和突水原理。采用总结前人成果和理性推理的方法进行研究,建立理想横截面研究煤层底板破坏的模型,引出二维孔隙率与三维孔隙率的关系,推求孔隙水压作用方式和计算方法,得到煤层底板裂隙扩展的方向性和突水滞后性,预测完整隔水煤层底板突水破坏过程。     

承压水上含断层煤层开采底板突水规律研究北大核心

在深部煤层开采的过程中,承压水水压以及复杂的构造环境是威胁矿井安全生产的重要因素。为研究承压水上受断层影响下底板的突水规律,基于基本力学原理,建立了承压水上受煤层采动影响的围岩受力力学模型,求解断层突水的临界水压力值;同时,基于控制变量法和流-固耦合理论,运用FLAC3D数值模拟软件,从应力场、位移场、渗流场以及破坏区共同耦合作用的角度出发,分析在断层形态以及承压水压力不同的条件下煤层底板突水规律。结果表明:当工作面回采至断层区域附近时,断层倾角对围岩所受垂直应力的影响较大,倾角由30°变换至60°时,所受垂直应力的平均变化率约为-29%;断层宽度主要影响靠近工作面底部断层处的破坏程度,断层宽度越宽,破坏程度越小;含水层水压对断层中所受的孔隙水压力起主导作用;断层的倾角越大、宽度越小,含水层中承压水水压越高,底板发生突水的危险性越强。     

断层影响下底板隔水层的破坏机理研究

为了研究断层对底板隔水层稳定性的影响,根据岩石剪切破坏的极限平衡条件推导出隔水层破坏的临界水压力公式,并提出突水判据.基于临界水压力公式分析了断层倾角、内聚力和断层煤柱宽度对底板隔水层破坏的影响规律.结果表明,断层倾角越小,底板隔水层能够承受的临界水压越小,底板就越容易发生突水;若断层带内聚力越小,即断层带强度越软弱,底板临界水压力也随之减小,此时底板发生突水的可能性越大;断层煤柱留设宽度越大,底板越不容易发生突水.工程应用表明预设的煤柱宽度偏小,有发生底板突水的可能,为保证安全开采,根据所推出的临界水压力公式计算得出合理的断层煤柱宽度应为34.3 m.     

煤层开采底板承压水导升模拟试验系统研制与应用

为深入分析煤层底板承压水导升规律和直观展现突水通道形成过程,基于现有的二维相似材料模拟试验台研制了煤层底板承压水导升模拟试验系统。该系统包括二维相似模拟试验台(改造后)、承压水加载系统、承压水导升系统和计算机监测系统。运用研制的系统进行了尺寸为1 900 mm×220 mm×1 800 mm的模型铺设、开挖及监测。试验结果表明:该系统将柔性水囊、导水脉络和突水口组合成一个整体,避免了一般模型底板加载压力不均衡,解决了含压水箱与模型之间的密封难题;在水压达到0.03 MPa条件下,随着工作面推进距离增大,承压水导升高度不断升高,采空区中部出水量最大,导升高度最高;承压水沿阻力最小、距离最短的线路突出,且突水通道形成呈现突发、干脆特点;底板岩层受采动矿压和承压水水压产生的压剪作用,应力值出现"负—正—负"变化趋势。     

煤峪口矿81010工作面煤层底板裂隙发育特征及防治

针对煤炭开采过程中出现的突水事故,采用RFPA数值模拟软件建立采动模型,对底板裂隙破断过程和声发射进行模拟,研究煤层底板采动裂隙扩展突水通道,结果表明:离断层越近,断层内水压导升高度越高,断层出现活化,裂隙扩展发育,最终贯通形成导水通道,在进行注浆改造后,单个钻孔的最大涌水量为8 m³/h,说明注浆加固防治水效果较好,能确保工作面的安全回采。     

老空水放水探讨

如何在已知老空水的情况下,制定放水方案设计,同时根据实际情况灵活应用放水煤柱公式,在保证安全的情况下,尽大可能提高掘进米数,合理安排管路及水泵,提高工作效率。     

岩溶水的突水机理分析

通过对我国华北地区煤矿奥陶系岩溶水突水事故案例的分析研究，掌握其突水机理，总结规律，并结合屯兰矿实际水文地质条件，对今后奥灰水的防治进行探讨。     

循环冷却水水质管理

介绍了循环冷却水加药的方法及工艺控制措施,论述了在焦化行业中如何控制循环冷却水水质.     

吸水路径对煤体吸水特性的影响研究

采用3个不同暴露面积的柱状煤体考察吸水路径对煤体吸水特性的影响,结果表明:随着时间的增加,柱状煤体的吸水率逐渐增加,煤体与水的接触面积越大,吸水率越高;毛细管网络越发达,孔隙的连通性越好,吸水路径越短,排出孔隙内的空气越容易;不同吸水路径的吸水率与时间均满足根号的函数关系。为现场实施煤层注水消突措施奠定理论基础。     

循环冷却水的水质处理

根据循环冷却水水质条件,选择合适的水质稳定剂进行水质处理,以达到系统的阻垢、缓蚀及杀菌灭菌的效果.     

循环煤泥水的水质在线监测系统研究

煤泥水水质对煤泥水沉降特性和煤泥浮选有重要影响。为实现煤泥水水质的实时监测,建立了循环煤泥水体系的水质监测系统。试验证明循环煤泥水体系的电导率和水质硬度呈线性关系,该系统以循环煤泥水体系中各监测点的电导率及浓缩机溢流浓度为监测指标,水质监测系统可实现显示整个工艺流程中各设备的实时数据及工作状况、未确认的报警信息、图表显示可选时间段内各指标的变化曲线、查看任何历史时间段内曲线、显示界面及参数设置界面等功能。实现水质实时监测是煤泥水澄清循环和煤泥高效浮选的根本保障,同时为水质调控技术的开发提供研究工具和平台。     

水仓系统设计中采用配水管代替配水巷的实践

通过山脚树矿212水仓系统设计和施工中采用配水管代替配水巷的实践,论证了配水管代替配水巷的设计方案具有投资小,工期短,维护费低等特点,为水仓系统设计施工提供了成功范例,具有推广和借鉴作用。     

矿井出水点多水源判别方法

根据已知水源、出水点典型化学离子组分含量等数据,采用运筹学方法,建立矿井出水点多水源判别数学模型,并利用简约梯度法对模型进行求解。在模型求解过程中引入的松弛变量具有重要的物理意义,如果解中松弛变量取值较大,则意味着存在未知水源。采用文献及矿山实际数据进行验证,结果表明,该方法不仅适用于多水源出水的情况,判别已知水源是否与出水点导通,计算各水源在出水中所占的比例,而且还能揭示是否存在未知水源。     

古汉山矿防水闸门硐室迎水端水文观测孔漏水治理

L8灰岩2616号长期水文观测孔在-450 m水平偏斜进入井底车场东运输大巷防水闸门主硐室以东14.0 m处,因钻孔孔壁与套管外壁封孔质量不佳,使上部含水层高压水沿孔壁及岩体裂隙涌入巷道内.通过采用截水、导水、注浆堵水等施工工艺,封堵了漏水,保证了防水闸门防水质量,恢复了L8灰岩水文观测孔的正常功能.     

分清水源防止水灾

矿井突水后，如何查清水源达到针对性的治理，是矿井出现水害后碰到的一个重要问题。采用水质分析法对水化学类型进行判别，从而找到了水源，确保了安全生产。