基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法

在深入研究覆岩关键层对导水裂隙发育高度影响规律的基础上,提出了通过覆岩关键层位置来预计导水裂隙带高度的新方法.工程实测和理论研究结果表明：覆岩关键层位置会影响导水裂隙发育高度,只有当关键层位置距开采煤层小于某一临界高度时,该关键层破断裂缝才会贯通成为导水裂隙,且受该关键层控制而同步破断的上覆岩层破断裂缝也会贯通成为导水裂隙.关键层破断裂缝贯通的临界高度可以粗略按（7～10）M（M为煤层采厚）估算.当覆岩主关键层位于临界高度（7～10）M以内时,导水裂隙将发育至基岩顶部,导水裂隙带高度等于或大于基岩厚度;当覆岩主关键层位于临界高度（7～10）M以外时,导水裂隙将发育至临界高度（7～10）M上方最近的关键层底部,导水裂隙带高度等于该关键层距开采煤层的高度.上述基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法能适应不同采厚条件下的导水裂隙带高度预计,同时可以对由于覆岩关键层结构变化引起的导水裂隙带高度异常发育情况作出判别,其可靠性得到了工程实测结果的验证。     

煤矿隐伏断层突水的断裂力学模型及力学判据

针对导水断层和底板塑性滑移场的空间关系,把导水断层和底板塑性滑移场的最短距离视为断层突水的关键路径,建立了底板隐伏断层突水的简化断裂力学模型.利用断裂力学理论分析了含斜裂缝有限板裂缝尖端的应力强度因子计算公式,推导了导水断层发生劈裂破坏的临界水压力以及影响因素.结果表明:发生断层突水的临界水压力随着断层长度增加而减小、随着断层到底板距离的增加而减小、随着水平压力增大而增大的趋势.根据压剪裂缝扩展时翼型分支裂纹扩展理论,获得底板隐伏断层突水的必要条件是承压水达到临界水压力,充分条件为断层到煤层底板的最短距离达到一个的临界值以及相应的理论公式.     

采场底板岩层破断规律的理论研究

本文针对采场底板的层状结构特征，建立了分析采场底板突水问题的结构模型。即，将破断前的老底视作板结构，破断后的块状体视作“砌体梁”结构。用板的极限分析理论求出了各种边界条件下底板的破坏极限荷载和形态及最大变形点位置。用Ｓ－Ｒ稳定理论分析了破断后底板块状岩体结构的稳定条件及范围。通过这种对采场底板结构系统性的力学分析，提出了治理底板突水的新的理论依据     

固液耦合模式下含断层缺陷煤层回采诱发底板损伤及断层活化突水机制研究

针对具体地质条件,以现场试验数据为基础,采用相似材料试验及数值模拟相结合的分析方法,对含断层缺陷煤层回采过程中底板损伤破坏及断层活化规律进行研究,研究得出:采用内径不同的水管能够很好地反映底板岩层渗透性的空间差异性,通过采用调节注水管水柱高度的方式可以控制水压以满足设计要求;煤层埋深、承压水水压及断层落差越大越易突水,断层防水煤柱宽度越大越不易突水;通过试验及模拟计算再现了不同因素影响下煤层回采过程中底板采动裂隙形成、断层活化到突水通道形成的全过程,揭示了含断层构造底板突水通道的形成机制;研究结果对承压水上含断层缺陷煤层回采时防水煤柱的留设具有重要的参考价值。     

南方煤矿特殊开采条件下的突水机理分析

在南方煤矿特殊开采条件下,其断层岩溶突水具有与北方煤矿不同的特点,开展南方煤矿岩溶突水的机理与相关对策研究是非常有必要的.探讨了南方岩溶矿区开采及地质特点,得出了南方岩溶突水是由于断层和隔水煤岩层厚度等原因引起的;以一现场突水为例,分析了突水原因,并从理论上进行防水煤岩柱合理宽度的验算;针对南方岩溶矿区的突水特点,从技术和管理上给出了防治突水的基本对策.     

采场顶板离层水"静水压涌突水"机理及防治

分析了采场顶板离层水涌突水实例,在此基础上分析了离层水形成的基本条件,总结提出了离层水"静水压涌突水"的离层水涌突水类型,探讨了采场顶板离层水"静水压涌突水"的形成机理.采场顶板离层水"静水压涌突水"的主要诱导因素为离层水的静水压力,判别关键是确定采场顶板离层水的静水压力及其可突破的相对隔水层厚度.可通过破坏离层的"封...     

老矿井冲积层防水煤柱留设方法探讨

 我国华北各煤田浅部资源日渐枯竭,许多矿井经多年回采,冲积层含水层水文地质条件被充分揭露和一定程度疏干,水害威胁相对减小。在保证安全开采的前提下,合理缩小、回采原冲积层防水煤柱是延长衰老矿井寿命、提高煤炭资源回采率的重要途径。本文以开滦荆各庄矿为例,根据规范计算、现场实测和数值模拟三种方法论证了当前开采条件下导水裂隙带高度,重新计算、留设了井田冲积层防水煤柱。冲积层防水煤柱高度由原来的60m缩小变为43m,解放原煤炭资源54.172×104 t;不仅延长了矿井服务年限,而且带来了社会和经济的双重效益。     

采动底板断层“活化”的解析计算及其工程应用

在材料力学和矿山压力理论的基础上,建立了采动底板断层活化突水的解析力学模型。综合考虑断层面及其附近的受力条件,并结合水压力推导出采动底板断层活化突水的相关公式,得出了在临界突水条件下断层活化突水的水压和开采深度的相关公式,并对该公式相关参数进行了讨论。结合郑州矿区超化煤矿22081工作面断层活化突水实例进行应用,通过计算得出其理论与实际情况是基本吻合的。进而说明该力学模型及其相关公式可以作为采动底板断层活化的判据之一。     

承压水体上对拉工作面开采合理错距的确定

承压水体上对拉面开采的错距对底板岩层破坏的影响只是局部的和暂时性的。当工作面开采达到一定规模后，底板岩层破裂最大深度取决于宏观开采技术参数和地质条件。底板岩层现时的和最终的破裂深度不因开采错距的大小（5～30m）而改变，以淮北杨庄矿承压水体上对拉工作面开采为研究背景，通过现场矿山压力观测，数值模拟分析，认为对拉面错距在10m以内为宜。     

基于事故树分析的煤矿潜在突水危险评价研究

基于事故致因理论建立煤矿突水事故模型.煤矿突水事故危险源被分为突水水源、突水通道、突水诱因和应急失效4类;建立煤矿突水事故树模型,并提出基于事故树方法的煤矿突水危险性专项评价方法.以杨庄矿及其周边6个地方煤矿为例,识别周边地方煤矿可能诱发杨庄矿发生地表洪水、太原组灰岩水等突水的4类突水事故危险源,并以此建立杨庄矿突水事故树模型,求最小割集评价最危险突水路径,利用最小径集优化最有效防治措施.研究结果表明,有306种可使杨庄煤矿发生煤矿突水的基本事件组合,防止杨庄矿突水事故发生的有效途径是加强监管,杜绝地方煤矿穿层、越界等违规操作.事故树方法可以完成复杂煤矿突水危险性专项安全评价.