高承压水体上开采煤层底板潜在突水区动态演化数值模拟
GF-1与TM影像对高潜水位矿区地表监测的比较分析
GF-1与TM影像对高潜水位矿区地表监测的比较分析∗肖武;李素萃;徐建飞;吕雪娇;王铮【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2016(042)006【摘要】高潜水位矿区会因煤炭资源的开采使大量优质耕地沦为积水区，对矿区的粮食安全和生态经济安全造成严重影响，为了有效降低耕地的损失率和改善矿区的生态环境，以山东济宁东滩矿为例，采用具有高空间和时间分辨率特点的高分一号卫星(GF-1)与 TM影像的地表监测结果进行比较，验证 GF-1对矿区地表监测的适用性.GF-1数据具有更高的时间分辨率，可作为矿区地表监测的重要数据源，有助于矿区生态环境和景观格局的动态监测，从而更好的建设生态、绿色和安全的矿区环境.【总页数】7页(P119-125)【作者】肖武;李素萃;徐建飞;吕雪娇;王铮【作者单位】中国矿业大学北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京市海淀区，100083;中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京市海淀区，100083;中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京市海淀区，100083;中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京市海淀区，100083;中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京市海淀区，100083【正文语种】中文【相关文献】1.平原高潜水位矿区地表沉陷特征及回填搬迁效益分析 [J], 崔保锋2.采煤驱动下高潜水位矿区地表水时空特征变化研究:以大屯矿区为例 [J], 贾斐斐;丁忠义;毛梦祺;王慧3.高潜水位煤矿区地表沉陷信息提取方法研究 [J], 李新举; 周晶晶4.高潜水位矿区挖深垫浅填土沉降监测分析 [J], 张敏;刘辉;朱晓峻;刘朝发5.高潜水位矿区地表拉张裂隙区土壤特征研究 [J], 范廷玉;钟建;王顺;王兴明;张燕海因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年东欢坨矿底板突水危险性评价及涌水量预测》范文
《东欢坨矿底板突水危险性评价及涌水量预测》篇一一、引言随着矿产资源的不断开发利用，矿井安全问题日益突出。
其中，底板突水是矿井灾害中常见且危害性较大的一种。
东欢坨矿作为重要的矿产资源开采地，其底板突水问题关系到矿工生命安全和矿井的正常运行。
因此，对东欢坨矿底板突水危险性进行评价及涌水量预测显得尤为重要。
本文旨在通过对东欢坨矿的地质条件、水文地质条件等进行分析，评估其底板突水的危险性，并预测涌水量，为矿井的安全生产提供科学依据。
二、东欢坨矿地质及水文地质条件概述东欢坨矿位于某地质构造带上，地质条件复杂。
矿区内地层主要由煤系地层和围岩地层组成，其中煤系地层是主要的开采对象。
水文地质条件方面，矿区地下水主要为孔隙水和裂隙水，且与周边水体存在水力联系。
这些因素均可能对矿井底板突水产生影响。
三、底板突水危险性评价1. 评价方法底板突水危险性评价主要采用地质分析法、数值模拟法等方法。
本文结合东欢坨矿的实际情况，综合运用了地质分析法与数值模拟法进行评价。
2. 评价过程（1）通过地质勘查，了解矿区地质构造、煤层分布、底板岩性等基本情况；（2）分析底板岩体的物理力学性质，如抗拉强度、抗剪强度等；（3）结合水文地质资料，分析地下水活动对底板的影响；（4）运用数值模拟软件，建立数学模型，对底板突水的可能性及危害程度进行模拟预测。
3. 评价结果根据评价结果，东欢坨矿底板突水危险性较高，主要存在于某些特定区域。
在开采过程中需密切关注这些区域的底板状况，采取有效的防治措施。
四、涌水量预测1. 预测方法涌水量预测主要采用水文地质法、物理模拟法、数值模拟法等方法。
本文采用数值模拟法进行涌水量预测。
2. 预测过程（1）建立数学模型，输入相关水文地质参数；（2）运用数值模拟软件，对矿井涌水量进行模拟预测；（3）结合实际情况，对模拟结果进行验证和修正。
3. 预测结果根据预测结果，东欢坨矿的涌水量在一定范围内波动。
在开采过程中，需密切关注涌水量的变化，及时采取措施，确保矿井安全。
深部承压水上含隐伏构造煤层底板渗流路径扩展规律
深部承压水上含隐伏构造煤层底板渗流路径扩展规律赵家巍;周宏伟;薛东杰;苏腾;邓慧琳;杨洪增【摘要】针对邯邢矿区矿井开采深度逐渐加深与采动影响下隐伏构造活化而导致底板奥灰层突水威胁日益加重的问题,研究大采深、高水压条件下含不同隐伏构造类型底板高承压水的始渗条件和渗流路径扩展规律,以确定矿井底板突水条件及重点治理区域.从开采扰动、隐伏构造、承压水共同作用角度分析,根据典型突水矿井地质条件及突水原因分析,建立了含隐伏导含水构造的概化力学模型,通过断裂力学理论得出了含水裂隙的起裂条件、抗渗透强度及由主应力表达的裂隙扩展判据,应用弹性力学边界荷载在半无限板内传播的经典求解方法推导得出了采动应力与承压水压力耦合作用下含隐伏构造煤层底板的垂直应力、水平应力和剪切应力表达式,在所得应力分量基础上通过应力张量的不变量求解应力状态方程得到含水裂隙扩展判据中的主应力表达式,以邯邢矿区典型突水矿区地质与开采参数为例进行算例分析,通过编制Matlab计算程序计算得出底板裂隙的扩展路径.进而采用可模拟岩石破裂声发射且裂隙扩展可视化效果较好的RFPA数值软件进行验证分析,再现了底板渗流路径演化过程.理论计算与数值分析结果表明:隐伏构造的局部应力扰动作用影响了渗流路径的扩展方向,使3种类型底板分别呈现出不同的渗流路径,对于完整型底板,渗流裂隙由奥灰承压水层顶界面至采空区两侧边界呈“正八字”形向采空区扩展;对于隐伏陷落柱型底板,渗流裂隙沿陷落柱顶界面呈“倒八字”形向上发散式扩,至底板28 m深度时与采动裂隙贯通而停止扩展,其延线分别指向采空区两侧边界展;而对于隐伏断层型底板,渗流裂隙则沿断层延线的反向扩展,至底板30 m深度时与采动裂隙贯通而停止扩展,其延线指向工作面后方,在底板含水裂隙自下而上与底板采动裂隙自上而下联合扩展作用下最终贯通形成底板奥灰水至采煤工作面的渗流通道.基于理论计算和数值模拟得出的底板承压水渗流路径扩展规律,在实际工程中可结合微震监测技术来实时动态捕捉煤层底板隐伏导含水构造活化的前兆信息,进而实现底板突水路径的预测预报和快速重点区域治理.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2019(044)006【总页数】10页(P1836-1845)【关键词】大采深;奥灰承压水;隐伏构造;裂隙扩展;渗流路径【作者】赵家巍;周宏伟;薛东杰;苏腾;邓慧琳;杨洪增【作者单位】中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083;煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;冀中能源集团有限责任公司,河北邢台054000【正文语种】中文【中图分类】TD745矿井突水灾害一直是威胁和困扰我国煤矿安全生产的突出问题，近些年来华北地区多数煤矿正在逐步进入深部开采，主采煤层与下部奥灰组含水层的间距不断缩减，底板突水威胁日趋严重。
大采深高承压水条件下煤层底板突水问题及解决对策
大采深高承压水条件下煤层底板突水问题及解决对策
田志伟;任素雅;林云;邵敬民;潘国营
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2024(36)2
【摘要】在当前煤矿普遍面临大采深、底板高承压水、高地应力等采掘条件下,正确评价煤层底板承压水突水危险是做好防治水工作的基础。
以河南省受底板灰岩承压水突水威胁的大水矿井为例,就底板破坏深度计算、突水系数计算及临界值、脆弱性指数法、不同水文地质单元的“双层水位”效应等问题进行了剖析。
分析表明:在大采深和高地应力开采条件下,底板破坏深度较现有用经验公式计算得到的值偏大,一些矿井突水系数虽小于全国临界值,但回采过程中却发生了突水,脆弱性指数法有待于规范化。
此外,井田范围内水文地质条件存在着时空变化,甚至会出现“双层水位”等现象。
鉴于此,提出了建立大采深和高地应力开采条件下的底板破坏深度计算模型、确定矿区或矿井范围的临界突水系数值、规范脆弱性指数评价方法、查明水文地质条件的时空变化和不同单元的水动力参数、制定同各单元水文地质条件相适应的防治水措施等各项对策。
【总页数】5页(P43-47)
【作者】田志伟;任素雅;林云;邵敬民;潘国营
【作者单位】中国平煤神马集团;河南理工大学资源环境学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD745
【相关文献】
1.承压水沿煤层底板递进导升突水机理的物理法研究
2.矿井巷道钻孔注浆治理煤层底板突水实录--以治理新安石寺煤矿煤层底板突水为例
3.承压水作用下的煤层底板突水破坏预测研究
4.承压水上含断层煤层开采底板突水规律研究
5.承压水体上煤层底板下位隐伏断层采动突水机制研究
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汾源煤业5号煤底板突水危险性评价
煤炭与化工Coal and Chemical Industry第43卷第12期2020年12月Vol.43 No. 12Dec. 2020地测与水害防治汾源煤业5号煤底板突水危险性评价王济德(霍州煤电集团汾源煤业有限公司，山西忻州035107)摘 要：汾源煤业5号煤受奥灰水影响较大，为实现安全回采，对5号煤底板突水危险性进 行评价，详细阐述了突水的影响因素，同时在底板施工钻孔，对底板阻水性能进行测试。
结果表明，底板存在破碎带，并且工作面回采后底板破坏深度和承压水导升带的高度超过了底板隔水层的高度，存在突水危险。
通过留设防水煤柱、底板注浆改造等防止底板突水的措施，实现了首采面的安全回采。
关键词：奥灰水；阻水性能；隔水层；破坏深度中图分类号：TD74文献标识码：B 文章编号：2095-5979 ( 2020 ) 12-0064-03Evaluation of the floor water burst risk of No.5coal seam in Fenyuan Coal IndustryWang Jide(Huozhou Coal and Power Group Fenyuan, Coal Industry Corporation Ltd., Xinzhou 035107, China )Abstract : No.5 coal of Fenyuan Coal Industry is affected by limestone water, in order to achieve safe recovery mining, therisk of floor water breakout of No.5 coal seam was evaluated, and the influencing factors of water breakout were elaborated,meanwhile, holes were constructed in the floor to test the water blocking performance. The results showed that there werebroken zones in the bottom slab, and the depth of damage of the bottom slab and the height of the pressurized water conduction zone exceeded the height of the water barrier after the recovery mining, so there was a risk of water breakout.Measures like retaining coal pillar, grouting reconstruction of floor were taken to prevent water burst, the safe recovery of thefirst mining iace was realized.Key words : limestone water; water barrier performance ; water barrier ; damage depth1概况霍州煤电集团汾源煤业位于山西省忻州市静乐县，紧邻该矿的大远矿在2号煤的开采中曾发生过 2次奥灰突水事故，突水量均大于300 m 3/h 0对比 两矿的地质条件，汾源矿5号煤的开采存在一定的风险，须对底板进行突水评价。
高承压水上采煤底板突水通道形成的监测与数值模拟
1
引
言
工作，逐步形成了一系列关于底板隔水层在采动条 件下响应特征的规律性认识[6-7]。 2.1 应力场变化特征 应力是反映煤层底板发生破坏的重要指标，底 板破坏试验[8]表明：底板应力小于原始应力时钻孔 出现耗水，应力越小，钻孔耗水量越大，钻孔耗水 量峰值正好处于底板应力值谷底位置。从上述关系 可看出，在工作面回采过程中底板破坏深度与导水 性能，随底板应力的增大而减小；反之，随底板应 力的减小而增大。因此，可通过对不同深度的底板 应力状态进行分析，以反映采动条件下煤层底板发 生破坏的深度及程度。 2.2 孔隙水压力变化特征 理论研究[9]表明：煤层底板的采动破坏过程与 底板岩层中损伤裂隙的增长和孔隙率的演化有关。 同时，由于底板隔水层中渗透系数相对较小，在底 板变形破坏过程中所产生的孔隙水压力变化会有比 较长的消散过程，因此容易被观测到。离心模拟试 验[10-11]表明：煤层采动结束后，采空区上方土层中 的孔隙水压力有一个短暂的下降过程，甚至出现负 压值，随着顶板变形的发展，逐步回升；位于煤柱 上方中部和底部的孔隙水在开采初期表现为正的超 静孔隙水压力，随着拉伸变形出现负值，当达到峰 值后，随时间的推移而逐渐消散。 2.3 地球物理场特征 电阻率是岩石的基本物理属性之一，表征岩石 的导电性能。刘树才等[12]的研究表明：在高地应力 作用下，岩层原生裂隙被压密，固体颗粒接触面积 加大，按照欧姆定理其电阻率值减小；当应力超过 岩体本身强度时，岩体产生破裂，固体颗粒接触面 积减小，电阻率值升高；同时，当岩石破裂并渗水 时，导致破裂带内电阻率降低。因此，可通过开采 前的电法背景测试与开采期间的连续监测进行对比 来分析底板破坏规律。
第 31 卷 第 8 期 2012 年 8 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
水体下复合顶板厚煤层综放安全开采关键技术及应用
相似模拟破断裂隙分布规律
覆岩裂隙密度分布规律
孔隙度和应力分布及其演化
2015-1-5
裂隙宽度与裂隙比例关系
结合四维探测结果以及相似模拟试验等方法，得到裂隙宽度 与裂隙比例关系。
2015-1-5
裂隙发育与钻孔深度关系
结合四维探测结果以及相似模拟试验等方法，得到裂隙动态 发育状况与钻孔深度关系。
七星台新区
S1202
A10
S1202
矿35KV2#回 2#双
线杆
154屯变 -屯
6#
小
C30
国道
3号 双线 杆）
154 屯变
S1203
KC3 KC4
莲村永鑫砖厂
河
35K V
屯安 452 线路 （0
-屯 矿
35K V1# 回
2#双
C25
铁合金小厂
线杆
4024000
5#
S1202
C20
S1202
莲村建军建材厂
主要观测站情况
观测点埋深情况
地表裂缝示意图
2010 年12 月 21 日开始至 2012 年 7 月4 日两年时间内，分别对走向观测线和倾 向观测线进行了15次的观测，获取了相 对较完善的地表移动变形观测数据，为 地表移动变形规律的分析和地表移动变 形参数的获取提供了必要的数据保障。
2015-1-5
模拟观测过程
利用数字全景钻孔彩色电视观测系统、双端封堵压水侧漏系统、钻孔 轨迹测量仪系统，不仅能够准确把握覆岩破坏高度，而且可以对采动覆岩 的裂隙产状、裂隙宽度等参数进行探测并定量化的数字化处理，且能够提 供裂隙参数的计算、统计与分析。
开采层
S1202 回风顺槽 S1202 进风顺槽
【国家自然科学基金】_采动底板_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
科研热词 推荐指数 数值模拟 2 底板突水 2 高瓦斯 1 高承压水 1 预警保障 1 预测探查 1 防治技术 1 采动裂隙 1 采动破坏 1 采动底板变形 1 采动岩体 1 采动与突水 1 等效连续介质 1 突水机理 1 破坏深度 1 矿山压力 1 矿井物探 1 矿井水 1 石灰岩隔水层 1 直流电法 1 电液伺服 1 瓦斯运移 1 煤层群 1 煤层底板 1 流固耦合 1 流-固耦合 1 水压致裂 1 水体上 1 梁北煤矿 1 有效应力系数 1 断层效应 1 数值分析 1 强化抽采 1 底板采动导水破坏带深度 1 底板破坏深度 1 应力分布 1 实测 1 孔隙性 1 奥陶系 1 大采长综采面 1 地质采矿条件 1 地堑 1 回采巷道 1 回归模型 1 卸压瓦斯 1 动压巷道 1 加固支护 1 低透气性 1 下伏岩层 1 上行开采 1 上保护层 1 svm 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 1 1 1 1
53 flac 54 "54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79
基于COMSOL的煤层分段水力造穴卸压增透效果数值模拟研究
参数 煤体的杨氏模量
煤体泊松比 ห้องสมุดไป่ตู้骨架杨氏模量
吸附应变系数 煤层初始渗透率
甲烷动力粘度 Ｌａｎｇｍｕｉｒ体积常数 Ｌａｎｇｍｕｉｒ压力常数
煤体密度 抗压强度 抗拉强度 煤层厚度 煤层瓦斯压力 水平应力 垂直应力
数值 ２７１０ ０．２５ ９５２０ ０．０６ ２．５×１０－１７ １．８４×１０－５ ０．０３２ １．４６ １４３０ ５．６３７ ０．５１４ ６．８ ０．９ １９．２ １１．３９
本文通过对目前水力造穴钻孔及相邻钻孔瓦斯 抽采效果进行分析考察，研究了不同造穴半径和造 穴间距对造穴增透效果的影响作用及尺度，进一步 优化水力造穴工艺参数，从而为其他区域科学实施 本煤层钻孔分段水力造穴技术提供了理论依据。
１ 本煤层分段水力造穴模拟模型及参数
大造穴半径等造穴参数，进而增加钻孔围岩煤体采 动卸压影响范围，来实现钻孔围岩煤体增透的目的。 因此，研究本煤层钻孔及水力造穴围岩采动影响因 素及影响尺度是研究本煤层分段水力造穴煤层条件 适用性、煤层增透效果及技术参数优化的基础。钻 孔分段水力造穴增透技术施工示意如图 １所示。
如图 ５为不同造穴半径钻孔瓦斯抽采效果云图 （黑 线 范 围 内 为 有 效 卸 压 范 围，瓦 斯 压 力 小 于 ０．７４ＭＰａ）。可以 看 出，随 着 瓦 斯 抽 采 工 程 的 不 断 进行，抽采钻孔附近区域的煤层压力逐渐下降，在钻 孔附近形成 １个低压区域，即压降漏斗，受应力的影 响，煤层有效卸压范围呈椭圆分布。随着造穴孔半 径的增加，煤层卸压面积增大，渗透率增高，煤层的 瓦斯抽采效果越来越好。当造穴半径为 ０．２ｍ时，
图 ３为不同造穴半径的洞穴周围应力分布图。
图 ３ 不同半径造穴孔周围应力分布
从图 ３看出，随着洞穴半径的增加，洞穴周围的 煤体卸压面积也不断变大。当洞穴半径为 ０．２ｍ 时，洞穴周围卸压区域范围仅有 １．５ｍ；而当洞穴半 径增 加 到 ０．７ｍ，洞 穴 周 围 卸 压 区 域 范 围 达 到 ４．０ｍ，在洞穴周围会出现一小段应力增高区域，但 随着洞穴半径的增加，这种应力集中现象会不断减 弱。当洞穴半径为 ０．２ｍ时，中线上应力最大值为 ９．１ＭＰａ，应 力 集 中 系 数 为 １．１；当 洞 穴 半 径 为 ０．５ｍ时，洞穴中线上应力最大值为 ８．４ＭＰａ，应力 集中系数为 １．０５；当洞穴半径为 ０．７ｍ 时，洞穴中 线上应力最大值为 ７．９ＭＰａ，小于洞穴未影响区域 煤层应力。由此可以看出，从煤层卸压范围到控制 煤层应力集中，增加洞穴半径都会有很好的效果。
评价煤层顶板涌(突)水条件的“三图双预测法”
评价煤层顶板涌（突）水条件的“三图-双预测法”摘要：针对我国煤矿日益严重的顶板涌（突）水问题，提出了解决煤层顶板涌（突）水条件定量评价的“三图-双预测法”，并在开滦荆各庄矿和东欢坨矿得到成功的应用.在对荆各庄矿煤9顶板直接充水含水层的富水性和开采顶板冒落的安全性进行分区研究的基础上，运用多源地学信息复合叠加原理，提出了煤9顶板冒落涌（突）水条件综合分区的划分方案.最后运用国际先进的VisualModflow专业软件对即将回采的2099，2393两工作面的工程涌水量和顶板直接充水含水层的采前预疏放方案进行了动态预测.关键词：“三图-双预测法”；顶板涌（突）水条件；工程涌水量预测；多源地学信息复合分类号：TD742文献标识码：A文章编号：0253-9993(2000)01-0060-06“Threemaps-twopredictions”methodtoevaluate waterburstingcoditionsonroofcoalWUQiang,HUANGXiao-ling,DONGDong-lin(BeijingCampus,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing 100083,China)YINZuo-ru,LIJian-min,HONGYi-qing,ZHANGHou-jun (KailuanMiningBureau,Tangshan063018，China)Abstract：Inthelightofmoreandmoreseriouswaterburstingproblemsonroofofcoallayer s,anewmethodwhichiscalledas“threemaps-twopredictions”isputforwardfir stly.Themethodhasbeensuccessfullyappliedtosolvetheroofwaterburstingpr oblemsatJinggezhuangandDonghuantuoCoalMineinKailuan.Onbasisofdivisi onresearchsforaquiferwater-enrichmentandinbreakinsafetyofcoalseamNo. 9inJinggezhuangCoalMine,thefinalcomprehensivedivisionprogramofwater burstingconditionsispresentedthroughoverlappingofmultiplesourcegeo-inf ormation.Finally,bothwaterburstinginflowsofminingfaces2099and2393and beforehanddewateringprogramforthewater-fillingaquiferarepredictedbyuti lizingadvancedprofessionalsoftwareVisualModflow.Keywords：“theremaps-twopredictions”;waterburstingconditionincoalroof;prediction ofengineeringinflow;overlappingofmultiplesourcegeo-information▲煤层底板突水问题一直是困扰华北型煤田煤炭工业可持续性发展的主要水患，其顶板水问题可用留设有效防水煤柱措施加以解决.但是，随着矿山开采深度逐渐加大和下组煤开采，顶板冒落沟通上覆含水层而导致顶板涌(突)水灾害发生或恶化工作面生产环境的实例日益增多，例如开滦矿务局目前近一半的生产矿井遭受顶板水害的严重威胁.以荆各庄矿为例，该矿自1979年正式投产以来，共发生了3次大的突水事故，均为煤9顶板突水，突水水源是煤9上覆的煤5顶板砂岩裂隙含水层，其最大突水量高达44m3/min，造成工作面整体被淹，生产被迫终止.另外，根据目前矿井涌水量实测资料统计，荆各庄矿煤5顶板砂岩裂隙水占矿井总涌水量的50%左右，即将开采的2099和2393工作面正位于断层带附近，故上覆充水含水层对矿井安全生产威胁很大.因此，如何解决煤9回采的顶板涌(突)水条件定量评价问题，对扭转荆各庄矿目前煤炭生产的被动局面具有极其重要的理论指导意义和实用价值.笔者根据多年工作实践，提出了解决煤层[换行]顶板涌(突)水灾害定量评价的“三图-双预测法”，即顶板直接充水含水层的富水性分区图、顶板冒落安全性分区图、顶板涌(突)水条件综合分区图及回采工作面整体和分段工程涌水量预测、顶板直接充水含水层采前预疏放方案预测.其中涌(突)水条件综合分区图由富水性和冒落安全性分区图复合叠加而成.1矿井水文地质背景根据对荆各庄矿井水文地质条件的系统综合分析认为，与煤9顶板突水关系密切的主要充水含水层为煤5顶板砂岩裂隙含水层和第四系底部卵砾石孔隙含水层，它们分别是煤9顶板突水的直接和间接充水含水层，在两含水层之间存在一粉粘土弱透水层.荆各庄井田东部和东南部以F1～F3断层组为界，其余部分以隐伏露头为界.由于第四系底部卵砾石含水层覆盖于整个井田之上，因此该含水层的边界条件属于二类流量边界；煤5顶板砂岩裂隙含水层四周均为隔水边界，在垂向上通过窄条状隐伏露头内边界接受上部含水层补给；底卵底部粘土层为一弱透水层，它的外边界均作为隔水边界，该层在矿区东南部不发育，致使底卵含水层几乎与基岩含水层直接接触，而在西北部发育较厚，底卵含水层与砂岩裂隙含水层的水力联系较弱.2煤9顶板充水含水层富水性分区研究针对矿井水文地质条件的复杂多变性、各种勘探资料在地域上的局限性和在观测精度上的不真实性，笔者运用多源地学信息复合叠加原理［1］，尽可能多地挖掘了荆各庄矿自建矿以来的所有勘探资料，对各种水文地质物理场的地学信息进行了系统综合叠加处理，信息源之间相互对比印证，取得了很好的效果.2.1第四系底部卵砾石孔隙含水层本含水层为煤9顶板突水的间接充水水源，根据现有资料对含水层厚度和渗流场特征进行了分析.(1)含水层厚度本充水含水层位于冲积层下部，厚度随整个冲积层的沉积厚度变化而变化，具有北薄南厚的特点，大、小极值分别为1.12和53.10m，茅草营以北不足10m，向南最厚达53.10m.(2)渗流场特征根据底卵含水层抽水试验结果可知，其渗透系数由南向北逐渐增大，在井田南部大约为4m/d，而在井田北部可达32m/d，说明该含水层北部渗透性大于南部；含水层单位涌水量为0.93～2.25L/(s.m)，由西向东逐渐增大.综上可知，底卵含水层北部渗透性较好，南部却较差，而富水性从西向东逐渐增强，在东南部达到最佳.2.2煤5顶板砂岩裂隙充水含水层通过对该充水含水层的岩性岩相变化、构造场、水化学场、抽水试验场、突水事件渗流场和钻孔冲洗液消耗量变化等6个方面地学信息的综合分析，提出了煤5顶板砂岩含水层富水性分区的划分方案.(1)岩性岩相变化特征在分析岩性岩相变化时，主要考虑了充水含水层厚度和脆性岩（以砂岩、粉砂岩为主）、塑性岩（以泥、页岩为主）所占的比例.该含水层中间厚、两边薄，在向斜轴附近较厚，大约为170m.从轴线向东西两侧逐渐变薄，西部坡度较大，厚度变化明显，在边缘地带为30m左右，东部坡度较小，厚度变化缓慢，在荆1和湾水3号钻孔附近略有波状起伏，在东部边缘大约也为30m.煤5顶板砂岩裂隙含水层的厚度变化趋势与整个盆状向斜相符.煤5顶板砂岩裂隙含水层主要由砂岩、粉砂岩和页岩组成，脆性岩厚度远大于塑性岩，其厚度为2.65～185.1m，平均为80.81m；而塑性岩厚度为0.025～66.07m，平均12.73m.脆性岩与塑性岩比值变化较大，荆26孔最小，为0.42，荆27孔最大，为152.03，在轴线以东，比值相对较小，一般为0.42～30，而在轴线西部，比值较大，多为30～150.(2)构造场特征荆各庄矿地质构造以断裂为主，褶曲不发育.落差大于3～5m的断层共有50多条，走向主要为NEE向，其次为NW向，近似呈直角.因受来自南西和北西2个方向挤压力的作用，井田内节理裂隙以NEE向最为发育，其次为NNW（NNE）和NW向.在井田中部，地层产状平缓，节理面较陡，大部分在70°以上，有的甚至直立，而在边部，节理产状较缓.(3)水化学场特征根据钻孔水样六大常规离子的水质分析结果，井田东部水化学特征具有明显的一致性，故可划分为一个独立的水流系统.井田西部各钻孔的阴阳离子含量有所不同，这需要结合其它物理场信息进一步细化.(4)抽水试验场特征荆各庄矿煤5顶板砂岩含水层的单孔抽水试验资料显示，含水层的单位涌水量为0.206～1.942L/(s.m)，平均0.974L/(s.m)，渗透系数为1.586～8.945m/d，平均4.617m/d.二者的变化趋势为：单位涌水量由西向东逐渐变大，在湾水1号孔处达到最大，为 1.942L/(s[换行].m)，表明含水层西部富水性差，东部富水性强，且由西向东均匀增大.含水层的渗透系数在湾37号孔最大，为8.945m/d，其变化趋势与单位涌水量相同，由西向东逐渐增大，说明东部渗透性强于西部.但单位涌水量的最大点与渗透系数最大点却不重合，说明富水性最强的地段，其渗透性不一定最好，因此，仅据渗透系数不能说明含水层的出水能力.一个渗透系数较大的含水层，如果其厚度非常小，它的出水能力也是有限的.虽然湾37孔处渗透系数很大，但含水层的厚度较小，约为30m，因而它的富水性不是最强.(5)突水事件渗流场特征根据对1096和1093工作面两次突水全过程资料的系统分析认为，荆各庄井田东部富水性明显强于西部，并且在整个突水过程中，沿主渗透方向观测孔的水位变化幅度最大.这与前面各物理场分析结论相符.(6)冲洗液消耗量变化特征对所有勘探钻孔柱状图的分析表明，几乎所有钻孔通过本层时均有冲洗液消耗，消耗量大于5m3/h的钻孔占总数的58%，而且漏水严重的钻孔均分布在井田东部，这说明井田东部裂隙较为发育，其富水性较好.另外在井田西南的向斜轴附近，冲洗液消耗量也相当大，呈纺锤型，冲洗液消耗量大于15m3/h，说明此区富水性也较好.综合上述各物理场的水文地质特征，经过多源地学信息相互验证，复合叠加，确定了该充水含水层富水性分区的划分方案（见图1）.整个井田共分为5个区，富水性由强到弱依次为A，B，C，D，E.A区内又以FE9断层为界分为两个区，A-1区的富水性强于A-2区.图1煤5顶板砂岩裂隙充水含水层富水性分区Fig.1Water-richdivisionmapforsandstoneaquiferoncoalseamNo.53煤9开采顶板冒落安全性分区研究按照“上三带”理论，导水裂隙带发育高度是煤层开采顶板涌(突)水灾害发生的基础.目前我国大多数煤矿区均采用《矿井水文地质规程》的经验公式计算导水裂隙带发育高度［2］.但由于这些经验公式在考虑覆岩段的地层岩性组合和空间分布位置等方面较粗糙，实际应用误差较大.为此，笔者从覆岩段岩性岩相的变化入手，在系统查阅整理了144个勘探钻孔柱状图的基础上，对采用经验公式计算的导水裂隙带发育高度进行了合理的岩性岩相变化校正，效果较好.3.1煤9至煤5之间的覆岩段岩性岩相变化分析煤9与上覆煤5顶板砂岩裂隙含水层之间仅存在7.52～76.44m的覆岩段，主要以粉砂岩、砂岩和粘土岩为主，呈中间厚、两边薄的趋势，最厚处分布在荆21、荆19和湾39号钻孔附近，厚度大于70m，向两侧逐渐变薄，东部变化较缓，西部变化较快，到达边缘处为20m 左右.覆岩段中塑性岩大部分位于煤9顶板或与砂岩互层.由于塑性岩厚度较小，在煤9顶板发生冒落时，位于煤9顶的塑性岩基本处于冒落带，起不到隔水作用.与砂岩互层的塑性岩石虽然有一定的隔水作用，但因厚度有限，其隔水作用不会太大.3.2导水裂隙带发育高度的计算在开滦矿区，所采煤层均为缓倾斜煤层（0～35°），上覆岩石为砂岩、粉砂岩和泥岩等中硬型岩石，因而根据《矿井水文地质规程》采用如下计算公式，即式中，Hl为导水裂隙带高度；Mi为煤层累计厚度；n为开采分层数.3.3煤9顶板开采冒落安全性分区若导水裂隙带发育高度小于煤9至煤5之间覆岩段厚度，则顶板冒落时，煤5顶板裂隙水一般不会泄入巷道；反之，则会发生涌(突)水灾害.因此，将覆岩段厚度减去导水裂隙带发育高度，即可确定冒落[换行]安全区与非安全区的界限.但由于影响导水裂隙带发育高度的因素很多，除采厚外，开采方法、覆岩段岩性岩相变化及地质构造等均是其控制因素.因此综合考虑多方因素，确定了煤9顶板冒落安全性分区方案（见图2）.图2煤9开采顶板冒落安全性分区Fig.2DivisionmapofcavinginsafetyforminingcoalseamNo.9整个井田分为A，B，C，D，E5个区域.最安全的区域是A区，该区导水裂隙带发育高度小于覆岩段厚度，E区最危险，其导水裂隙带高度远大于覆岩厚度.4煤9开采顶板涌(突)水条件综合分区研究开采深部煤层导致顶板涌(突)水灾害发生，其充分必要条件是煤层回采形成的导水裂隙带沟通了上覆充水含水层,且直接充水含水层在回采工作面对应位置的富水性较强.根据上述煤9开采顶板冒落安全性分区和煤5顶板砂岩裂隙含水层富水性分区的研究成果，笔者复合叠加两个分区所有地学信息，提出了煤9开采顶板涌(突)水条件定量评价的综合分区划分方案（见图3）.整个井田以向斜轴为界，分为A和B两大区.其中A区突水危险性小，因为该区上覆充水含水层的富水性较差，即使煤层开采顶板冒落至上覆含水层，也不会诱发大的涌(突)水灾害；B区则突水危险性较大，因为该区上覆充水含水层的富水性较好，而且在该区范围内，大部分区域导水裂隙带发育高度均大于覆岩段厚度.A区可进一步细分为2个子区，B区可细分为4个子区，其突水危险性由小到大依次为A-1区→A-2区→B-1区→B-2区→B-3区→B-4区.图3煤9开采顶板冒落涌(突)水条件综合分区Fig.3Syntheticdivisionmapofcavinginwater- burstingconditionforminingcoalseamNo.95煤9回采工作面顶板工程涌(突)水量动态预测根据煤9顶板涌(突)水量预测的水文地质概念模型，应用国际上先进的VisualModflow专业软件系统建立了三维数值模拟模型［3］，并利用1393工作面突水资料进行了模型识别，其拟合结果见图4和图5.图4煤5顶板砂岩裂隙含水层第四时段观测孔水位与计算水位对比Fig.4Comparisonmapbetweenobservationlevel andcalculationleveloffourthtermin sandstoneaquiferoncoalseamNo.5图5煤5顶板砂岩裂隙含水层观测孔的水位拟合Fig.5Waterlevelfittingmapforobservation holesinsandstoneaquiferoncoalseamNo.5应用VisualModflow先进的ZoneBudget功能，根据相邻工作面周期来压规律，对即将回采的2099和2393工作面的工程涌水量进行了随工作面不断向前推进（以周期来压步距为单位）的动态预测.随2099工作面的推进，其涌水量变化不大，变化范围为 1.685～1.592m3/min （见图6(a）).2393工作面涌水量则随其推进逐渐增大，由1.125m3/min 增加到2.17m3/min（见图6(b)）.[换行]图6回采工作面工程涌水量动态变化曲线Fig.6Dynamicvariationcurvesofengineeringinflowsinminingface(a)2099回采工作面；(b)2393回采工作面6煤9顶板砂岩充水含水层采前预疏放渗流场预测上述2个回采工作面的顶板涌水量预测结果表明，其涌水量比较大.因此，从荆各庄矿目前工作面的排水能力和提高及排水效益角度考虑，笔者对煤9顶板砂岩裂隙充水含水层进行了回采前预先疏放的预测计算.在此基础上，对煤9回采的2099和2393两工作面又进行了涌水量的二次动态预测，结果其预测涌水量大幅度减少.这些结论为荆各庄矿最终制定合理的防治水决策方案提供了极其重要的科学依据.7结论与建议（1）“三图-双预测法”从对煤层顶板涌(突)水条件的定性综合分析，到回采工作面工程涌(突)水量和采前预疏放量的定量模拟预测，形成了一整套系统的研究思路和研究方法.（2）煤层回采导致的顶板涌(突)水灾害发生的根本原因，就是煤层回采形成的顶板导水裂隙带沟通了上覆直接充水含水层，并且含水层在回采工作面冒落范围对应的部位富水性较强.因此顶板涌(突)水条件分析不外乎包括两个方面内容：煤层回采顶板冒落安全性分析和顶板直接充水含水层富水性分析.（3）运用多源地学信息复合叠加原理，根据多个水文地质物理场的不同特征，相互对比验证，互相弥补不足，对充水含水层的富水性进行了系统综合分析.（4）尽管本文在顶板导水裂隙带发育高度计算上未能彻底摆脱沿用《矿井水文地质规程》经验公式的弊病，但通过对大量勘探钻孔柱状图岩性岩相变化特征的系统研究，对裂隙带发育高度计算结果进行了岩性校正，因而其计算结果相对比较符合实际.笔者建议在有条件的情况下，应该采用应力应变分层数值仿真模拟方法计算煤层顶板“上三带”的发育高度.（5）ZoneBudget是目前国际上通用专业软件系统VisualModflow 的一个独特功能，对预测精度要求较高的回采工作面的整体和分段工程涌水量的动态预测具有一定优势.■作者简介：武强(1959-)，男，教授，博士生导师.1991年在中国地质大学(北京)获得博士学位.主要从事矿井防治水、地质灾害和生态环境方面的研究工作.出版《华北型煤田矿井防治水决策系统》等专著3部，发表“GIS技术在预报煤层回采前方小构造的应用潜力”等论文60余篇. 作者单位：武强(中国矿业大学北京校区，北京100083)黄晓玲(中国矿业大学北京校区，北京100083)董东林(中国矿业大学北京校区，北京100083)殷作如(开滦矿务局，河北唐山063018)李建民(开滦矿务局，河北唐山063018)洪益清(开滦矿务局，河北唐山063018)张厚军(开滦矿务局，河北唐山063018)参考文献：［1］武强.华北型煤田矿井防治水决策系统［M］.北京：煤炭工业出版社，1995［2］赵全福主编.煤矿安全手册［M］.北京：煤炭工业出版社，1992 ［3］薛禹群.地下水动力学原理［M］.北京：地质出版社，1989。
基于COMSOL开发的煤矿承压水上开采数值模拟软件
基于COMSOL开发的煤矿承压水上开采数值模拟软件
李金峰;刘尚校
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2018(000)021
【摘要】煤矿水害预测及防治技术研究对煤矿安全生产具有重要意义.多物理场全耦合数值分析模拟软件COMSOL Multiphysics在矿井突水防治领域有着广泛的应用,本软件是基于COMSOL Multiphysics自带的APP开发器和JAVA语言设计开发的,在保留了COMSOL Multiphysics软件强大的耦合数值分析功能的同时,加入了煤矿承压水上开采数值仿真模拟分析所需的煤层条件、岩层条件以及承压水分布情况,用户可以根据煤矿开采实际情况,将煤层、岩层以及承压水赋存情况等参数方便快捷地输入软件中,每个人都可以在软件中轻松修改和设置参数,运行仿真分析,不再需要预先了解底层模型.
【总页数】2页(P16,22)
【作者】李金峰;刘尚校
【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590
【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD823.8
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5.基于COMSOL开发的煤矿承压水上开采安全评价数值模拟软件及其应用 [J], 李金峰;刘尚校
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水力压裂技术在防冲矿井中的应用与研究
水力压裂是指裂纹由于其内部液体压力的作用而 开裂并扩展的过程，由于应用领域的不同，有时也称 作 “水压 致裂 ”或 “水 力 劈 裂”。水力 压 裂 技 术 广 泛 应 用于石油、天然气或地热的开采及增产、放射性废物 的处置、地应力的测量等领域。水力压裂技术对煤矿 坚硬顶板的控制有着非常明显的效果，主要表现在压 裂和软化两个方面，从而削弱顶板的强度和整体性， 使采空区顶板能够分层分次垮落，缩短初次来压和周 期来压步距，达到减小或消除坚硬难垮顶板对工作面 回采危害的目的。红阳三矿 1208 工作面进入上部 7 号 煤层遗留煤柱时，应力程度较高，需采取一定的卸压 措施，降低其应力程度，保证安全生产，因此研究采 用水力压裂技术进行卸压。
Application and Research of Hydraulic Fracturing Technology in Anti-burst Mines
LIU Shuwen
(Coal Division, Liaoning Energy Industry Co., Ltd., Shenyang 110122, Liaoning, China)
工作面临空巷道紧邻 1206 工作面采空区，上方为已回
采 7 号煤层，层间距约 65 m，顶板完整性较差，启裂
压力按定向水压致裂计算。计算公式如下：
P1=1.3(滓1+Rt)，
(1)
式 (1) 中 ， P1 为 定 向 水 压 致 裂 所 需 启 动 压 力 估 算 值 ，
界系统组符 号序 号
岩石 名称
柱状 图
厚度/ 倾角/ m (毅)
岩性描述
1 细砂岩
7.6 4 中夹薄层泥岩，泥岩中含植物化石碎片
2 泥岩
二山
我国煤层底板突水机理与防治研究现状及展望
我国煤层底板突水机理与防治研究现状及展望下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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断层附近三软煤层开采矿压显现规律的数值模拟分析
断层附近三软煤层开采矿压显现规律的数值模拟分析摘要：以某煤矿试验工作面实际地质条件为根据，通过构建UDEC数值计算模型，模拟分析“三软”煤层工作面直接顶垮落特征和基本顶破断特征，并计算出工作面初次、周期来压步距；模拟分析断层附近“三软”煤层工作面断层附近超前支承压力随工作面推进的变化规律；布置测线监测正断层附近应力状态；模拟分析断层附近“三软”煤层工作面断层附近上覆岩层“三带”发育特征。
关键词：断层附近；三软煤层；矿压显现；数值模拟中图分类号：TD823文献标识码：A0 引言断层是矿山开采中经常遇到的地质构造之一，由于采掘活动引起围岩应力重新分布，从而围岩发生相应的损伤、破裂、变形等，在具有断层岩体中的采掘活动引起的围岩应力重新分布常会造成断层“活化”出现相应的灾害，如断层突水、断层滑移失稳诱发煤岩冲击矿压、断层带附近煤岩体破碎、裂隙发育、煤壁片帮等现象。
国内外专家学者对采掘活动引起断层“活化”现象引起的灾害进行了大量的研究，我国许多矿区都属于断层构造复杂开采条件，特别是贵州省六盘水矿区许多煤层都属于断层构造复杂开采条件，例如米箩井田内影响煤系地层的断层共有27条，落差大于30m的有7条，小于30m的有20条，其中落差50～100m的断层有F2和F10，对煤层的安全高效开采影响较大。
长期以来煤层开采受工作面断层地质构造复杂的限制，一直是低产水平、效益差、成本高、风险大。
主要集中在以下几个方面：1) 采掘活动引起断层突水；2) 采动影响引起断层滑移诱发煤岩突出，；3) 断层上下盘开挖引起的岩层切落滑移。
尤其在“三软”煤层开采工作面，由于煤层顶板软弱，致使工作面来压具有明显的动载现象，易出现顶板基岩破断沿全厚切落，剪切裂隙成为导水通道，造成工作面台阶明显下沉；来压期间工作面易出现冒顶、煤壁片帮、两端头围岩维护困难等现象；而且软弱底板容易造成液压支架底座陷底严重，移架时阻力大，有的甚至移不动支架。
造成这些现象，重要的原因是对“三软”煤层开采断层附近上覆岩层活动机理、采场应力场特征及工作面矿压显现规律没有进行系统的研究分析。
承压水上采煤底板破坏特征及深度分析
承压水上采煤底板破坏特征及深度分析摘要：文章通过结合弹塑性理论和岩体力学对近距离高承压水上采煤下伏煤岩层破坏的深度和影响因素进行分析，并结合膏体充填开采等价采高理论和等效巷道的时空性，分别对试验膏体充填工作面底板应力分布特征、破坏深度进理论分析和计算。
根据试验工作面现场实际，采空区充填之前顶底板移近量在200~300mm之间，充填体压缩率小于1%，要求现场充填后欠接顶量为0。
相关数据代入公式计算得：试验充填工作面的等价采高在390 ~ 490 mm之间。
经等价采高理论计算可知，初步判定试验工作面下伏煤岩层破坏的深度在2.5 ~ 3.0 m 之间。
关键词：承压水；煤层开采；底板破坏；充填开采中图分类号：TD823文献标识码：A0引言随着煤矿采深的增加，冲击矿压、地热、煤与瓦斯突出、底板突水等矿井灾害也大量增加，这对于煤矿的安全高效开采构成了严重的威胁。
煤层下伏煤岩含水层突水的主要原因是石炭系下部煤层距离奥陶系灰岩较近，煤层开采后受采动影响对下伏煤岩隔水层造成了破坏进而引发底板突水。
在我国多数煤矿都受煤层下伏承压水的威胁，矿区范围内陷落柱和断裂构造大量发育，加上奥陶系灰岩水压高、富水性强、隔水层薄、水源补给区域较大，导致近年来华北地区煤矿多发重特大突水事故。
据统计华北地区主要煤矿生产矿区的煤炭储量，其受水威胁部分占总储量比例超过80%。
所以，对于承压水上采煤下伏煤岩层的破坏深度和破坏规律的研究显得十分必要。
国内研究者对于充填开采法防治承压水上采煤下伏煤岩层的破坏进行了大量理论研究和实践应用，但对于近距离高承压水、复杂开采地质条件下安全采煤的研究仍需进一步开展，因此正确评价和分析膏体充填开采下工作面下伏煤岩层的变形破坏和应力场分布规律，采取有效的措施，确保矿井安全生产成为膏体充填带压开采的关键。
采用膏体充填技术进行承压水上采煤，不仅关系关系到煤炭资源的充分开采，也关系到煤矿企业的生产安全和经济效益。
在我国市场经济条件下，受水威胁的煤矿企业能否实现安全高效生产及可持续发展，对于膏体充填开采下工作面下伏煤岩层破坏深度及破坏规律的研究显得十分必要和迫切。
模拟突放水体问题的SPH方法
模拟突放水体问题的SPH方法
边永欢;高双聚;张朝生;李政鹏
【期刊名称】《人民黄河》
【年(卷),期】2012(034)003
【摘要】采用SPH方法数值模拟了二维方形水箱突放水体各时刻流动的情况,计算结果表明:模拟过程中,整个水体的密度和速度值变化不大,而压强值变化比较大.数值模拟粒子分布图可以显示出各时刻整个水体的流态、各时刻闸门开启情况及闸门对周围水体流态的影响等,闸门开启的1.460 3 s时刻,闸门左侧部分水体有相对下降缓慢的特殊流态.
【总页数】3页(P134-136)
【作者】边永欢;高双聚;张朝生;李政鹏
【作者单位】郑州大学水利与环境学院,河南郑州450002;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450002;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450002;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450002
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.61
【相关文献】
1.高承压水体上开采煤层底板潜在突水区动态演化数值模拟 [J], 陈陆望;刘金龙;桂和荣
2.空间碎片超高速碰撞问题的SPH方法模拟 [J], 徐金中;汤文辉
3.基于改进SPH方法的自由表面流动问题的数值模拟 [J], 李晓杰;马理强;丁技峰;岳喜凯
4.应用基于GPU的SPH方法模拟二维楔形体入水砰击问题 [J], 王珏;邱流潮
5.几种溃坝问题的SPH方法数值模拟 [J], 汪继文;林昊
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上保护层开采防突效果区域时空演化规律研究
上保护层开采防突效果区域时空演化规律研究郭怀广【摘要】在煤层群开采中,利用保护层采动作用产生的\"卸压增透\"效应来提高煤层透气性是最具有效的措施.基于理论分析结合数值模拟的方法,研究贵州某矿区上保护层开采后,伏岩应力、应变的区域时空分布规律.结果表明:开采保护层后,伏岩区域存在应力集中区、过渡区和卸压区,根据建立的方程得出卸压区最大变形量为82.7 mm;伏岩部分区域应力(变)及变形量随着保护层开采有所恢复,表明区域增透卸压效果存在时效性和空间差异性;模拟伏岩最大变形量为80 mm,与理论计算结果基本一致.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)004【总页数】5页(P186-190)【关键词】保护层开采;时空特征;膨胀变形;渗透特征;防突效果【作者】郭怀广【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁沈阳110016;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺113122【正文语种】中文【中图分类】TD713在煤层群开采中，利用保护层采动作用产生的“卸压增透”效应来提高煤层透气性是最具有效的措施[1]。
目前国内外广泛采用现场实测、实验室相似模拟和计算机数值模拟的方法，研究保护层开采后上覆煤岩层变化规律和被保护层的保护范围。
孙培德、鲜学福等人应用瓦斯流的固气耦合理论对上保护层的保护范围进行了固气耦合分析，可动态地定量划分上保护层的保护范围[2]；王永秀等人针对华丰煤矿4号煤层冲击矿压灾害问题，应用FLAC软件模拟分析了6号保护层开采后4号被保护层的卸压效果[3]；石必明、俞启香等人基于岩石破裂损伤理论对远距离保护层开采动态发展过程进行了模拟，得出了覆岩破裂移动规律及随工作面推进时，被保护层应力、变形分布特征[4]；刘林利用三维离散单元法对上保护层开采后，底板煤岩体应力重新分布的规律、底板变形和破坏特征进行了数值模拟研究，从理论上计算了卸压范围向底板方向发展的深度，并得出了模型沿走向、倾向的最大卸压角[5]；刘泽功、涂敏等人数值模拟的方法研究了保护层开采上覆煤岩层变化规律，一致认为随着保护层采煤工作面向前推进，被保护层垂直变形呈现“M”型分布[6-7]；涂敏根据物理模拟试验，研究下保护层煤层工作面推进过程中，采动覆岩结构运动、采动裂隙动态演化与分布特征及被保护层煤层的应力变化和膨胀变形等规律[8]；郭世儒、田富超、孙国文等人研究了保护层开采后，覆（伏）岩应力、应变及岩层渗透特性的变化规律[9-12]。
中组煤上覆煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏深度研究
中组煤上覆煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏深度研究
晁腾跃;华心祝;朱晔
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2024(33)1
【摘要】为研究近距离煤层中上煤层开采冲击荷载扰动下底板破坏发育情况,采用理论计算、数值模拟、现场观测等方法观察近距离煤层开采扰动下底板破坏范围,以半无限平面体理论结合摩尔-库伦破坏准则及屈服条件为基础,分析了顶板垮落冲击动荷载及静载作用下工作面底板下任意一点应力状态,计算得出底板破坏深度17.32m;对近距离煤层开采进行数值模拟,走向方向推进25m后,原位塑性区发育基本稳定,底板塑性区在逐步回采过程中发育呈现以煤壁下方塑性区“先垂直后水平扩散”特点,底板最大破坏深度16.12m;采用钻孔呈像法对工作面采动前后底板破坏进行观测,工作面下方底板破坏深度范围在16.85m附近,分析得出中组煤层61煤层开采扰动对下煤层62煤层、63煤层顶板稳定性造成破坏,验证了冲击荷载理论模型的可靠性,开采62煤层、63煤层需加强顶板支护。
研究结果为近距离煤层开采扰动下底板破坏对下煤层影响范围提供参考。
【总页数】9页(P138-146)
【作者】晁腾跃;华心祝;朱晔
【作者单位】安徽理工大学矿业工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD823
【相关文献】
1.韩城矿区下组煤开采底板扰动破坏规律研究
2.许厂煤矿下组煤开采底板破坏深度综合分析法
3.上覆遗留区段煤柱对下伏煤层开采扰动影响研究
4.厚煤层放顶煤开采工作面底板破坏深度研究
5.上覆煤层开采对底板破坏情况的探讨与研究
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关 键 词 ： 值 模 拟 ；高 承 压 水 体 ；底 板 破 坏 ；潜 在 突 水 区 数 中图 分 类 号 ：Ｐ ４ ． ３ ６ １ １５ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章编 号 ： ０ ４ ４ ５ （Ｏ ２ ３ ０ １ ４ １ ０ — ０ １ ２ １ ）０ —０ ８ —０
（．合肥 工业 大 学资 源与环境 工 程 学院 ，安徽 合 肥 ２００ ；２ １ ３０ ９ ．合肥 学 院建筑 工程 系，
安徽 合 肥 ２ ０ ２ ； ．宿 州 学院地球 科 学与 工程 学 院 ， ３０ ２ ３ 安徽 宿 州 ２ ４ ０ ） ３ ０ ０
摘 要 ：以底 板 受 石 炭 系太 原 组 灰 岩 高 承 压 含 水 层 威 胁 的 淮 北 芦 岭 煤 矿 １ Ｏ煤 为 研 究 示 范 ，利 用 有 限 元 软 件 Ｐａ ｉ８ ２ 立 能模 拟 承 压水 压力 的 １ ｌｘｓ ． 建 Ｏ煤 动 态 开 采 的数 值 模 型 ，并 考 虑 冒落 矸 石 密 度 、变 形 参 数 与 强 度参 数 随 时 间 的 变 化 ，分 析 底 板 采 动 破 坏 带 与 潜 在 突 水 区域 的 时 空 分 布 及 其 影 响 因素 。研 究 结 果 表 明 ：正 常 开 采 条 件 下 ，底 板 破 坏 深 度 随 工 作 面 推 进 距 离 的 加 大 而 增 加 ，推 进 到 一 定 距 离 后 将 达 到 极 大 值 ；随 着 煤 层 倾 角 的 增 大 ， 由于 冒落 岩 体 的充 填 效 应 ，开 采 冒落 区导 水 裂 隙 提 前 闭 合 ，潜 在 突 水 区 域 变 小 ，并 逐 步 集 中 于 新 近 采 空 区 ；承 压 水 压 力 越 大 ，底 板 裂 隙扩 展 并 最 终 相 互 沟 通 的 可 能 性 越 大 ，当 承 压
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第 ２ 卷第 ３ １ 期
２１ ０ ２年 ３月
中 国 矿 业
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Ｖ０． １ ２１， Ｎｏ． ３
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高承 压 水体 上 开 采 煤层 底 板 潜在 突水 区
动 态 演 化 数 值 模 拟
陈陆望 ，刘金龙。 ，桂和荣。
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