综采一次采全高顶板导水裂缝带发育高度的计算公式及适用性分析

确定煤层顶板导水裂缝带高度可为顶板防治水、采掘工程布置、防水煤柱留设以及瓦斯抽采设计提供依据。采用井下仰孔注水测渗漏法,实测山西西山煤田镇城底矿8煤导水裂缝带高度为57.98 m,其中冒落带高度16.72 m,裂隙带高度41.26 m。依据实测结果并收集了8个矿综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度数据,利用数理统计回归分析的方法,得出了适用于综采一次采全高中硬覆岩下导水裂缝带高度计算的经验公式,并与《煤矿安全规程》中相应经验公式进行对比分析,结果表明,该公式适用性好,而《煤矿安全规程》中有关公式应用于中厚煤层综采一次采全高开采条件预测,其误差较大。      

“大井法”中渗透系数及含水层厚度的优化

大井法"是矿井涌水量预测的常用方法之一,但预测误差较大,分析误差原因,主要是含水层厚度与渗透系数不能完全反映实际情况,且取值人为影响较大。通过区域构造复杂程度与抽水试验所得渗透系数的统计分析,发现构造复杂程度与渗透系数呈正相关关系,运用分形理论,对"大井法"的渗透系数取值进行了优化,使其更贴近实际;针对采动破坏沟通顶底板不同含水层导致涌水量变化,提出含水层厚度采用累计加权厚度以及分层涌水量叠加。经过参数优化,避免了其取值时的随意性,范各庄2190工作面涌水量预测结果表明,改进的"大井法"精度大幅提高。      

煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术

准确圈定煤矿工作面底板突水预警重点监测区域,实现监测位置和潜在突水点位置在空间上的匹配,是突水灾害预警急需解决的问题之一。为研究煤矿工作面底板突水灾害预警重点监测区域评价技术,采用水文地质分析、GIS空间分析及ANN预测等技术手段,建立了底板突水灾害预警重点监测区域评价指标体系,提出了将不连续指标转化为连续指标的方法,建立了评价模型,研发了重点监测区域评价GIS系统,实现了煤矿底板突水灾害预警重点监测区域GIS与ANN耦合评价技术,最后以赵庄煤矿5303回采工作面底板突水监测预警为例,利用研发的系统圈定了该工作面重点监测区域。研究表明,确定预警重点监测区域的影响因素主要有含水层水压、含水层富水性、含水层防（隔）水煤岩柱厚度、老空区危险性指数、断层危险性指数、陷落柱危险性指数和封闭不良钻孔危险性指数,利用分段函数可以有效将不连续指标转化为连续指标,研发的评价系统可以实现煤矿突水灾害预警监测位置自动评价,评价结果与现场揭露及水害预警系统监测结果一致。      

地下水中稀有气体古温度恢复研究进展

地下水中稀有气体的古温度恢复在研究古气候和地下水的补给环境上发挥了较大作用。首先论述了该方法的基本原理及理论和应用两个方面的研究进展;然后分析该方法存在的问题;最后对该方法进行展望。      

有限元及边界元法在地下水运动计算中的优缺点

有限元法及边界元法的对比,国内外学者多是从计算精度、计算机内存占用及占机时间等有限的几个方面进行探讨。本文依据一个实例计算的经验,从11个方面对比分析了这两种方法各自的优点和不足,总结了它们在不同条件下的适用性,以及在地下水管理中的作用。      

弹性模量、波速与应力的关系及其应用

为充分了解不同尺度地质系统的岩石动力学特征,更好利用不同规模勘探资料有效解释地质系统的特征,在岩石物理实验对岩石弹性模量、波速与应力的关系进行研究总结的基础上,探讨野外实际地震勘探中地震波速与地应力的关系。研究表明,岩石、岩体或地质系统是多相(固液气)、多种矿物、各种构造的综合体,不论尺度如何均可以用多重介质孔隙裂隙地质模型描述,而波速是一定尺度不均匀地质体的等效波速,在一定地质条件下,各种尺度介质波速、岩石弹性模量与有效应力存在依存关系。坚硬的岩石通常很脆,如果岩石处于很大的应力之下,应力的释放将在岩石中产生微裂隙,微裂隙会降低地震速度。只要把岩石恢复到原来的应力状态就可能消除所引发的微裂隙。在岩体未达到破坏时,应力越大,波速愈高。压力释放引发的微裂隙有助于现场确定最大/最小水平应力方向,波速的椭圆长轴即为主应力方向。而上覆地层压力不变(或变化很小),净储层压力的影响正好与储层压力对地震特性的影响相反。随着净储层压力的增加,所有岩石的地震特性都增高。这种增高的量级取决于若干其它的因素(孔隙形状、孔隙度、孔隙流体、岩性等等)。不论野外地震勘探还是实验研究,地震波速与地应力的一致性为地质系统的正反演解释提供了宏观控制依据:通过测量弄清     

基于组合赋权的加权秩和比法的底板突水危险性评价

煤层深部开采使得煤矿底板水害事故频发,传统突水危险性评价方法评价指标单一、评价结果偏离实际的弊端逐渐显露,造成众多新型评价方法涌现。以河北省华北型煤田东欢坨矿为研究对象,选取含水层性能、隔水层性能、地质条件、煤层条件的评价因素集,综合考虑10个评价因素,建立适用于东欢坨矿的底板突水危险性评价指标体系;利用层次分析法确定各指标主观权重,利用CRITIC法确定各指标客观权重,将2者耦合得到综合权重,兼顾专家主观经验与数据客观信息,保证权重确定的全面性;引入加权秩和比法,构建评价矩阵,依据指标对评价对象所产生的优劣性影响将其分为高优型指标和低优型指标,编秩计算WRSR值,对数据进行分档排序,确定安全、较安全、较危险、危险4个评价等级区间,形成评价模型;利用GIS强大的空间管理及信息处理功能,完成结果的信息展示;将评价结果与实际工程出水位置相比较,发现突水位置都在底板突水较危险区域,并与传统评价方法突水系数法相对比,证明评价模型有效。研究成果形成了煤层底板突水危险性评价新方法,丰富煤层底板突水危险性评价方法的种类,为煤矿防治水工作者提供新思路。      

考虑围岩应变软化及采空区接触的深部煤层底板破坏分析

为研究深部煤层开采底板破坏形态,提出考虑围岩应变软化和采空区接触的FLAC3D有限差分数值方法,以河北开平煤田林西矿2023工作面底板实测导水裂隙带为工程背景,结合朗肯土压力理论定性分析,研究深部煤层底板破坏特征。结果表明:采用应变软化本构关系代替常用摩尔–库伦本构关系能够对围岩塑性破坏后的力学状态更准确表述;采用“应变软化–空–弹性”模型转变的方法,达到模拟采空区顶板垮落后应力传递的效果,弥补了以往煤层开采模拟中采空区垮落后顶底板不接触的固有缺陷;通过采空区顶底板接触与否条件下应力、位移的对比,发现采空区是否接触对数值结果影响巨大,突出考虑采空区接触的必要性;根据模拟结果中塑性剪切应变率的变化,实现了底板滑移面的三维显示,形态为斜向采空区的半包围面状结构;结合朗肯土压力理论将底板塑性区与主动区、过渡区和被动区对应,3个区破坏形式分别为剪切破坏、剪切破坏、拉张与剪切的交互破坏。提出的考虑围岩应变软化及采空区接触的FLAC3D数值方法对煤层开采模拟实现了优化,并可为其他大变形后需考虑接触的工程模拟提供参考。      

地下水管理模型中响应函数解法探讨

响应矩阵法所形成的约束条件矩阵较嵌入法要小的多,加之直接实现管理决策目标,是管理模型建立及求解的有效方法。重点单值法对奇点的处理和时域上拉普拉斯变换解法,使边界元法较其他数值法更适于求解响应函数。