煤层底板隐伏小断层突水数值模拟

针对煤层底板隐伏小断层突水过程,应用RFPA-FLOW2D软件进行模拟计算分析。结果表明:在矿压和水压共同作用下,煤层底板破坏过程经历了小断层活化、小断层活化区扩展和裂隙贯通3个阶段;底板渗流场和裂隙场同步演化,突水位置可准确标定。多条小断层突水过程模拟结果表明,隐伏小断层越发育,底板破坏区贯通强度越大,煤层底板发生突水的可能性也越大。     

基于隔水关键层原理的断层突水机理分析

因煤矿突水中大部分突水是与断层破裂带有关,应用隔水关键层原理分析断层突水机理是非常有必要的.首先根据断层的形成机理及其位置分析了断层突水的原因,探讨了煤层断层的突水条件;然后基于隔水关键层原理建立了含隔水断层的隔水关键层活化力学模型,理论解析了隔水断层在矿压和水压作用下的断层活化滑移条件,最后分析了顶、底板隔水断层的断层活化突水机理,得出了在矿压和水压共同作用下的断层采动活化突水条件.     

深部巷道断层破碎带渗透性测试及动态监测研究

我国超过80%的矿井突水事故与断层有关,其中大多数是原始地质条件下的非导水断层在采动影响下发生突水。断层的构造缺陷及采动效应是导致断层突水的2大重要诱因。为深入探究断层突水机制,从断层自身阻渗特性及其易受采动效应的特性出发,对深部巷道断层进行了原位压水试验及水压动态监测,研究了断层的阻渗性能,监测了其在采动条件影响下的实时安全性。结果表明:通过对比正常底板的压水试验结果,发现断层与正常底板均出现流量突变-流量递增-流量突增的过程;断层及正常底板的阻渗性能分别为0.64、2.03 MPa/m,单位厚度断层的阻渗性能明显弱于正常底板;铺子支二断层在采动过程中内部渗流场发生一定变化,但并未导致断层活化突水。     

高承压水条件下工作面过断层理论分析

为研究高水压条件下工作面过断层突水机理,在考虑工作面附近矿山压力及水压分布规律的基础上,通过建立力学模型,理论分析了工作面正常推进过程中和过断层开采时底板岩层弯曲变形规律,并给出开采初期和来压过程中跨断层开采突水力学判据。研究结果表明:从开采煤壁至采空区矸石压实区之间的区域为突水脆弱区;在地质条件相似的情况下,工作面经过断层时的底板岩层弯曲量是正常推进过程中底板岩层弯曲量的48倍左右,因此工作面过断层时更易发生突水;来压过程中的作用反力使突水发生的可能性变小;为安全通过断层,应使断层破碎带至采空区矸石压实区之间的距离小于底板梁极限悬臂跨距。     

综放工作面顶板突水与断层活化的关系

以东滩煤矿两次突水为例,对顶板突水与构造、矿压及断层活化的关系进行了分析。从而得出较大的突水往往以构造为基础,矿压作用导致断层活化为诱发因素。     

煤矿隐伏断层在底板突水中的影响

基于矿井底板突水和大断裂构造的关系,论证了隐伏断层在煤矿底板突水中的影响。主要从隐伏断层的特征、成因和诱发突水机理等方面进行了研究。研究结果表明:隐伏断层发育于脆性岩层中,受控于大断裂构造。在矿压和水压的共同作用下,煤层底板破坏过程经历了隐伏断层的活化和隐伏断层的扩展导通两个阶段。隐伏断层的存在始终是底板发生突水的一个隐患。     

断层影响下底板采动临界突水水压解析解

考虑采动矿压和煤层隔水底板下承压含水层水压的联合作用,推导出断层影响下底板突水的水压力解析式。运用试算法搜索出最危险底板剪切破裂面及临界突水水压。在此基础上,分析了工作面开切眼到断层带距离、断层倾角、工作面推进方向以及侧压力系数等因素对底板临界突水水压的影响规律。算例显示,临界突水水压随工作面开切眼到断层带距离的加大而减小;随着断层倾角的减小,临界突水水压先减小后增加,但当断层倾角小于某一临界角度时,底板不沿断层面破坏;由断层下盘向上盘推进时的临界突水水压较由断层上盘向下盘推进时大,但无论工作面的推进方向如何,临界突水水压皆随着工作面过断层带距离的加大而逐步减小;随着侧压力系数的加大,临界突水水压先增大后逐渐减小。实例应用表明,临界突水水压计算判别结果与实际情况吻合。     

底板断层活化突水过程试验研究

绝大多数煤矿底板突水与断层有关,为探究底板断层活化突水过程及其内在机制,采用自主设计的试验模型进行了断层活化突水相似模拟试验。根据试验数据分析了断层活化突水过程中涌水量、突泥量、孔隙性、渗透性及雷诺数的变化规律。     

煤层底板区域治理后断层突水原因及探讨北大核心

以桃园煤矿底板区域改造后Ⅱ1028工作面F28断层突水为背景,阐述了突水过程;根据水位、水质和水温分析了突水水源和通道,通过理论公式计算了断层带的底板破坏深度和承压水导升带高度,阐明了突水的原因;利用地面定向孔灌注骨料和水泥封堵了突水通道,探讨了区域治理钻孔布置、注浆方式和材料配比。结果表明:区域治理虽有效封堵了奥灰导水通道,避免了灾害性突水,但粉煤灰-水泥浆在断层带不凝固、钻孔穿陷落柱且在末端对断层的注浆有效压力低,治理效果差,采动断层活化导致突水;对于将受采掘扰动的断层、破碎带等应注入高强度的水泥单液浆提高强度;注浆沿程压力损失量随孔深先大后小,损失速率随孔深递减,注浆钻孔不宜太长;中途分流“短路”压力会整体降低,孔内无压段长度随分流量增大,注浆钻孔经异常构造、巷道底板应进行试压,避免注浆“短路”现象。     

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...