近松散含水层下采煤安全性熵值模糊综合评判

基于模糊数学理论,通过统计经验数据,采用熵值法对影响近松散含水层安全开采的关键因素赋权,利用GIS定量确定各个因素的隶属度,构造了基于熵值的模糊综合评判模型。以山东某矿六采区01工作面开采为例,选择覆岩厚度、断层构造、第四系底部粘土层厚度、底部含水层的单位涌水量、煤层开采厚度、导水裂隙带高度6个影响因素为评判指标,确定了可行性程度的评判集:{较低,低,中等,高,很高},依据水体下开采的有关安全规程,采用GIS方法确定了各个因素的隶属度,并利用历史开采经验数据确定各个影响因素的权重。对该工作面近松散含水层下开采的评判结果表明,该工作面控制采高为2 m时开采是安全可行的,开采过程中针对薄弱环节采取了相应措施,没有发生突水溃砂事件,初步验证了该模糊综合评判模型的实用性。     

松散含水层中大口径水井施式实践

大口径水井施工及基桩钻孔工程实践证明,基桩钻孔使用的旋转类钻机,可以应用于松散含水层大口径水井施工,反循环钻进是旋转钻机在松散含水层中大口径水井理想的施工方式。     

松散含水层中大口径水井施工实践

大口径水井施工及基桩钻孔工程实践证明,基桩钻孔使用的旋转类钻机,可以应用于松散含水层大口径水井施工,反循环钻进是旋转钻机在松散含水层中大口径水井理想的施工方式。     

榆神矿区强松散含水层下采煤隔水岩组特性的研究

榆神矿区萨拉乌苏组为强松散含水层，但底部发育有一层黄、红土层，根据对萨拉乌苏组强松散含水层底部土层和基岩风化带的分布、性质、水文地质等特征分析，认为该土层与基岩风化带一起构成隔水岩组，因此合理利用其岩组的隔水特性开采煤层，对保护浅部的萨拉乌苏组含水层及防止矿井地质灾害具有重要意义。     

厚松散含水层薄基岩下厚煤层防水煤柱综放安全开采分析

通过对朱仙庄矿87采区厚松散层及薄覆岩的含水层、隔水层及基岩风氧化带工程岩组特性的分析,采用物理模拟、FLAC3D数值计算及现场实测的综合研究方法,对一次采全厚综放开采覆岩移动破坏规律进行了深入研究。研究结果表明,采区内松散层下部的第四含水层组富水性极弱,补给条件差,且基岩风氧化带具有较强的隔水性能,可以留设防塌煤柱开采;采用综放开采时,其覆岩最大垮采比为1.69,在-240m标高以下的防水煤柱内实现了一次采全厚放顶煤安全高效开采,取得了显著的经济效益。     

金乡煤矿松散含水层下开采的水文地质研究

讨论了巨厚松散含水层下开采合理留设煤柱的问题。在分析金乡煤矿底部含水层水文地质条件的基础上,模拟实际开采情况,用数值法求得合理的防水煤柱尺寸为59m。应用地下水动力学原理,求得留25m防砂煤柱时的疏于水量为192m³/h。指出在金乡煤矿留设防砂煤柱是最合理的。     

松散承压含水层渗透系数变化规律与估算模型研究

我国华北隐伏型煤田的煤系普遍被第四系松散层覆盖,其中的松散承压含水层在煤矿生产中常带来矿井突水、地表沉降、井筒变形破坏等水文地质灾害,造成巨大经济损失和人员伤亡。渗透系数是反映松散承压含水层土体介质渗透能力的重要参数,其数值的合理估算,对该类煤矿水文地质灾害的防治具有重要指导意义。目前,华北隐伏型煤田松散承压含水层渗透系数往往仅通过现场抽水试验确定,基于地质勘探钻孔信息与数据估算松散承压含水层渗透系数的模型研究较少。通过收集淮北煤田祁东煤矿松散承压含水层已有抽水试验的钻孔信息与数据,选取承压含水层厚度、泥层砂层比、最厚砂层占比、有效应力与底砾层厚比作为影响指标,分别与渗透系数进行相关性分析。最终确定底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比为关键影响指标,并分析其对渗透系数的影响规律。结果表明,松散承压含水层渗透系数随底砾层厚比的增加而增大,随有效应力和泥层砂层比的增加而减小。在此基础上,采用多元线性回归分析,提出了基于底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比的渗透系数估算模型。并将该估算模型应用于淮北煤田祁南、朱仙庄、青东煤矿松散承压含水层的渗透系数估算,结果显示估算结果与试验值一致。     

浅埋深、薄基岩、厚松散含水层下煤层综合机械化开采防治水技术应用

神东煤炭公司大柳塔矿12404工作面煤层埋深浅，上覆基岩薄、松散含水层厚，且地表有河流横过(工作面长度240m，推进度3900m，其中薄基岩富水段150m)，为了减少工作面搬家次数提高生产效益，采取了地面抽排水、井下泄放水及地面注浆固沙等有效的防治水措施，工作面安全通过了母河沟，该防治水方法的应用改变了以往类似情况进行留煤柱跳采的方法，取得了浅埋深薄基岩厚含水层下煤层综合机械化安全开采经验，比停产跳采节省搬家费用2400万元，获得了显著的经济效益。     

逐阶段安全提高巨厚松散含水层下煤层开采上限研究

为最大限度回收煤炭资源,安全缩小防水煤柱,针对淮北矿区煤层普遍上覆巨厚第四系松散含水层,煤层顶板不稳定情况,淮北刘东煤矿把提高开采上限工作分为防水、防砂两个阶段推进。首先通过研究分析西三采区第四系底部含水层和黏土隔水层等水文地质资料,确定西31000工作面第四系底部含水层为弱富水性,水体采动等级为Ⅱ级;然后通过数值模拟、物理模拟和对比分析等方法研究开采后的覆岩破坏高度,并与井下实际观测值进行对比,确定西31000工作面采后导水裂缝带的发育高度为41.3 m;据此提出了安全、合理的防水开采上限高度。安全回采后,成功解放呆滞储量22万t,为下一步进行防砂安全开采打下了良好的基础。     

松散含水层下上提工作面压架因素敏感性分析与压架预防

为了防止类似淮南顾北矿1202（3）上提工作面再次发生突水压架事故,根据上提工作面覆岩破断特征,建立了自然拱覆岩结构力学模型,推导出低冒拱和高冒拱的拱高计算式,研究了工作面顶板断裂位置对支架载荷的影响,分别计算出松散含水层在自然拱内、拱外两种条件下的覆岩载荷,确定了滑落失稳和挤压变形失稳的压架判据。研究表明,上提工作面受到松散含水层内水的影响时,易形成高冒拱结构,拱内松散层重度增加,铰接岩块之间的接触力减小,承载关键层受到松散含水层内的水压影响,造成支架上的载荷急剧增大,导致上提工作面易发生突水压架事故。然而影响工作面突水压架既有地质因素,又有开采技术因素,盲目地增加支架工作阻力未必能降低工作面压架风险,支护成本必然急剧增加。基于此,定义了无量纲的压架敏感度指标,分析了压架因素的敏感性,并针对压架敏感性较高的因素,提出了“适当控制采高,开切眼顶板强制放顶,防止直接顶悬顶,采前疏水降压,加固工作面煤壁,提高支架支撑力,合理的设备选型,保证合理的工作面推进速度”等防压架对策,为类似条件下上提工作面安全开采提供一些理论指导。     

采煤对松散含水层地下水扰动影响规律及评价指标——以神东补连塔井田为例

针对采煤对松散含水层地下水扰动程度评价方法适用性不足等问题,以神东补连塔井田为研究背景,通过分析采煤对地下水动力场的影响规律,得出矿井水（矿井排水与采空区储水）的形成是导致大气降水、地表水与地下水转化关系和转化量发生改变的主要原因;并从松散含水层生态水位变化、含水层损伤以及水量损失的角度,提出了采煤对地下水扰动程度的3个评价指标,结果显示,截至2012年补连塔井田松散含水层地下水生态水位扰动指标基本均大于1,采扰比达92%,说明采煤对生态水位影响较大;由于采动裂隙直接发育至松散含水层内部,导致井田范围内8%面积的含水层完全损伤而失去地下水调蓄能力;而在重复利用矿井水并开发地下水库储水功能的条件下,补连塔矿地下水量损失减少至8.5%,说明矿井水的充分利用对减少地下水资源损失意义重大。     

上覆硬厚岩层破断运动及断顶控制

硬厚覆岩的破断与结构将发生显著的变化。针对汝箕沟煤矿二2煤层上覆厚层石英砂岩条件,采用现场实测、数值模拟、理论分析及现场试验等方法,研究了硬厚覆岩裂隙发育特征、破断运动、矿压显现特征及断顶控制技术,为硬厚覆岩工作面灾害防治提供了依据。研究表明,硬厚石英砂岩的微观结构致密完整,呈现大面积悬空、大步距破断运动,引起强烈的支架动载,甚至导致工作面风流逆转、沟通上部采空区隐形火区;硬厚岩层破断运移后产生明显的离层空间,并在开切眼上部和工作面上部及采空区中部形成覆岩主裂隙带,且发育高度大于经验计算数值,甚至与上方采空区沟通诱发灾害;实施开切眼深孔断顶爆破及降低工作面采高,有效缩短了硬厚岩层的初次破断步距,降低了支架动载及主裂隙带高度。     

北方平原地区多层松散孔隙含水层地下水开发与地面沉降研究

该文分析了中国北方平原地区第四纪河流冲积形成的多元地层结构的特点,概述了地下水资源开发利用现状及地面沉降危害.依据阜阳市地下水水位和地面沉降历史,采用-维固结模型计算了土力学参数,预测了不同地下水水位的地面沉降量,提出了调整深层地下水开采量、控制水位、控制地面沉降的方案.在此基础上,探讨了中国北方地区地下水合理开发利用的对策.     

北方平原地区多层松散孔隙含水层地下水开发与地面沉降研究

该文分析了中国北方平原地区第四纪河流冲积形成的多元地层结构的特点,概述了地下水资源开发利用现状及地面沉降危害.依据阜阳市地下水水位和地面沉降历史,采用-维固结模型计算了土力学参数,预测了不同地下水水位的地面沉降量,提出了调整深层地下水开采量、控制水位、控制地面沉降的方案.在此基础上,探讨了中国北方地区地下水合理开发利用的对策.     

厚砂砾含水层下特厚煤层综放开采防治水技术研究

水帘洞煤矿地表水系发育,煤系地层上覆的白垩系洛河组和宜君组巨厚层状砂砾岩含水层,含水丰富,对矿井的安全开采构成了威胁。在详细分析矿区顶板含水层特征、隔水层岩性组合特征及隔水性能基础上,采用比拟法计算了综放条件下顶板导水裂隙带发育高度,并用数值法研究了不同采宽条件下顶板导水裂缝带发育规律,预计了工作面涌水量,为评价煤矿综放条件下工作面安全回采可行性提供了科学的依据。     

采空区岩层移动的动态过程与可视化研究

矿山开采引起上覆岩层的移动是一个复杂的动态过程。在岩层的移动和变形过程中岩体具有流变性质，同时岩层的层状组合结构在运动过程中存在时间和空间上的差异。根据流变力学理论和薄板弯曲理论研究了岩层和地表移动的时间、空间过程，推导出考虑时间因数的地表下沉基本公式和获得岩层与地表下沉时间系数的公式。并基于MATLAB软件强大的数学计算和图形功能，开发了相应的模拟地表沉陷动态过程的可视化程序，对某开采煤矿的地表沉陷动态过程进行预测。其预测结果与该矿长期的实际观测资料基本一致，从而为地表沉陷的动态过程预测提供了新的方法。     

岩层及地表移动与冲击地压相关性研究

对岩层及地表移动规律的观测、室内试验和数值计算分析表明,采动覆岩层沉陷运动的不协调性造成裂隙带上部弯曲带岩体中产生大范围的离层空隙。随着工作面的推采,离层空隙周期性悬露垮断构成了上覆岩层及地表移动变形运动的不同特征。根据现场观测,砾岩层运动是矿井冲击地压发生的主要力源,地表下沉速度发生剧烈变化,冲击地压发生的频率较高,地表产生反弹时更为危险,且随着砾岩层的运动,冲击地压发生周期性变化。     

厚层状细颗粒含水层中钻孔涌水量与滤水管长度关系

在单一的连续的(可有夹层或透镜体)大厚度含水层,钻孔涌水量与滤水管长度的关系,符合邱树杭提出的经验公式①:     

厚层状细颗粒含水层中钻孔涌水量与滤水管长度关系

正 在单一的连续的（可有夹层或透镜体）大厚度含水层,钻孔涌水量与滤水管长度的关系,符合邱树杭提出的经验公式①:     

厚松散层下多煤层重复开采地表移动规律

为了研究厚松散层下多煤层重复开采对地表移动的影响,结合淮南矿区地质采矿条件,在分析顾桥煤矿重复开采地表移动规律的基础上,运用FLAC^3D软件建立数值模拟模型,研究了重复开采地表变形规律,并建立了地表变形参数与采动次数之间的关系模型。研究表明：厚松散层下首次开采时地表下沉系数大于1,随着采动次数的增加,松散层逐渐被压实,地表下沉系数呈现线性增大的趋势,但3次开采后松散层已经压实,下沉系数趋于稳定,不再随采动次数增加而增大;达充分采动后,地表移动盆地范围不再增大,但受到采深增大的影响,主要影响角正切、边界角与采动次数之间均呈线性增大关系。该成果为研究厚松散层重复开采地表移动规律提供了理论依据和技术参考。