综放开采导水裂隙带高度预测方法

显式拉格朗日差分是８０年代才开始出现的一种新的数值分析方法,已成功地运用于边坡工程,挡土墙设计及围岩支护等方面。本文尝试将其应用于综采放顶煤条件下导水裂隙带高度的预测,结合新集矿１３０３综放工作面进行了模拟分析,根据采后覆岩应力变化特点及破坏状况确定出导水裂隙带高度。实践证明该法在导高预测方面较其它数值方法具有较大的优越性。     

导水裂隙带高度预测途径探讨

导水裂隙带高度是设计防水煤（岩）柱尺寸的主要技术参数，是煤矿防治水工作的重要内容。详细论述了其研究现状及发展趋势，并提出了履岩体地质环境，履岩体力学环境和数值模拟技术三位一体的综合预测评价方法。     

导水裂隙带高度预测途径探讨

导水裂隙带高度是设计防水煤（同夺）柱尺寸的主要技术参数，是煤矿防治水工作的重要内容。本文详细论述了其研究现状及发展趋势，并提出了覆岩体地质环境、覆岩体力学环境和模拟技术三位一体的综合预测评价方法。     

导水裂隙带高度探测新方法综述

确定导水裂隙带高度的方法主要有两类：一类是实际探测法；另一类是理论计算和经验公式计算法。随着科技技术的发展，近年来又产生和发展了许多新的探测技术和方法。本文主要介绍了几种探测新方法的工作原理和方法，并对其进行了分析比较。为准确地探测导水裂隙带高度，实际应用中应根据实际情况具体分析，合理地选择探测方法和手段。     

利用钻孔确定采空区垮落带和导水裂隙带高度

通过对刘桥二矿452采区钻孔资料中的各项测试结果进行分析,探讨采空区煤层覆岩破坏情况,用钻孔确定垮落带及导水裂隙带的高度。     

导水裂隙带高度研究方法概述

导水裂隙带高度的确定是水下采煤工作之重点,目前并没有一个完全可以精确确定的方法。主要的研究方法有经验公式法、物理模拟、数值模拟和现场实测。单靠其中的一种也不能确定,将几种方法相互结合则是准确得到导水裂隙带高度计算方法的重要途径。     

导水裂隙带高度研究方法概述

导水裂隙带高度的确定是水下采煤工作之重点，目前并没有一个完全可以精确确定的方法，主要的研究方法有经验公式法、物理模拟、数值模拟和现场实测。单靠其中的一种也不能确定，将几种方法相互结合则是准确得到导水裂隙带高度计算方法的重要途径。     

探究导水裂隙带对浅部含水层的影响

因浅部含水层为民用水井的主要水源,故本文在对区域地质及水文地质条件分析基础上,结合井田及周边居民用水情况,通过对采煤沉陷形成的导水裂隙带高度的计算及结合煤炭生产现状产生的影响,分析煤炭开采对浅层地下水的影响,并在预测基础上提出相应的防治措施,保证居民产供水。     

底板导水裂隙带中含承压水裂隙的力学特性

华北煤田煤系地层的底部为含水丰富的奥陶系灰岩,该层灰岩与地表水系和煤系地层含水层存在着密切的水力联系。许多大型突水是采掘空间与含水层之间形成突水通道引起的。因此,分析开采工过程中底板岩体中含承压水裂隙的断裂力学特性具有重要意义。本文采用作者提出的数值方法分析了含高压水裂隙在开采过程中的断裂力学特性。假设裂隙面上作用着均匀水压力,考虑地应力的影响,采用断裂力学的叠加原理,分析了采煤工作面推进过程中含承压水裂隙的断裂力学特性,讨论了开采过程中底板承压水导升。结果表明:在工作面推进过程中,位于底板岩层且与含承压水岩层连通的裂隙,会在承压水水压力和扰动应力的共同作用下,产生破坏,导水裂隙带的高度会增加;这就增加了底板突水的危险性。     

预计顶板导水裂缝带高度的因素分析及回归模型优化

本文运用因素分析及回归模型优化方法，得出缓倾斜煤层开采顶板导水裂缝带高度与煤层开采厚度及顶板岩层单向抗压强度的加权平均值之间的最佳回归方程和相应的回归系数。该回归方程经与实测资料验算对比具有较高的精度，且中误差小，为煤矿提供了一种预测顶板导水裂缝带高度的方法。     

基于量纲分析的非充分采动导水裂缝带高度预测

为准确预测非充分采动导水裂缝带高度,选取开采厚度M、煤层埋深H、工作面倾斜长度L、煤层倾角α、覆岩力学性质R、覆岩结构特征S为非充分采动导水裂缝带高度主要影响因素。采用量纲分析建立了导水裂缝带高度与M,H,L,α,S间的无量纲关系式。结合30组实测数据,采用多元回归得到无量纲关系式的最优函数关系式。选取2个非充分采动工作面导水裂缝带现场实例对预测模型进行了工程验证,预测模型预测结果与实测结果吻合良好,其相对误差分别为3.64%和2.93%,预测模型的预测精度可以满足煤矿安全生产现场需要。     

Height prediction of water flowing fractured zones based on BP artificial neural network

Factures caused by deformation and destruction of bedrocks over coal seams can easily lead to water flooding(inrush)in mines,a threat to safety production.Fractures with high hydraulic conductivity are good watercourses as well as passages for inrush in mines and tunnels.An accurate height prediction of water flowing fractured zones is a key issue in today's mine water prevention and control.The theory of leveraging BP artificial neural network in height prediction of water flowing fractured zones is analysed and applied in Qianjiaying Mine as an example in this paper.Per the comparison with traditional calculation results,the BP artificial neural network better reflects the geological conditions of the research mine areas and produces more objective,accurate and reasonable results,which can be applied to predict the height of water flowing fractured zones.     

Height prediction of water flowing fractured zones based on BP artificial neural network

Factures caused by deformation and destruction of bedrocks over coal seams can easily lead to water flooding (inrush) in mines, a threat to safety production. Fractures with high hydraulic conductivity are good watercourses as well as passages for inrush in mines and tunnels. An accurate height prediction of water flowing fractured zones is a key issue in today's mine water prevention and control. The theory of leveraging BP artificial neural network in height prediction of water flowing fractured zones is analysed and app-lied in Qianjiaying Mine as an example in this paper. Per the comparison with traditional calculation results, the BP artificial neural network better reflects the geological condi-tions of the research mine areas and produces more objective, accurate and reasonable results, which can be applied to predict the height of water flowing fractured zones.     

煤层顶板导水裂缝带高度综合探查技术

新建矿井应进行顶板\     

黄陇煤田综放采煤顶板导水裂缝带高度发育特征

为了研究黄陇煤田综采放顶煤（综放）采煤工艺条件下的导水裂缝带高度及其发育规律,系统收集区内各矿井实测数据资料,采用数理统计和回归分析方法研究导水裂缝带高度与工作面宽度、煤层埋深以及采高的相关关系。研究结果表明：工作面宽度小于240 m且煤层采高为8.5~9.5 m时,软弱覆岩裂采比和导水裂缝带高度恒大于中硬覆岩;工作面宽度大于90 m且煤层采高大于14.5 m时,软弱覆岩裂采比和导水裂缝带高度恒小于中硬覆岩。综放软弱顶板裂采比和导水裂缝带高度随采高增大均呈单峰状,裂采比是采高的二次函数,导水裂缝带高度是采高的三次函数。裂采比最大为30.63倍,拐点处采高3.56 m;导水裂缝带高度最大为239.97 m,拐点处采高10.41 m。由拐点向两侧采高分别减小或增大时,裂采比和导水裂缝带高度均逐渐减小。综放中硬顶板裂采比和导水裂缝带高度受工作面宽度和煤层采高的共同影响。在工作面宽度一定时,裂采比随着煤层采高增大而逐渐减小且变化幅度越来越小,大致趋于[11.00,14.30]数值区间;在煤层采高一定时,工作面宽度越大裂采比越大。导水裂缝带高度随着工作面宽度和煤层采高增大而增大。     

灵新煤矿导水裂隙带发育高度数值模拟研究

煤矿的开采利用给国民经济发展带来巨大的收益,但也引发了许多环境地质问题,特别在煤层开采过程中,煤层上覆基岩变形破坏形成的裂隙通道极易发生矿井涌（突）水事故,时刻威胁着井下工人的生命安全。本文以灵新煤矿051505工作面为研究对象,利用Flac3D数值模拟软件,对14号主采煤层上覆基岩导水裂隙带高度进行了模拟研究。模拟结果表明：当煤层开采厚度为2.5 m时,导水裂隙带发育最大高度为59.5 m。同时选取经验公式法对导水裂隙带高度进行了计算。最终通过钻孔实测法得到的结果与前两种方法对比分析,数值模拟结果与钻孔实测结果基本吻合,认为数值模拟方法能够高效、简单、合理达到预测导水裂隙带高度的目的,也为同类矿井安全、绿色生产提供一定的借鉴。     

废弃采空区裂隙带高度预测模型及应用

煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程。因地表下沉滞后于煤炭开采,对于废弃采空区,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低。基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化过程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程。着眼于压实作用对裂隙带高度的影响,根据煤层采厚、垮落带和裂隙带岩层变形量及地表下沉值之间的定量关系,建立了第2阶段裂隙带高度预测模型,并结合太平煤矿实测结果进行验证,采用控制变量法分析了单一因素影响下废弃采空区裂隙带高度的演化特征。结果表明：废弃采空区裂隙带高度受控于垮落带块体强度、垮落带初始碎胀系数、采动期间裂隙带高度最大值及对应的垮落带高度、煤层埋深、地表最终下沉量等因素,太平煤矿采后15 a的裂隙带高度实测值11.36～13.00 m与理论预测值12.75 m吻合度较高,模型的可靠性得到验证。最后,应用此预测模型对武安煤矿（关停矿井）2002－2003年采空区裂隙带高度开展理论计算,结合地空瞬变电磁探测确定了地面瓦斯抽采钻孔理想的终孔位置并成功开展了地面钻孔瓦斯抽采试验。     

基于覆岩破坏传递的导水裂缝带发育高度研究

采动影响下覆岩破坏及导水裂缝带高度对于水体下采煤、保水采煤等具有重要意义。分析了采动影响下覆岩破坏传递过程,并将其划分为传递发育阶段和终止阶段;通过理论分析建立了上覆岩层悬空完整和悬伸稳定力学模型,提出以极限悬空距和极限悬伸距为判据用于判断每层岩层破坏情况,得出了计算导水裂缝带高度理论新方法,并通过工程实例与实测值进行了对比分析。结果表明,基于覆岩破坏传递模型的导水裂缝带发育高度计算方法预计的导水裂缝带高度（158.8 m）与实测结果（150~170 m）吻合较好,验证了该理论方法的可行性。     

生态脆弱矿区土层中导水裂缝带发育高度研究

为指导生态脆弱区\     

基于神经网络的采空塌陷预测

依据某煤炭开采区的勘察资料, 综合考虑影响采空塌陷的主要因素, 建立了预测采空塌陷的 BP神经网络模型。该模型结构为 7-10-2型。优化学习参数后, 用该模型对采空区塌陷进行了预测分析, 结果与实际情况完全吻合, 表明 BP神经网络模型应用于采空塌陷预测领域是行之有效的。