华丰井田4煤层顶板砾岩水突出影响因素分析

在分析砾岩分布特征及其水文地质特征的基础上,以矿山压力控制理论为指导,运用岩层沉降理论推断了华丰矿1409工作面在采厚为6.5m的情况下,导水裂隙带发育高度为96.2m,揭示了导水裂隙能够导致顶板砾岩水突出.结合矿山压力观测资料和顶板突水量资料,阐述了矿山压力和顶板砾岩突水突出之间的因果影响关系.根据2407工作面冲击地压监测资料,阐明冲击地压对顶板突水的促进作用.建立了顶板水沿工作面下平巷突出运移的模型,阐明了斑裂线是导致砾岩水大量突出的主要导水通道.     

基于断裂构造分维与突水系数法的底板突水预测

该文选取滕南矿区为研究对象,运用分形理论对矿井的断裂构造的复杂程度进行了定量评价,得到了研究区的断裂分维特征并分析了其对突水危险性的影响。运用信息融合的方法将断裂构造分维与突水系数法相融合,对煤层底板突水进行危险性评价,并对矿井底板突水的危险区域进行分区与预测。得到了更加符合实际的突水危险性综合分区图,对制定煤层开采时的底板水防治措施具有一定指导意义。     

基于BP神经网络的底板破坏深度预测

在总结采场底板破坏深度预测方法和理论的基础上,结合大量实际资料分析,归纳出开采深度、煤层倾角、开采厚度、工作面长度、底板抗破坏能力和有无切穿型断层或破碎带6个方面是影响底板破坏深度的主要因素.根据全国典型突水案例,构建基于BP神经网络的底板破坏深度的预测模型,确定建立BP神经网络所需的输入样本和检验样本,运用Matlab软件对网络进行训练,得出了优化的网络模型,并根据建立的网络模型预测肥城煤田曹庄井田8812和9604工作面的底板破坏深度.通过与实测结果对比,证明该网络模型的计算结果比相关规程提供的底板破坏深度经验公式计算的结果更接近实际.     

基于两类时间序列模型预测矿井最大涌水量

针对同一个井田、相同开采工艺条件下,不同时期矿井最大涌水量具有不同数值,按照时间的先后次序排列而成数列,以贵州省青龙煤矿为研究对象,在不考虑季节性因素影响的条件下,采用时间序列分析模型ARIMA建立月最大涌水量和时间的函数关系。结果表明,模型拟合的函数形式可解释性不强,说明青龙煤矿月最大涌水量时间序列具有季节效应,因此,通过时间序列乘法分解模型对涌水量序列的趋势-循环因子、季节变动、不规则变动进行提取,基于移动平均、最小二乘、趋势外推、季节平均等原理对模型进行求解,进而对青龙煤矿月最大涌水量进行预测。     

井筒壁后注浆匹配压力数值模拟研究

针对梁宝寺井田厚冲积层、高承压水复杂的水文地质条件,为了解决井壁基岩段壁后注浆匹配压力确定较难的问题,采用FLa C中的两相流模块,对不同注浆压力下的壁后注浆过程进行模拟,得到了井筒承受的压力随时间变化曲线,揭示了注浆压力、浆液扩散半径、注浆时间与井壁承受能力之间的关系。综合数值模拟结果和理论计算结果,确定了梁宝寺二水平三井筒的理想注浆匹配压力为9 MPa。在此基础上,将FLa C模拟结果与经验公式计算结果、实测值比较、分析,发现对于梁宝寺井田与其类似水文地质条件的井田,FLa C比经验公式的结果相对误差更小,更贴近实际,在矿井安全生产中具有很大的应用价值。     

低阻异常与砂体厚度关系及涌水量预测

绘制3煤层顶底板砂岩厚度等值线图和沿工作面的首采区沉积断面图,并利用瞬变电磁法来探测首采区,根据地下岩层电性特征绘制沿首采面上平巷、中轴及下平巷的电法勘探断面。通过分析所绘制图件的特征来总结低阻异常与砂体厚度之间的关系,并预测出山西组3煤顶底板砂岩水和太原组三灰水涌水量,最终预计首采区的总涌水量。     

多属性决策及D-S证据理论在底板突水决策中的应用

 针对煤矿底板突水包含很多不确定因素和时空随机性的特点,探索多属性决策理论在底板突水预测中应用研究。采用案例统计与专家分析相结合的方法,赋予影响底板突水各种因素的权重,建立突水概率指数法的融合规则,提出突水概率指数法预测采场工作面底板突水的新方法。在获得底板突水概率指数的基础上,基于D-S证据理论,建立由突水、临界、不突水、不确定组成的识别框架,构建以富水性指数、构造指数、隔水层指数、水压指数、矿压指数为证据体的突水融合决策模型。通过在肥城煤田实例应用,说明经证据体的多次融合,能够提高突水概率的可信度,降低不确定性,证明基于多属性决策和D-S证据理论建立的工作面底板突水两级融合决策模型的有效性和可行性。     

基于三角白化权函数灰色评估模型的含水层富水性评价

对含水层的富水性进行评价是确定煤层底板是否突水的重要前提,选取含水层厚度、单位涌水量、钻孔取芯率、渗透系数、断层共五个因素进行分析,确定各因素对含水层富水性影响的权重。将研究区含水层富水性分为强、较强、较弱、弱四个区域。应用三角白化权函数灰色评估模型,计算评价研究区的富水性,评价分区结果与研究区水文地质条件变化基本一致。     

霄云井田奥陶系灰岩岩溶发育规律研究

为分析霄云井田奥陶系灰岩的三维展布规律,借助统计分析、物理化学试验等方法揭示奥陶系灰岩岩溶发育规律;依据分形理论、X衍射实验及玻片鉴定试验分析研究区断裂构造复杂程度、岩石矿物成分及裂隙发育程度;借助水质分析手段,通过计算研究区水样的水饱和指数（L.S.I．）、水稳定指数（R.S.I．）及沉淀指数（P.S.I．）分析岩溶水体稳定性;结合构造复杂程度分区图,矿物成分及水质分析试验结果总结岩溶发育规律。研究表明：横向上,受断层影响,研究区中西部奥陶系灰岩岩溶发育程度较高,纵向上,研究区岩溶发育的最有利位置位于距奥灰顶界面40～80 m段,但因研究区奥灰水饱和度较高,岩溶裂隙继续发生溶蚀的可能性较小。     

似膏体充填开采防止高承压底板水突出研究

以曹庄煤矿81006工作面为试验研究对象,开展了以防止高承压底板水突出为目的的似膏体充填开采系统及工作面底板破坏深度探测研究。研制了以胶固料、矸石粉、粉煤灰为原料的充填材料,构建了地面及井下2部分充填系统,实现了物料的添加、搅拌、输送的自动控制。采用钻孔双端封堵测漏装置,对似膏体充填开采工作面(81006工作面)和顶板垮落法开采工作面(8812工作面)的底板破坏深度进行了现场实测。结果表明,在似膏体充填开采条件下,矿山压力对工作面底板破坏深度显著减小。基于"下四带"理论,分析了似膏体充填开采条件下矿山压力对底板破坏深度减少的机理,证明了似膏体充填开采是防止高承压底板水突出的有效措施。