综放面覆岩导水裂隙带高度的确定

为了确定长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度，以便为矿井开采提供设计依据，根据某矿长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数，建立力学模型，运用岩石破断过程分析软件RFPA^2D，对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟，由此确定了覆岩导水裂隙带高度．用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算，采用简易水文观测法对覆岩导水裂隙带高度进行了测定．结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场钻探结果比较接近，而由经验公式得到的结果偏于保守和安全，从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法．     

沈家湾煤矿导水裂隙带发育高度研究

基于沈家湾煤矿2666工作面开采技术条件和岩石物理力学参数,构建了导水裂隙带高度计算模型,运用岩石破断过程(RFPA2D)分析软件,对上覆岩层的变形、冒落情况进行了数值模拟,采用"三下"开采规程中计算公式对覆岩导水裂隙带高度进行了验算,应用井下仰孔注水测漏法实测了覆岩导水裂隙带高度.结果表明:数值模拟与理论计算及现场观测得到的导水裂隙带高度基本上一致.该研究为确定沈家湾煤矿上覆岩层导水裂隙带高度以及类似矿井水体下开采提供了设计依据.     

综放面导水裂隙带最大高度理论分析与探测研究

 综放采场一次采出空间大,上覆岩层回转下沉量大,导水裂隙带发育高度明显增加。利用离散元模拟的方法,分析了综放采场上覆岩层的运动特征,根据覆岩位移及应力变化规律,确定了覆岩的导水裂隙带高度。通过现场实测验证,表明数值模拟所得裂隙带高度与现场结果相吻合,说明利用数值模拟的方法确定综放面覆岩导水裂隙带高度是可行的。     

覆岩裂隙带发育高度数值模拟和现场实测

根据武所屯煤矿开采技术条件和岩石力学参数等,建立数值计算模型,运用数值模拟软件FLAC3D对上覆岩层随工作面推进时的塑性区破坏、应力分布,以及垂直位移变化情况进行数值模拟,采用应力判别法确定覆岩导水裂隙带高度,并采用经验公式法和现场实测对覆岩破坏高度进行了验证,结果表明:采用数值模拟的方法预测覆岩破坏高度具有较高的准确性和优越性。     

水体下开采导水裂隙带发育高度模拟与实测

以色连煤矿河床下煤层开采为工程背景,采用理论计算、数值模拟和现场实测相结合的方法,对2_(-2)上煤层覆岩导水裂隙带发育高度进行研究。观测及模拟结果表明,色连煤矿2-2上煤覆岩导水裂隙带最大发育高度73 m,为矿井防治水和保水采煤提供设计依据。     

覆岩导水裂隙带发育高度的确定方法与实践

阐述了煤层开采覆岩导水裂隙带高度的确定方法,即物理模拟和数值模拟方法、理论计算和经验公式法、现场实测法。根据某矿煤系岩层情况,结合地质条件和实际情况,选用基于FLAC3D的数值模拟方法,确定了该矿2702工作面的导水裂隙带高度为18.84m。并通过钻孔分段注放水法进行现场实测,得出实测导水裂隙带高度为18.84 m。结果表明,数值模拟得出的裂隙带高度值与现场实测值高度吻合,说明数值模拟用于确定导水裂隙带的高度是简易、可靠、可行的。     

分层开采覆岩导水断裂带高度的确定

根据某矿开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用数值模拟软件进行分层开采过程模拟,确定了覆岩导水断裂带高度;用经验公式对覆岩导水断裂带高度进行了计算;采用电视成像探测技术对覆岩导水断裂带高度进行了测定。结果表明,利用数值模拟所得到的覆岩导水断裂带高度与现场测定结果较为接近,而由经验公式得到的结果偏于保守。     

顶板砂岩水下煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度研究

导水裂隙带发育高度是顶板砂岩水下实施安全采煤的重要技术参数之一。以新集矿区某综采工作面为工程背景,针对工作面回采后采动裂隙导通上覆砂岩含水层易发生突水事故的问题,在分析覆岩岩性特征的基础上,采用经验公式估算、基于关键层位置覆岩导水裂隙带高度预测方法、数值模拟及井下仰孔分段注水法对覆岩导水裂隙带发育高度进行研究。结果表明,基于关键层理论导水裂隙带高度预测方法、FLAC3D数值模拟与井下仰孔分段注水试验结果基本一致,而经验公式预测导水裂隙带发育高度数值较小,存在一定的局限性。工作面回采后,导水裂隙带发育高度最大为57.6 m,裂采比为15.2,且发育形态呈“马鞍型”。 研究结果可为工作面顶板水害治理提供地质依据。     

覆岩采动导水裂隙带发育高度数值模拟与测试分析

针对覆岩采动导水裂隙带高度的确定,以某矿21011工作面为工程背景,首先利用数值模拟软件FLAC~(3D)进行数值模拟,获得的结果较接近现场实测真实情况;选取了多种经验公式对顶板导水裂缝带高度进行了计算,结合"钻孔双端封堵测漏"技术对导水裂隙带发育高度进行现场实测,最后通过3种手段的综合运用,确定覆岩导水裂隙带的发育高度为38.6 m,进一步提高了开采上限,提高了资源回收率,为安全有效开采煤炭资源提供了科学决策依据。     

采动和渗流共同作用下覆岩破坏形态研究

覆岩破坏高度和形态的研究对水体下安全采煤至关重要。提出了把σ_1σ_t作为模拟研究导水裂隙带范围的判据,针对大平煤矿S2S9工作面工程地质资料及开采条件,应用有限元软件ADINA模拟研究了煤层工作面开采过程,分析了在采动和渗流共同作用下覆岩的破坏特征及导水裂隙带形态,并利用现场实例对其进行反演计算。数值模拟的导水裂隙带的高度为160 m,与实测数据相符,为覆岩导水裂隙带高度的确定提供了一种可行的方法。     

基于并行电阻率法的导水裂隙带适时探测技术研究

煤层开采后上覆岩层破坏的最大导水裂隙带高度是合理留设防水煤柱、确保煤矿企业安全生产的重要参数。目前,常用的探测方法主要有冲洗液法、注水实验法、电阻率法、地震勘探法等。但是,上述方法由于数据采集速度和数据采集数量的限制,往往难以探测到导水裂隙带高度的最大值。将基于二极电阻率法的并行网络电法监测系统应用于导水裂隙带高度探测中,可以适时探测到导水裂隙带的发展过程,较准确地探测到其发展的最大高度。目前,该技术已广泛应用于矿井回采工作面导水裂隙带高度探测的工程实践中。     

河下多煤层安全开采顺序对导水裂隙带高度的影响

为研究河流下多煤层开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育高度影响的问题,根据1930煤矿煤岩物理力学指标及多个钻孔实测数据,采用理论分析和UDEC软件数值模拟的方法对位于河流下1930煤矿的4,5,6号煤层的不同开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育情况进行分析。结果表明：当开采顺序不同时,上覆岩层导水裂隙带高度不同;利用“三带”法、比值法对多煤层开采顺序进行判定,排除开采顺序在理论上不可行的方案;当按煤层4→5→6逐层开采时,导水裂隙带高度分别为54.2,74.3,74.3 m,按5→4→6顺序开采时对应的导水裂隙带高度分别为74.3,74.3,74.3 m;然后通过数值模拟方法对可行方案进行优化验证,当按煤层4→5→6逐层开采的导水裂隙带高度分别为54,78,128 m,按5→4→6顺序开采对应的导水裂隙带高度分别为76,83,60 m。最后确定按煤层5→4→6的上、下行混合顺序开采更为合理。     

覆岩破坏充分采动程度定义及判别

随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。     

含钒页岩矿床开采导水裂隙带发育高度研究

对上横山多层含钒页岩矿床开采进行了离散元数值模拟,通过曲线估计得到了导水裂隙带高度随开采深度、矿体倾角、分段高度和开采厚度4个影响因素变化的发育曲线;设计了4因素3水平数值模拟正交试验,通过对正交试验结果的极差分析确定了各因素对导水裂隙带发育高度的影响程度依次为矿体倾角>分段高度>开采厚度>开采深度;对比分析表明在试验水平内将导水裂隙带发育高度计算经验公式应用于多层含钒页岩矿床开采导水裂隙带发育高度的计算中缺乏合理性;将极差作为各单因素对导水裂隙带发育高度影响的权重,结合曲线估计结果建立了多因素变化的导水裂隙带发育高度的预测函数。     

采煤突水安全敏感性的AHP-熵权法分析

以不同矿区综采导水裂隙带高度的实例数据作为分析样本,利用Mathmatica软件对影响采煤突水安全的地质构造条件、岩石力学强度和开挖扰动等因素进行概化分析建立评估模型,运用AHP-熵权理论对导水裂隙带发育敏感性因素进行综合评估,从而对采煤突水安全性进行评价并提出相应的安全措施。研究表明：地下水位和开采厚度是影响导水裂隙带发育的各因素中所占权重最大的2个因素,其次是硬岩系数。地下水位与裂隙带高度大致呈指数增长关系,采厚与裂隙带高度大致呈二次函数的关系。由此可知,控制采厚和留设防水煤岩柱能大大降低导水裂隙带的高度,且优化采煤工作面有利于进一步减少突水灾害。该研究丰富了矿井顶板水害防范的方法,对水体下深部矿井的安全生产具有实际的指导意义。     

综放工作面导水裂隙带高度研究

 为了研究长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿综放工作面开采技术条件和岩石力学性能参数,建立相似模拟试验模型对上覆岩层破坏后导水裂隙带高度进行研究,将研究结果与经验公式进行对比,采用回归分析法对经验公式进行修正,考虑推进距离对导水裂隙带的影响,从而为预测覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法。     

半胶结中低强度围岩导水裂缝带发育特征研究

为获得半胶结中低强度围岩条件下巨厚浅埋煤层开采导水裂缝带高度及发育特征,以榆神矿区金鸡滩煤矿101工作面与转龙湾煤矿23103工作面为例,分别采用地面钻孔探测(岩芯工程地质编录、冲洗液漏失量观测及钻孔电视系统)与井下探测(钻孔双端封堵测漏法)对采空区上覆岩层导水裂缝带高度及形态进行了现场探查,采用相似材料模拟和数值模拟对不同开采煤层厚度的导水裂缝带演化规律及发育高度进行了研究。根据现场实测和模拟结果,结合其他相似条件的矿井实测数据,对导水裂缝带发育高度与煤层采厚的关系进行了拟合分析。研究表明：大跨度工作面导水裂缝带发育高度与煤层采厚为二项式关系,随采厚增加,导水裂缝带高度增大,但增大趋势变缓;导水裂缝带发育形态为平顶拱形,在工作面推进距离与工作面斜长近于相等时,“裂隙拱”在垂向上不再扩展,此时导水裂缝带高度达到最大。     

深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂缝带发育特征

以大佛寺煤矿为试验矿井,采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法,探测深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度,并对导水裂缝带演化特征进行相似模拟和数值模拟试验研究。研究分析表明:大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度为170.80~192.12 m;裂缝带区域内,裂隙数量自上而下逐渐增多,近煤层区域裂隙异常发育;钻孔砂岩区域,受拉伸作用,形成了纵横交错的裂隙,裂隙尺寸、角度较大;工作面回采距离与顶板导水缝隙带发育高度曲线呈"台阶"型。     

导水裂隙带的影响因素研究与高度预计

分析导水裂隙带发育高度的影响因素,并提出新的参数即硬岩岩性比例系数,代替顶板岩层单轴抗压强度,避免了现行规范中坚硬、中硬、软弱、极软弱顶板类型划分时单轴抗压强度统计不确定问题,及未反映顶板软硬岩层组合结构问题。以导水裂隙带实测数据为基础,利用回归分析方法分析导水裂隙带高度与各影响因素间的相关关系,通过多元回归分析得到导高与多因素之间的统计关系式,并用于兖矿巨野赵楼矿首采面的导水裂隙带高度预计,为顶板水害预测和防治提供了科学依据。