带压开采煤层底板的承压能力研究

通过实测资料揭示了煤层底板保护层在一定条件下存在导水和贮水的性能,并剖析了这种性能的水理性质和规律,阐明了起始水力梯度、消压强度、抗水压强度、临界突水系数在概念上的统一性;在此基础上,分析了煤矿突水的机理与模式;并指明了探测研究保护层这一特性在确定开采煤层底板抗水压能力和带压开采安全性等方面的重要意义。     

急倾斜A组煤层开采底板岩溶水水害防治研究

孔集井田A组煤层不仅隐伏于含水砂层组之下,而且处于灰岩含水层之上,水文地质条件极复杂,受水害威胁大.为安全开采A组煤层,对底板灰岩岩溶水采取疏水降压,疏干底板移动角以上C3Ⅰ组灰岩水的防治方法,获得了非常好的效果.     

煤层底板承压含水体上带压开采研究

渭北煤田5、10号煤层底板以下的奥陶系灰岩强含水层,水头压力大,对采煤的威胁严重,历史上曾经发生多次底板突水事故,造成重大人员伤亡。以澄合矿区为例,研究了带压开采防治水的技术路线,提出了底板注浆加固的防治水方法,并成功应用于董家河煤矿,不仅安全开采了5号煤层,而且保护了渭北地区岩溶水的统一水位标高,使区内各岩溶大泉流量稳定、黄河湿地生态安全得以保证,促进了生物多样性和工农业用水安全,为渭北及华北型煤田底板承压水体上带压安全采煤找到了技术途径。     

带压开采煤层底板突水安全可靠性分析

为合理评价孙疃煤矿10煤层带压开采的安全可靠性,建立了10煤层隔水底板稳定性可靠度分析模型。考虑底板隔水层厚度、底板岩石容重、抗拉强度等参数为随机变量,采用斯列萨列夫安全隔水层厚度计算公式建立极限状态方程。在研究随机变量概型的基础上,采用JC法、最优化法以及基于最优化的蒙特卡罗法计算隔水底板的可靠度以及失效概率,并探讨了该矿10煤层安全开采的可靠指标,避免了单纯依据定值作为突水判据的某些不合理性。     

带压开采时隔水层的隔水能力研究

煤层底板隔水层隔水能力是影响带压开采安全性的重要因素。以往,人们偏重于对隔水层岩性、厚度及组合情况等宏观特征研究。文中从微观研究入手,结合宏观研究探讨隔水层隔水能力研究方法,     

辽宁大窑沟急倾斜煤层开采沉陷数值模拟研究

急倾斜煤层覆岩结构的复杂性,使得现有的理论不能很好的解释覆岩移动和地表沉陷规律,为了深入研究急倾斜煤层开采覆岩移动和地表沉陷规律,本文采用MIDAS/GTS对急倾斜煤层开采情况进行模拟,并将"三带"理论应用于急倾斜煤层的研究。根据煤层开采后覆岩移动规律和地表沉陷的特点将煤层开采分为浅部开采阶段和深部开采阶段。浅部开采阶段覆岩破坏范围较小,顶板形成以上下煤柱为拱脚的拱形结构,地表表现为非连续的塌陷坑;深部开采阶段基本顶断裂、垮落在采空区形成铰接结构,地表表现为连续的下沉盆地。     

煤层带压开采的安全性预测

本文在总结实测资料的基础上,提出“下三带”（底板导水破坏带、隔水层带、承压水导升带）理论,为煤层带压开采作了一些预测与防护方法上的探讨.     

急倾斜煤层开采地表沉陷的渐近灰色预测

煤层开采所引起的地表沉陷是一种严重的矿区地质灾害。煤层的倾角、厚度等物理条件是地表沉陷的主要影响因素。在水平煤层或缓倾斜煤的开采过程中，由于地层倾角小，地表沉陷具有较完整的规律性，其预测效果也比较理想。但是，在急倾斜煤层的开采中，由于地层倾角较大，赋存条件和地质体物理力学性质的差异，增强了地表下沉的非线性特征，使地表沉陷具有不确定的表现规律。文章对重庆市南桐矿区东林矿的地表沉陷非线性特征进行了探讨，得到了东林煤矿地表下沉曲线的分形维数是1．07。在岩层移动这个系统当中，既含有已知的又含有未知的或非确定的信息，可以作为一个灰色系统来研究。岩层控制系统的状态、结构和边界条件难以精确描述，属本征性灰色系统。文章针对东林煤矿地表下沉曲线非线性较弱的性质，提出用一种基于GM(1，1)的渐近预测模型对东林煤矿42个月的地表下沉量时间序列进行探讨。结果表明，这种模型对急倾斜层开采地表沉陷的预测是一种行之有效的方法。通过对其他工程实例的应用分析，进一步证明这种渐近的灰色预测方法具有相对较高的精度，是一种比较实用的地表沉陷预测方法，具有广泛的工程实用空间。     

晋城西区3#煤层带压开采研究

在阐述晋城西区奥灰水赋存状态及水文地质条件的基础上,通过对地下水流场,隔水层厚度的变化规律及突水系数数等因素的分析论证,采用数理统计方法对矿区水文地质条件进行了定量论述,分带及提出了晋城西区3#煤层带压开采中防治水的重点。     

山区急倾斜煤层开采上覆岩层弯曲挠度预计

为了研究山区急倾斜煤层开采上覆岩层的弯曲变形规律,建立了上覆岩层弯曲变形的力学模型,运用弹性力学中的薄板弯曲理论,推导了上覆岩层弯曲挠度的预计公式,利用此公式对上覆岩层的弯曲挠度进行了计算。研究结果表明:(1)由于山区急倾斜煤层覆岩的线性荷载的作用,岩板的弯曲挠度曲线不再具有对称性,岩板弯曲挠度的最大值偏向于岩板倾斜的下山方向;(2)岩板弯曲挠度随着采深的增大而增大,岩板弯曲挠度最大值出现的位置逐渐由下山方向向采空区中点移动,但是最大挠度出现的位置不会越过采空区中点而位于倾斜岩板的上山方向;(3)岩板弯曲挠度随着山地倾角的增大而增大,岩板挠度最大值出现的位置距离采空区中点越来越远;(4)岩板弯曲挠度随着煤层倾角的增大而减小,岩板弯曲挠度最大值出现的位置距离采空区中点越来越远。     

高水压作用下煤层底板隔水关键层弹性力学解

针对高承压水作用下的底板隔水关键层的隔水能力问题,将隔水关键层简化为固支梁,分别采用弹性力学中的应力函数法和半逆解法求取应力以及位移。并将2种计算结果与FLAC^3D模拟结果进行对比验证。研究结果表明,应力函数法得到的应力及位移与FLAC^3D模拟计算结果更加贴切,建议关键层固定梁弹性力学分析方法首采用应力函数法。研究成果可为采场底板突水的预测预报提供理论支撑。     

急倾斜多煤层开采岩层移动及地表变形数值模拟研究

急倾斜煤层开采后岩层移动及地表沉陷规律较为复杂,而且多煤层开采诱发重复采动会加剧地表变形,但是目前急倾斜多煤层开采岩层移动规律和地表变形特征的研究并不充分,深入研究急倾斜多煤层开采引起的岩层移动及地表变形规律,对煤矿安全生产和地表建筑物稳定性评价具有重要意义。以淮南矿区八里塘东三采区为研究背景,采用3DEC数值模拟软件对急倾斜多煤层深部开采岩层移动及地表变形进行了数值计算分析,得到了急倾斜多煤层开采覆岩移动规律及地表变形特征。计算结果发现：急倾斜煤层开采岩层移动形式可分为顶板岩层的压弯变形、沿弱面的滑移运动以及覆岩直接垮落;急倾斜煤层开采之后,采空区深部岩体运动趋势缓于较上部岩体运动,覆岩主要变形位置在采空区中部,变形方向沿煤层顶板法线方向指向采空区;急倾斜多煤层开采会导致地表松散层变形剧烈,地表下沉曲线及地表倾斜曲线呈现明显的非对称性,且煤层顶板侧地表变形影响范围大于煤层底板侧地表影响范围。根据计算结果,该区域开采后地表最大位移量可达40.625m,地面下沉曲线中没有平底部分,只存在单一最大下沉点,最大下沉点南侧最大倾斜值1.26m/m,北侧最大倾斜值为-0.74m/m,地表倾斜变形...     

缓倾斜煤层提高开采上限研究

研究开采上限对煤矿开采具有十分重要的意义,它可以最大程度地开采压滞的煤炭资源,缓解当前大部分煤矿采掘接替紧张的局面。以田庄矿N2601工作面为例,根据已有水文地质资料以及邻近矿井资料,分析了开采区充水条件及底部含水层的赋水特性;采用数值模拟方法,根据上覆岩层的塑性应变情况,分析了冒落带与导水裂隙带的高度范围,最后综合数值模拟结果与“三下”开采规程的要求确定了该矿的开采上限。     

小波分析在急倾斜煤层开采沉陷监测数据分析中的应用

本文针对急倾斜煤层开采沉陷地面监测工作的实际,针对监测数据分析中噪声太大,较难发现和提取微小沉降变形信息的现状,提出采用小波分析处理变形监测数据的方法,建立了开采沉陷变形模型。以某急倾斜煤层开采沉陷的监测实例,采用matlab小波分析实现了监测数据的处理,对开采沉陷区的发展趋势进行预测,为沉陷区地质灾害的评估和预测及沉陷区土地的规划利用奠定了坚实的基础。     

急倾斜煤层开采地表塌陷坑形成机理与安全矿柱尺寸研究

地表塌陷坑和台阶状塌陷盆地是急倾斜煤层开采地表移动的主要形式.本文从力学原理出发,对急倾斜煤层开采地表出现塌陷坑的机理、决定因素进行了研究,当煤层倾角大于55.时,冒落岩石下滑形成上部自由空间,这是产生地表塌陷坑的先决条件.利用极限平衡条件,获得了避免地表出现塌陷坑的矿柱安全留设尺寸及其稳定性系数表达武.当落入塌陷坑中的岩石和表土不足以支撑其它岩层时,地表塌陷坑的渐近破坏将可能导致地面出现台阶状塌陷盆地.研究结果表明,该方法可以用于指导生产实践中相关问题的解决.     

急倾斜多煤层勘查区煤层层位测井曲线对比研究

急倾斜地层,特别是多煤层的急倾斜地层勘查区,由于地层倾角的变化较大,单纯依靠钻孔取心进行煤层层位对比或利用地震时间剖面同相轴进行煤层层位追踪,效果均不理想。以新疆尼勒克煤田胡吉尔台勘查区为例,在钻探施工方法各异的情况下,通过对各种勘探方法的比较,最终选择误差影响因素较小的自然伽马测井曲线进行煤层层位对比,并找出了该区煤单层、煤层组合及煤岩层组合等自然伽马测井曲线响应特征,如11煤的＂上凹下峰＂形态,7煤层与9煤层的＂手套＂形态,16、17、18煤的尖峰与直立组合形态等。根据上述标志层的典型响应特征,采用先走向后倾向的原则,对全区进行煤岩层对比,揭示了该勘查区煤层的分岔、合并、冲刷、沉缺、煤层厚度等变化规律,取得了良好的对比效果。     

倾斜煤层底板破坏特征的微震监测

带压开采是承压水上采煤的主要方法,底板采动破坏深度的确定是实现带压开采的关键和前提。针对底板采动破坏深度现场测量方法的局限性,特别是倾斜煤层（煤层倾角在25°～45°之间）底板采动破坏深度的现场测量。以桃园煤矿1066工作面为例,利用高精度微震监测技术,对承压水上倾斜煤层底板的采动破坏特征进行了连续的、动态监测。监测结果表明：（1）工作面运输巷（下顺槽）附近的底板比工作面回风巷（上顺槽）附近的底板破坏深度更深,破坏范围更大;（2）倾斜煤层工作面底板破坏形态整体呈现为一个下大上小的非对称形态。根据微震监测结果,确定了1066工作面回风巷和运输巷附近底板的最大破坏深度,划分了倾斜煤层工作面底板突水危险区域。将微震监测的倾斜煤层底板破坏深度与经验公式计算的底板破坏深度进行了对比,指出了经验公式存在的不足     

受煤层底板承压水威胁的煤层开采安全性分析

从分析煤层底板的裂隙分布出发,建立裂隙岩体的渗流模型,然后应用该模型分析得到的渗流场,采用考虑渗流软化效应的弹塑性有限元方法,分析了煤层开采过程中煤层底板破坏状态,为受煤层安全开采的提供了依据.     

基于“五图-双系数法”的带压开采煤层底板突水危险性评价

在概述五图-双系数法基本原理的基础上,对山东泰安煤矿最下部带压开采的13号煤层进行了突水危险性评价。评价以"带压系数"为主要评价指标,结合"突水系数",并配合"三级判别",进行带压等级分区,评价结果显示:13号煤层带压开采区底板突水危险性主要划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级区,其中以Ⅱ、Ⅲ级区范围较大,Ⅰ级区仅分布在断层周围。说明13号煤层带压开采区底板突水危险性较小,安全性较高,但在带压区开采13号煤层时应加强断层或隐伏构造探查与防治。