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强富水含水层下综放开采水砂灾害防控关键技术
被引量：
10
1
作者
刘生优
樊振丽
+4 位作者
尹希文
贺鑫
赵会国
温建忠
刘海义
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期2880-2889,共10页
弱胶结煤层覆岩抗采动变形能力差,高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,在近距离强富水含水层下综放开采具有极大的危险性,常发生突水溃砂事故。为了实现强富水含水层下综放开采水砂灾害的安全防控,研究了基于水文地质条件精细...
弱胶结煤层覆岩抗采动变形能力差,高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,在近距离强富水含水层下综放开采具有极大的危险性,常发生突水溃砂事故。为了实现强富水含水层下综放开采水砂灾害的安全防控,研究了基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测与监测、煤层采放高度设计与实时调整的突水溃砂灾害防控关键技术。提出基于网络并行电法和井下加密钻探的精细化探查组合方法以查明工作面开采的水文地质条件;采用经验公式预计、数值模拟计算、钻孔注水法实测以及电-震一体化监测等手段获取动、静态综放开采的覆岩破坏高度特征;通过控制煤层采放高度、优化工作面两巷在煤层中的位置、电-震一体化监测覆岩破坏高度反算煤层采放高度等方法达到及时调控煤层采放高度的目的。以应用工作面为例,采用并行电法、钻探验证,覆岩破坏高度实测以及煤层采放高度的精准控制等方法,基于地质条件探查与分析,动态控制了煤层覆岩的采动破坏范围,实现了工作面在近距离强富水含水层下的综放安全开采。研究表明,物探、钻探探测可有效获取水文地质信息以及综放开采覆岩破坏的关键参数,将采动裂隙场与水文地质条件相结合,控制煤层采放高度,对不同含水层采取疏或保的不同对策,实现了强含水层下综放安全开采。
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关键词
水砂灾害防控
强富水含水层
覆岩精细探查
覆岩破坏高度
采放高度控制
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职称材料
采动渗流场分析方法
被引量：
3
2
作者
张建民
李全生
+7 位作者
曹志国
温建忠
池明波
杜文凤
马正龙
杨英明
郭俊廷
赵会国
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期3628-3645,共18页
煤炭高强度开采中含水层保护是绿色安全开采的难点,采动局域渗流响应规律则是含水层保护方法与技术的认知基础。研究采用多场源耦合分析思路和有限的矿区水文观测数据,通过剖析开采行为与渗流场响应耦合关系,构建采动局域地下水系统和...
煤炭高强度开采中含水层保护是绿色安全开采的难点,采动局域渗流响应规律则是含水层保护方法与技术的认知基础。研究采用多场源耦合分析思路和有限的矿区水文观测数据,通过剖析开采行为与渗流场响应耦合关系,构建采动局域地下水系统和分析采动渗流场时-空演化规律及采动-渗流耦合累积效应,结合典型案例分析,形成适于矿区地下水保护的采动渗流场分析方法。结果表明:(1)分析提出基于“开采激励-覆岩应变-渗流场响应”耦合和开采动能量与渗流场势能量传递关系的采-渗耦合机制,构建了描述采动局域渗流场状态的采动渗流系统(MSS)和采动渗流场的导通区、扰动区和辐射区划分架构;(2)构建集导通区“柱状渗流模型”和扰动-辐射区“井-渗”态模型为一体的采动渗流场分析简化模型,提出采-渗耦合系数、采动渗流量、视导水系数、源-位距等采动渗流场描述参数,含水层损伤、安全开采风险等含水层保护分析参数;(3)揭示采-渗耦合系数是影响局域采动渗流响应特征的关键因子,发现硬岩类较软岩类覆岩耦合强度和影响范围大,低导水性较高导水性含水层的采动渗流场响应区域窄、频度高和累积影响距离近,采动渗流量和介质导水性等响应显现周期性、振幅波动性和涌流脉动性等特点;(4)提出基于采-渗累积效应的导通区辨识分析流程,针对采区非均匀介质的采动区域渗流异常均衡分析法和采动工作面导通区辨识的约束均衡分析法,基于非均匀含水层开采损伤控制的开采风险、覆岩厚度和采高分析方法;(5)应用表明:采动渗流直接影响Ⅲ含和波及Ⅱ含,采动期(2012—2019)累积影响半径分别超过2 km和6 km;Ⅲ含采动渗流量显著低于Ⅱ含,但采-渗协同响应显著,总量接近同期全区工作面矿井水实测量。其中,主要导通区在首采工作面初采段,渗流量源于Ⅲ含直接“排泄”和Ⅱ含大量的越层“补给”,其他采区总量稳定且水平较低,主要源于Ⅲ含采动裂隙渗流及少量Ⅱ含周期性沉陷裂缝越层补给;巨厚多含水层时采用“保Ⅱ控Ⅲ”策略和“低进、高推、慢停”柔性回采模式,西区和东区安全采高分别提升到8~12 m和16 m左右后,续采区渗流异常水平显著下降和无采动涌水现象实证目标含水层保护效果显著。
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关键词
采-渗耦合机制
采动-渗流系统
渗流分区模型
采-渗耦合系数
含水层损伤
导通区辨识
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职称材料
题名
强富水含水层下综放开采水砂灾害防控关键技术
被引量：
10
1
作者
刘生优
樊振丽
尹希文
贺鑫
赵会国
温建忠
刘海义
机构
神华国能集团公司
天地科技股份有限公司开采设计事业部
煤炭科学研究总院开采研究分院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期2880-2889,共10页
基金
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51704161)
国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804109)
天地科技股份有限公司科技创新创业资金资助项目(2019-TD-MS004)。
文摘
弱胶结煤层覆岩抗采动变形能力差,高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,在近距离强富水含水层下综放开采具有极大的危险性,常发生突水溃砂事故。为了实现强富水含水层下综放开采水砂灾害的安全防控,研究了基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测与监测、煤层采放高度设计与实时调整的突水溃砂灾害防控关键技术。提出基于网络并行电法和井下加密钻探的精细化探查组合方法以查明工作面开采的水文地质条件;采用经验公式预计、数值模拟计算、钻孔注水法实测以及电-震一体化监测等手段获取动、静态综放开采的覆岩破坏高度特征;通过控制煤层采放高度、优化工作面两巷在煤层中的位置、电-震一体化监测覆岩破坏高度反算煤层采放高度等方法达到及时调控煤层采放高度的目的。以应用工作面为例,采用并行电法、钻探验证,覆岩破坏高度实测以及煤层采放高度的精准控制等方法,基于地质条件探查与分析,动态控制了煤层覆岩的采动破坏范围,实现了工作面在近距离强富水含水层下的综放安全开采。研究表明,物探、钻探探测可有效获取水文地质信息以及综放开采覆岩破坏的关键参数,将采动裂隙场与水文地质条件相结合,控制煤层采放高度,对不同含水层采取疏或保的不同对策,实现了强含水层下综放安全开采。
关键词
水砂灾害防控
强富水含水层
覆岩精细探查
覆岩破坏高度
采放高度控制
Keywords
protection and control of water-sand disaster
water rich aquifer
fine exploration of overburden failure
overburden failure height
mining and caving height control
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
TD325 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
采动渗流场分析方法
被引量：
3
2
作者
张建民
李全生
曹志国
温建忠
池明波
杜文凤
马正龙
杨英明
郭俊廷
赵会国
机构
煤炭开采水资源保护利用国家重点实验室
内蒙古蒙东能源有限公司
中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室
国家能源集团国源电力有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期3628-3645,共18页
基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0501100)
国家自然科学基金青年基金资助项目(52004011,52004012)。
文摘
煤炭高强度开采中含水层保护是绿色安全开采的难点,采动局域渗流响应规律则是含水层保护方法与技术的认知基础。研究采用多场源耦合分析思路和有限的矿区水文观测数据,通过剖析开采行为与渗流场响应耦合关系,构建采动局域地下水系统和分析采动渗流场时-空演化规律及采动-渗流耦合累积效应,结合典型案例分析,形成适于矿区地下水保护的采动渗流场分析方法。结果表明:(1)分析提出基于“开采激励-覆岩应变-渗流场响应”耦合和开采动能量与渗流场势能量传递关系的采-渗耦合机制,构建了描述采动局域渗流场状态的采动渗流系统(MSS)和采动渗流场的导通区、扰动区和辐射区划分架构;(2)构建集导通区“柱状渗流模型”和扰动-辐射区“井-渗”态模型为一体的采动渗流场分析简化模型,提出采-渗耦合系数、采动渗流量、视导水系数、源-位距等采动渗流场描述参数,含水层损伤、安全开采风险等含水层保护分析参数;(3)揭示采-渗耦合系数是影响局域采动渗流响应特征的关键因子,发现硬岩类较软岩类覆岩耦合强度和影响范围大,低导水性较高导水性含水层的采动渗流场响应区域窄、频度高和累积影响距离近,采动渗流量和介质导水性等响应显现周期性、振幅波动性和涌流脉动性等特点;(4)提出基于采-渗累积效应的导通区辨识分析流程,针对采区非均匀介质的采动区域渗流异常均衡分析法和采动工作面导通区辨识的约束均衡分析法,基于非均匀含水层开采损伤控制的开采风险、覆岩厚度和采高分析方法;(5)应用表明:采动渗流直接影响Ⅲ含和波及Ⅱ含,采动期(2012—2019)累积影响半径分别超过2 km和6 km;Ⅲ含采动渗流量显著低于Ⅱ含,但采-渗协同响应显著,总量接近同期全区工作面矿井水实测量。其中,主要导通区在首采工作面初采段,渗流量源于Ⅲ含直接“排泄”和Ⅱ含大量的越层“补给”,其他采区总量稳定且水平较低,主要源于Ⅲ含采动裂隙渗流及少量Ⅱ含周期性沉陷裂缝越层补给;巨厚多含水层时采用“保Ⅱ控Ⅲ”策略和“低进、高推、慢停”柔性回采模式,西区和东区安全采高分别提升到8~12 m和16 m左右后,续采区渗流异常水平显著下降和无采动涌水现象实证目标含水层保护效果显著。
关键词
采-渗耦合机制
采动-渗流系统
渗流分区模型
采-渗耦合系数
含水层损伤
导通区辨识
Keywords
mining-seepage coupling mechanism
mining seepage system
seepage zoning frame
mining seepage coupling coefficient
aquifer damage
conduction zone identification
分类号
TD74 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
强富水含水层下综放开采水砂灾害防控关键技术
刘生优
樊振丽
尹希文
贺鑫
赵会国
温建忠
刘海义
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
10
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
采动渗流场分析方法
张建民
李全生
曹志国
温建忠
池明波
杜文凤
马正龙
杨英明
郭俊廷
赵会国
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
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