煤层底板突水机理的初步探讨

解决华北地区受基盘岩溶承压水威胁煤层的安全开采问题,包含有三个方面的研究工作:（1）查清矿区各井田的地质构造和水文地质条件;（2）研究底板突水机理,提出可靠的预测和监测方法;（3）确定矿井治水采煤方案,改革采煤方法。其中核心问题是研究底板突水机理,查清底板突水产生的原因与条件,掌握底板突水发生发展的规律性。为了揭示底板突水机理,就需要按照一定的标志进行底板突水分类,具体分析底板突水的影响因素,确定底板突水研究的方法与途径,进而从理论上和实践上解决底板突水的预测和防治问题。      

承压水上采煤安全性评价

承压水上采煤的关键问题是煤层底板是否能有效地阻止底板高压水突出。底板突水与否取决于多方面影响,其中最重要的是煤层底板条件。下三带理论为分析、评价底板抗突水能力提供了理论指导。依据“下三带”理论,探讨了承压水上采煤安全性评价的方法与技术。      

采煤工作面底板突水的初步研究

本文根据我局现场测试成果和华北8个矿区41个工作面的46次底板突水实例,对采煤活动与底板突水关系,从空间和时间上进行了研究,试图建立一个华北型煤田回采工作面底板突水模型,以便深入研究底板突水的预测与处理方法。由于部分突水的动态资料不够完整,加之水平所限,错误缺点难免,望批评指正。      

采煤工作面顶板来压和底板突水关系的数值模拟

以某采煤工作面的实际资料为依据,进行了有限元法模拟和底板岩层的力学规律分析,并据此预测底板突水的危险点,进而分析来压和突水的相互关系。     

山西新阳矿太原组下组煤层底板岩溶水突水安全性评价

新阳矿9-10-11号煤层底板低于奥灰岩溶水位,承受水压较高,存在带压开采问题。依据矿区水文地质勘查资料,通过对9-10-11号煤层底板隔水岩层隔水性能、奥灰岩溶水富水程度、底板断裂构造发育情况、煤层底板承压大小以及采煤扰动底板破坏深度等突水因素分析,表明井田西南部断裂构造发育地段为突水危险区。分别采用突水系数法和突水危险度法对全井田9-10-11号煤层底板突水危险性进行评价,评价结果显示井田南部及断裂构造发育地段为突水危险区。理论分析与定量评价结果基本一致。针对9-10-11号煤层底板突水安全评价结果,提出了相应的防突水对策。     

采掘工作面底板突水和防治原则的基本理论研究

本文共分五个部分。第一部分主要讨论了底板突水的机制，分别探讨了水压力中的静水和动水压力对底板破坏所起的具体作用，矿山压力中的动夺及静矿压破坏底板的具体作用，以及它们在采矿过程中的发展变化而造成突水的机制；第二部分论述了影响底板突水的地质和采条件，在地质因素中，讨论了下沉肝质条件下和存在构造条件下底板突水存在的差异及共同特点，采矿条件及采煤方法对底板突水影响以及突水规律。依据地质及采矿条件，对走向长     

断层参数对承压水体上采煤的影响分析

根据流固耦合理论,采用有限元数值模拟的方法,针对承压水体上采煤过程中断层参数(断距、倾角)对煤层、围岩的应力、变形和水压力变化的影响进行了模拟分析,探讨了存在断层时突水的机理和可能的突水点位置,并定量分析了防水煤柱的预留距离。得出以下结论:(1)当存在正断层时,多发生断层破坏型突水,而底板破坏型突水发生的几率较小;(2)突水性质和突水发生位置受断层断距和倾角的影响不大,煤层和采煤工作面附近的底板围岩都可能成为突水涌出点;(3)随着断层断距和倾角的增加,防水煤柱的合理留设距离应随之增大。以上结果可为实际矿井采煤防突水设计提供参考。 更多还原     

肥城煤田断层突水及防治方法

肥城煤田主采煤层为石炭系太原组,煤层下距徐家庄灰岩间距小,工作面回采过程中,遇到小断层经常发生底板突水.本文重点分析了断层的突水特征、易发生突水的部位及突水机理,提出了断层突水的防治措施.     

范各庄矿12煤底板突水过程模拟分析

以范各庄煤矿水文地质条件为基础,建立了承压水上采煤的岩体水力学模型,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统(RFPA2D-Flow)模拟分析了范各庄矿12煤层底板开采扰动下,裂隙形成、扩展到突水通道最终贯通形成突水的全过程。通过对损伤区分布、应力场和渗流场的演化分析,揭示了开采扰动及水压驱动下完整泥岩底板由隔水岩层到突水通道的演化过程,对突水通道进行了模拟定位,并对不同水压条件下含水砂岩层对底板突水的影响进行了分析。结果表明:12煤底板突水问题取决于含水砂岩中的水压力,在假设隔水层厚度不变时,水压力与突水系数呈正相关关系,随着水压的增大突水越易发生。该研究为12煤底板突水预测与防治提供了理论依据。      

顶板周期来压和底板突水的关系研究

从矿山压力角度分析采煤工作面底板破坏带最大深度产生的时间和位置，进而探讨顶板来压和底板突水之间的关系，最后给出工作面来压和非来压期间，底板究水的可能性。     

采场底板突水条件及位置分析

分析采场突水条件和位置是突水预测的基础,根据采场支撑压力发展规律和底板应力分布特征,进行了突水条件突水位置的研究,底板突水的条件矿压对底板的破坏使其有效隔水层厚度降为零和水压不小于卸压区的侧向压力,在采场的内外应力场形成之前,突水位置在采空区;内外应力场形成之后,突水位置在煤壁附近。     

华北煤层底板突水的随机—信息模拟及预测

在我国华北煤矿田,回采工作面煤层底板突水问题严重困扰着煤矿经济效益的正常发挥。针对回采工作面煤层底板突水的特点,提出了采用随机－信息方法解决突水预报问题,为此建立了信息判据,并对大量的实例进行了验证,取得了满意的效果。     

断层破裂带附近采场采动效应的流固耦合分析

矿井底板突水是一个复杂的多物理场耦合问题,结合含断层破裂带条件下采场开采的工程背景,通过离散元流固耦合分析,研究了采场工作面推进过程中断层带的变形与受力情况以及底板支承压力、渗流矢量和渗流速度的动态发展规律和分布特征。相关模拟结果表明,采场中煤层的开采与断层破裂带之间是相互影响的,以支承压力为代表的采动应力是底板破坏形成导水裂隙带及断层“活化”突水的一个主要诱因,而断层的存在也使得工作面与断层带范围内的围岩应力更加集中,增大了底板破坏突水的危险性。采动过程中,底板破坏所形成的导水裂隙带主要集中在工作面前方及下方围岩中,这些区域渗流速度较大,是形成突水的主要通道。     

邢台煤矿下组煤开采水文地质条件评价及突水危险性预测

为安全开采下组煤,详细分析了矿区奥灰水文地质条件,以研究煤层底板突水因素、突不机理为切入点,利用地理信息系统技术,对下组煤开采之前奥灰突水的危险性进行了预测,即可分为３个区（安全区、可能突水区、突水区）,同时提出下组煤先期开采的范围为－２１０ｍ水平以上范围。     

基于matlab的煤层底板突水预测系统

针对当前煤层底板突水预测存在的问题,在突水概率指数法预测预报系统的基础上,用matlab开发出了一套新型煤层底板突水预测系统软件。通过对地质、水文地质等信息数据进行分析处理,从而确定导致煤层底板突水的主控因素及次级影响因素,并分别赋予其相应的权重值,将各因素在底板突水中所起的作用定量化。特别是对于不同矿区不同控制因素的影响,其相应权重值的大小可以灵活改变。建立赋权求和数学模型,绘制出各个主要控制因素的专题图,并根据各个主要控制因素的不同权重值,叠合绘制出底板突水概率指数法突水分区图。同时计算出煤层底板突水概率指数。将系统软件应用于工程实际,预测效果与实际情况相吻合。      

赵官井田10煤层底板突水危险性评价

从地质构造、含水层、隔水层、开采条件等方面详细分析了赵官井田10煤层底板突水的影响因素,确定了断层强度指数、褶皱分维值、"底板充水含水层组"水压、"底板充水含水层组"富水性、奥灰富水性、隔水层厚度、泥岩比率、底板破坏深度8个主控因素作为10煤层底板突水危险性评价的决策指标,并建立了各主控因素专题图;运用层次分析法(AHP)确定了各主控因素的权重系数,建立了基于"脆弱性指数法"的底板突水危险性评价模型,对10煤层底板突水危险性进行了定量评价,结果表明:在井田的南部煤层露头处脆弱性指数小,突水可能性较小;在井田的北部,特别是在井田东北部,脆弱性指数大,突水危险性较大。      

用于煤层底板突水机理研究的岩体原位测试技术

底板突水是底板受采动应力和承压水水压共同作用的结果。开拓和采动打破了原有地应力的平衡状态,为达到新的平衡,某些应力相对集中的地方,会释放应变能,使岩体构造发生变化;而承压水的水压对底板隔水层的作用主要是压裂扩容作用与渗水软化作用。本文介绍了由岩体原位应力测试技术、室内三轴渗透仪测定技术和计算机有限元模拟技术组成的岩体应力测试综合技术及其在煤层底板突水预测中的应用。      

关于突水系数的讨论

煤层底板突水在我国华北型煤田矿井采煤过程中经常发生。带压开采条件下,预测底板突水和评价突水危险程度的主要方法是突水系数法,但是关于突水系数计算、临界突水系数的确定等还存在一些值得讨论和研究的问题。在阐述带压开采和突水系数理论的基础上,给出了突水系数的各种计算公式及公式中有关参数确定方法,详细说明了临界突水系数的由来和应用条件,提出了计算突水系数的新公式。新公式不仅考虑了水压和隔水层厚度,而且考虑了底板破坏深度、导升高度和奥灰顶部隔水段等因素,为计算和统计分析确定突水系数新的临界值奠定了基础。      

深部开采隐伏构造扩展活化及突水试验研究

深部开采突水具有突发性、滞后性和强致灾性等特点,研究突水通道成因、演变规律和致灾机制成为控制深部开采底板突水的关键。大量的防治水实践和理论证实,构造突水通道一般发生在构造与岩层接触面处,为此建立隐伏构造条块体突水判据模型,应用剪切破坏理论方法得到突水理论判据;借助深部承压水上底板断层扩展活化及导水通道演化物理模拟试验,研制了固-流耦合相似材料,选取模拟断层破坏活化的材料并进行了模拟材料的可行性分析;试验直观地展现了含隐伏断层底板在采动应力扰动和高承压水共同作用下底板裂隙形成、隐伏断层扩展、突水通道贯通的全过程。通过对试验监测数据和现象的解读,揭示了应力场-渗流场耦合作用下承压水体上采煤底板滞后突水的机制,并对突水路径形成的时空规律进行了分析探讨,为研究深部开采构造突水提供了新的方法和认识。     

带压开采条件分析与突水可能性评估方法

经过多年来带压开采的理论研究与实践,煤矿采区底板突水的机理已基本明确,尽管在量上把握相关因素与突水的关系,进而达到从根本上预测突水的目的,还需开展更深入的研究,但从已具有代表性的工作面突水条件研究所取得的零散实际观测资料中,可以总结提炼出带压开采条件分析与交水可能性评估的一般方法,比单纯用“突水系数”法更深入一步。本文以邢台矿务局东庞煤矿为例进行了尝试。