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基于地层承载力约束的“煤-水”协调开采理论与工程实践
1
作者 庞振忠 曾一凡 +8 位作者 韩柯尧 武强 刘守强 华照来 赵刚毅 张帅 杨虎雄 王学军 李飞帆 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期1-11,共11页
【背景】榆神矿区煤炭资源高强度回采后引起的环境负效应问题和顶板水害问题,已经严重制约地区的可持续发展。【方法与结果】对此,在总结现有缓解煤炭开采对地下水资源及地表生态环境影响研究成果的基础上,通过采用理论分析、现场调研... 【背景】榆神矿区煤炭资源高强度回采后引起的环境负效应问题和顶板水害问题,已经严重制约地区的可持续发展。【方法与结果】对此,在总结现有缓解煤炭开采对地下水资源及地表生态环境影响研究成果的基础上,通过采用理论分析、现场调研、数据统计等研究方法,对陕西榆神矿区煤炭开采与脆弱生态环境保护的矛盾进行分析,并系统阐述地层承载力概念和其对保护生态环境意义,通过数理统计方法拟合适应于西部生态脆弱矿区的导水裂隙带发育高度计算公式,应用简支梁理论和水文地质学理论确定出影响地层结构损伤的主控因素;最后基于“煤-水”双资源协调开采理论,确定基于地层承载力的“高效益”采煤协同开采技术架构与回采思路,并以曹家滩煤矿122107工作面为例进行工程应用。122107工作面采用“分块段逐步增采高”的回采思路进行回采后,顶板覆岩破断整体呈现出“台阶型”的破坏形态,回采全过程工作面涌水量在170m^(3)/h左右波动,未超出工作面的排水能力。【结论】在脆弱生态矿区需将承载力作为核心评估指标,通过控制开采工艺与地层承载力的动态平衡,实现资源开发与生态保护的协同,该回采思路不仅可确保煤炭资源的“高效益”采出率,而且可解决煤炭开采与脆弱生态环境保护之间的矛盾。研究结果可为西部其他干旱半干旱矿区提供理论和技术借鉴。 展开更多
关键词 榆神矿区 “煤-水”双资源 地层承载力 导水裂隙带 开采技术框架
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超大采高土-基型覆岩采动导水裂缝发育规律及控水开采策略
2
作者 张玉军 华照来 +2 位作者 宋业杰 胡皓宇 李嘉伟 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期112-127,共16页
【背景】导水裂缝带发育高度是煤矿顶板水害防控与水资源保护的关键,不同覆岩岩性及结构是导水裂缝带发育高度及特征差异性的主要控制因素。【方法】以陕西曹家滩煤矿10m超大采高工作面开采为工程背景,在实测土-基型覆岩采动导水裂缝发... 【背景】导水裂缝带发育高度是煤矿顶板水害防控与水资源保护的关键,不同覆岩岩性及结构是导水裂缝带发育高度及特征差异性的主要控制因素。【方法】以陕西曹家滩煤矿10m超大采高工作面开采为工程背景,在实测土-基型覆岩采动导水裂缝发育高度的基础上,采用应力-渗流耦合数值模拟方法研究土-基型覆岩采动响应差异性规律,并提出顶板复合含水体下控水开采策略,分析控水开采效果。【结果与结论】(1)曹家滩煤矿10m超大采高工作面顶板属于典型的土-基型覆岩结构,受红土层遇裂缝可弥合再生隔水特性与对采动裂缝抑制作用的影响,裂采比为22.56倍,采动裂隙基本发育至红土层下部,只有极少数裂隙扩展到红土层,但红土层的整体隔水性未受破坏,基岩和土层内显现传统导水裂缝带变异规律。(2)基于超大采高土-基采动破坏演化与顶板含水层充水规律分析的基础上,提出“静储量精准疏放+动补给增排分流+全空间流场监测+局部防切顶漏顶”的控水开采策略。(3)综合开采过程中长观孔水位、工作面涌水量及水化学等多因素,采动裂缝仅导通基岩裂隙及风化带含水层,第四系含水层未受采动影响,实现了超大采高工作面控水安全高效开采。研究成果可为国内超大采高高强度开采覆岩破坏、水害防控与水资源保护提供依据。 展开更多
关键词 超大采高 导水裂缝带 土-基型覆岩 耦合数值模拟 采动响应 控水开采
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巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带演化特征及发育高度预测方法
3
作者 李怀展 孙兢超 +4 位作者 郭广礼 唐超 郑辉 张连贵 孟凡贞 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期289-300,共12页
巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度对陕蒙弱胶结矿区煤炭生产安全与地下水资源保护具有十分重要的意义。研究发现该矿区上覆白垩系岩层具有厚度大、强度低、结胶性差且节理不发育等特点,然而该地区煤炭开采时覆岩破坏剧烈导水裂隙带发... 巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度对陕蒙弱胶结矿区煤炭生产安全与地下水资源保护具有十分重要的意义。研究发现该矿区上覆白垩系岩层具有厚度大、强度低、结胶性差且节理不发育等特点,然而该地区煤炭开采时覆岩破坏剧烈导水裂隙带发育较高,裂采比达到30左右,严重威胁矿井生产安全。如何精准预测巨厚弱胶结覆岩导水裂隙发育高度,已成为巨厚弱胶结矿区煤炭安全高效开采的关键之一。基于此,以石拉乌素矿区某工作面为研究背景,利用UDEC数值模拟软件结合实测数据,探究了巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带演化特征,得出了巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带整体形态呈“△”特征,与东部呈“马鞍形”特征具有显著差异,且其形态及发育高度受采高、弱胶结岩层厚度和位置等因素影响,巨厚弱胶结覆岩对导水裂隙带发育形态及高度有较显著的控制作用。在此基础上,采用板理论建立了巨厚弱胶结覆岩导水裂隙带发育高度预测模型,并在石拉乌素矿区进行了应用,验证了构建模型的有效性和准确性。 展开更多
关键词 弱胶结覆岩 覆岩裂隙发育形态 导水裂隙带高度 预测模型
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榆林大海则煤矿大采高覆岩移动与“两带”高度研究
4
作者 马冠超 舒凑先 《东华理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期355-363,共9页
为掌握大海则煤矿覆岩运动规律和保证承压水下煤层安全开采,以20101首采工作面为例,采用经验公式、数值分析、钻孔冲洗液漏失量观测法和钻孔电视探测法等方法,开展了大海则煤矿大采高覆岩移动与“两带”高度研究。结果表明,工作面上覆... 为掌握大海则煤矿覆岩运动规律和保证承压水下煤层安全开采,以20101首采工作面为例,采用经验公式、数值分析、钻孔冲洗液漏失量观测法和钻孔电视探测法等方法,开展了大海则煤矿大采高覆岩移动与“两带”高度研究。结果表明,工作面上覆岩层的压应力主要分布在采空区两侧,拉应力分布在采空区上方,上覆岩层的破坏形态开始阶段为拱形,发育稳定后为马鞍形。20101工作面垮落带高度为21.54~26.75 m,导水裂隙带高度为82.95~87.32 m,垮采比和裂采比分别为4.66~4.73和14.55~19.19。研究结果可为榆横矿区新建煤矿防治水提供借鉴。 展开更多
关键词 导水裂隙带 “两带”高度 数值分析 冲洗液漏失量 覆岩破坏
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断层破碎带“线状”导水通道综合注浆治理技术
5
作者 陈建伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期58-64,共7页
针对新登煤矿F_(22-1)断层突水点附近围岩破碎、隔水层薄、岩层泥化、承载能力差的特点,结合“线状”导水通道的特殊补给形式,从加固围岩和控制导水通道水压、水流两个方面,采用巷道充填、围岩加固、疏水降压、返流注浆及引流注浆等技术... 针对新登煤矿F_(22-1)断层突水点附近围岩破碎、隔水层薄、岩层泥化、承载能力差的特点,结合“线状”导水通道的特殊补给形式,从加固围岩和控制导水通道水压、水流两个方面,采用巷道充填、围岩加固、疏水降压、返流注浆及引流注浆等技术,解决了注浆堵水期间导水通道垮塌、隔水层承压能力差以及围岩裂隙发育的难题,成功实现了在断层破碎带注浆堵水的目的,取得了较好的效果。 展开更多
关键词 断层破碎带 “线状”导水通道 疏水降压 返流注浆 引流注浆 注浆堵水
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基于相似模拟试验的顶板导水裂隙带高度及发育形态研究 被引量：3
6
作者 张勃阳 张宇科 +2 位作者 黄虎威 林志斌 李亚超 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期29-38,共10页
目的 为研究采动影响下顶板导水裂隙带高度及其发育形态,方法 以司马煤矿三采区1303工作面为研究对象,开展相似模拟试验,并以此为基础,对顶板的岩性组合加以改变,结合数字照相量测系统对不同岩性组合顶板导裂带高度和发育形态进行分析,... 目的 为研究采动影响下顶板导水裂隙带高度及其发育形态,方法 以司马煤矿三采区1303工作面为研究对象,开展相似模拟试验,并以此为基础,对顶板的岩性组合加以改变,结合数字照相量测系统对不同岩性组合顶板导裂带高度和发育形态进行分析,并进行理论验证。结果 结果表明:(1)工作面推进长度为160 m时,硬岩岩性顶板模型、硬-软岩岩性组合顶板模型以及软岩岩性顶板模型的导水裂隙带最大发育高度分别为69.6,55.6,61.1 m;(2)3种模型的导水裂隙带发育形态分别为底角50°的正梯形、前底角62°后底角60°的近似正梯形、前底角50°后底角60°的梯形;(3)根据模型试验和数据统计结果,给出适用于长治二岗山断褶带以南井田导水裂隙带发育高度预测式;(4)运用材料力学方法分析垮落角形成规律,垮落角与导水裂隙带发育高度呈反正切函数关系,并计算得到3种模型导水裂隙带前底角发育角度,分别为49.24°,61.21°和51.12°。通过导高计算公式得到3种模型导水裂隙带发育高度分别为74.1,51.1,59 m,均与相似模拟试验结果吻合。结论 研究结果对各类岩性顶板煤矿导水裂隙带发育高度预测具有参考意义。 展开更多
关键词 导水裂隙带 发育高度 发育形态 相似试验 顶板岩性组合
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综采工作面采动覆岩导水裂隙带发育高度综合研究 被引量：3
7
作者 王毅 周余 +3 位作者 张丁丁 王禹 杨珍 王伟 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第5期132-141,共10页
针对因煤层开采易导致上覆岩层产生裂隙,贯通地下含水层引发矿井水灾的问题,以盘城岭煤业150105工作面为研究背景,采用理论公式、现场井下仰孔注水测漏法和钻孔电视成像探测法,以及FLAC3D和UDEC数值模拟综合分析导水裂隙带的高度和发育... 针对因煤层开采易导致上覆岩层产生裂隙,贯通地下含水层引发矿井水灾的问题,以盘城岭煤业150105工作面为研究背景,采用理论公式、现场井下仰孔注水测漏法和钻孔电视成像探测法,以及FLAC3D和UDEC数值模拟综合分析导水裂隙带的高度和发育规律。理论计算导水裂隙带的最大高度为81.56 m;通过井下仰孔注水测漏法监测3个钻孔的注水渗透量梯度临界值为12 L/min,通过临界值判定导水裂隙带高度为78.56~79.99 m;通过钻孔电视成像探测法观测钻孔内裂隙分布判定导水裂隙带高度为78.39~79.46 m;利用FLAC3D和UDEC数值模拟,根据覆岩塑性区变化特征,当工作面推进至180 m时,裂隙发生贯通,塑性区最大高度达到76.4 m,并根据覆岩塑性区变化、垂直应力分布、垂直位移云图分析了导水裂隙带发育规律的3个阶段。对不同方法下的导水裂隙带高度进行了相互验证。 展开更多
关键词 综采工作面 采动覆岩 导水裂隙带 裂隙带最大高度 现场观测 数值模拟
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坚硬覆岩预裂弱化改性效应及导水裂缝带控制机理 被引量：2
8
作者 张玉军 李友伟 +2 位作者 肖杰 张志巍 李嘉伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期105-118,共14页
针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐... 针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐述了不同弱化层位对导水裂缝带的控制机理,并进行了实测验证。研究结果表明:预制裂缝可以使坚硬岩石往强度低的方向进行转变,并将完整岩样的劈裂破坏特征转变为以预制裂缝为主控的张拉剪切破坏,坚硬岩石的破坏程度由剧烈趋于缓和;揭示了预制裂缝对坚硬岩体的弱化改性效应,计算得到应力与裂缝耦合的损伤变量,定性的分析了弱化程度与岩性转变的关系,改性后岩体能量存储能力降低,耗散能力增强;数值模拟了不同弱化层位对导水裂缝带的控制效果,综合对比覆岩破坏形态、裂隙数量及破坏高度动态演化规律,发现“马鞍形”破坏形态随着弱化层位的升高而逐渐减弱,覆岩裂隙数量演化基本呈现“缓增−突增”的演化趋势,未弱化以及中、高位弱化覆岩破坏高度动态演化近似呈现“S”形,而中位弱化呈“半抛形”,综合分析得出低位弱化对导水裂缝带的控制效果最好;在分析高、中、低位坚硬岩层破坏特征的基础上,揭示了不同预裂弱化层位控制导水裂缝带发育机理;钻孔实测孟村矿顶板压裂条件下的“两带”发育高度,对比发现预裂弱化条件下裂采比降低,初步验证了顶板预裂弱化对导水裂缝带发育的抑制性。研究成果将为深部矿区耦合灾害防控、水资源及生态保护等领域提供理论和科学依据。 展开更多
关键词 坚硬覆岩 预裂弱化 岩层控制 导水裂缝带高度 改性效应
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SMOGN过采样下导水裂隙带高度的MPSO-BP预测模型 被引量：2
9
作者 刘奇 梁智昊 訾建潇 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期72-85,共14页
【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水... 【目的】导水裂隙带高度是顶板(涌)突水、地下水资源流失的重要影响因素之一,是矿井防治水研究的重点。【方法】为了准确地预测煤层顶板导水裂隙带高度,选取开采深度、采高、煤层倾角、工作面斜长、硬岩岩性比例系数和开采方法作为导水裂隙带高度的主要影响因素,搜集200例导水裂隙带高度实测样本作为模型数据集。首先,采用自适应高斯噪声过采样方法(synthetic minority over-sampling technique for regression with Gaussian noise,SMOGN)对原始数据集进行过采样,结合8折交叉验证,将平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)和决定系数(R2)作为回归模型评价指标,确定最优的BP神经网络结构,然后采用变异粒子群优化算法(mutation particle swarm optimization,MPSO),对神经网络的初始权值和阈值进行优化,最后将优化后的预测模型进行工程现场应用。【结果和结论】结果表明:该数据集下,BP神经网络采用Huber loss和Adam一阶优化算法,训练速度和稳定性均得到提升,最优激活函数为Tanh,最优隐藏层节点数为12。当MPSO种群数量为50时,模型性能最好,经过SMOGN过采样和MPSO超参数优化,最终训练集的EMA为0.163,ERMS为0.216,R2为0.948,验证集的EMA为0.260,ERMS为0.341,R2为0.901。在现场应用中模型预测的相对误差均在9%以下。结果表明结合SMOGN技术和MPSO超参数优化技术,显著提高了模型的稳定性和泛化性能,改善了样本分布特征,提高了样本利用效率和模型预测效果,对导水裂隙带高度模型的训练和预测具有重要的借鉴意义。 展开更多
关键词 煤矿防治水 回归过采样 导水裂隙带 高度预测 变异粒子群算法 模型优化
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巨厚煤层分层开采覆岩导水裂隙带高度演化及其预测研究 被引量：2
10
作者 孟海伦 程香港 乔伟 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第12期67-75,共9页
目前导水裂隙带发育高度的研究大多针对的是单一煤层开采导水裂隙带高度,而对于巨厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度预测研究较少。基于新疆侏罗系煤田巨厚煤层地质条件,选取新疆准南煤田硫磺沟煤矿(9−15)08典型工作面参数,通过数值模... 目前导水裂隙带发育高度的研究大多针对的是单一煤层开采导水裂隙带高度,而对于巨厚煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度预测研究较少。基于新疆侏罗系煤田巨厚煤层地质条件,选取新疆准南煤田硫磺沟煤矿(9−15)08典型工作面参数,通过数值模拟和分形几何理论分析,定量评价巨厚煤层在综放分层开采条件下覆岩裂隙场的发育特征和演化规律,并构建了基于粒子群优化支持向量机回归(PSO−SVR)的巨厚煤层分层开采导水裂隙带高度预测模型。研究结果表明:①巨厚煤层分层开采时,老顶范围内坚硬岩层和亚关键层呈铰接结构,整体上覆岩变形破坏呈拱式结构。②受采动影响,顶板覆岩破断垮落,横向裂隙不断发育生成,且垂向裂隙向上发育,导水裂隙带持续上升,分形维数快速上升。而随着工作面的持续推进,上覆岩层裂隙中横向裂隙被上覆岩层压实,裂隙开度降低,分形维数逐渐降低。③分层开采时裂隙分形维数总体呈现为升维、降维、稳定和波动4个阶段。④选用平均绝对误差(MAE)、平均偏差(MBE)和相关指数R2等指标对PSO−SVR模型进行了评估,其相关指数R^(2)>0.90,MAE<6.5 m,−0.5 m<MBE<0.5 m,表明建立的PSO−SVR模型能够用于分层综放开采导水裂隙带高度预测。⑤将9−15(08)工作面数据代入PSO−SVR模型中,预测值与实测值绝对误差为12.52 m,相对误差为4.86%,表明PSO−SVR能够有效、准确地进行巨厚煤层开采导水裂隙带高度预测。 展开更多
关键词 巨厚煤层 导水裂隙带高度 分层开采 分形维数 覆岩裂隙演化 粒子群优化支持向量机回归
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煤矿导水裂隙带影响因素敏感性及高度预测研究 被引量：4
11
作者 李晓斌 李全生 +6 位作者 李金松 刘小庆 李井峰 方杰 张勇 王路军 张传玖 《中国矿业》 北大核心 2024年第10期193-201,共9页
研究导水裂隙带高度是含水层修复和地表生态保护的重要基础,明确其影响因素的敏感性排序,有利于抓住主要矛盾,安全高效地实现矿井水预防。本文采用现场实测、数值模拟和数学统计方法,分析了导水裂隙带高度与岩层硬度、工作面长度、采高... 研究导水裂隙带高度是含水层修复和地表生态保护的重要基础,明确其影响因素的敏感性排序,有利于抓住主要矛盾,安全高效地实现矿井水预防。本文采用现场实测、数值模拟和数学统计方法,分析了导水裂隙带高度与岩层硬度、工作面长度、采高和埋深的内在联系,得到了导水裂隙带高度计算公式,并在现场得到应用。通过研究可知:导水裂隙带高度在硬岩中传导更快,而软岩可以抑制导水裂隙带高度。软岩与硬岩组合(下软上硬)导水裂隙带高度大于硬岩与软岩组合(下硬上软)导水裂隙带高度。开采方法会影响导水裂隙带高度,综放开采导水裂隙带高度大于厚煤层分层开采、单一薄煤层开采、单一中厚煤层开采。各因素影响导水裂隙带高度的程度为:采高>硬岩岩性比例系数>采深>工作面长度。与“三下”规程经验公式相比,利用多因素拟合公式可以较好地实现乌兰木伦煤矿12403工作面导水裂隙带高度预测,误差仅为−2.54%,研究成果为地下水资源保护和水害治理提供指导依据。 展开更多
关键词 岩性组合 多因素分析 导水裂隙带高度 敏感性 预测公式
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基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法 被引量：365
12
作者 许家林 朱卫兵 王晓振 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期762-769,共8页
在深入研究覆岩关键层对导水裂隙发育高度影响规律的基础上,提出了通过覆岩关键层位置来预计导水裂隙带高度的新方法。工程实测和理论研究结果表明:覆岩关键层位置会影响导水裂隙发育高度,只有当关键层位置距开采煤层小于某一临界高度时... 在深入研究覆岩关键层对导水裂隙发育高度影响规律的基础上,提出了通过覆岩关键层位置来预计导水裂隙带高度的新方法。工程实测和理论研究结果表明:覆岩关键层位置会影响导水裂隙发育高度,只有当关键层位置距开采煤层小于某一临界高度时,该关键层破断裂缝才会贯通成为导水裂隙,且受该关键层控制而同步破断的上覆岩层破断裂缝也会贯通成为导水裂隙。关键层破断裂缝贯通的临界高度可以粗略按(7～10)M(M为煤层采厚)估算。当覆岩主关键层位于临界高度(7～10)M以内时,导水裂隙将发育至基岩顶部,导水裂隙带高度等于或大于基岩厚度;当覆岩主关键层位于临界高度(7～10)M以外时,导水裂隙将发育至临界高度(7～10)M上方最近的关键层底部,导水裂隙带高度等于该关键层距开采煤层的高度。上述基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法能适应不同采厚条件下的导水裂隙带高度预计,同时可以对由于覆岩关键层结构变化引起的导水裂隙带高度异常发育情况作出判别,其可靠性得到了工程实测结果的验证。 展开更多
关键词 导水裂隙带高度 预计方法 关键层 顶板突水 绿色开采
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综采导水裂隙带多因素影响指标研究与高度预计 被引量：202
13
作者 胡小娟 李文平 +1 位作者 曹丁涛 刘满才 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期613-620,共8页
在分析了导水裂隙带发育高度受多种因素影响的前提下,提出了新的参数指标即硬岩岩性比例系数,代替顶板岩层单轴抗压强度,避免了现行规范中坚硬、中硬、软弱、极软弱顶板类型划分时单轴抗压强度统计不确定问题,以及未反映顶板软硬岩层组... 在分析了导水裂隙带发育高度受多种因素影响的前提下,提出了新的参数指标即硬岩岩性比例系数,代替顶板岩层单轴抗压强度,避免了现行规范中坚硬、中硬、软弱、极软弱顶板类型划分时单轴抗压强度统计不确定问题,以及未反映顶板软硬岩层组合结构问题。以39例综采导水裂隙带实测数据为基础,采用多元回归分析,得到综采导水裂隙带高度与煤层采高、硬岩岩性系数、工作面斜长、采深、开采推进速度多因素之间的非线性统计关系式,并用于淮南谢桥矿首采面的导水裂隙带高度预计。 展开更多
关键词 综放开采 导水裂隙带高度 影响因素 多元回归分析 预测
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龙口北皂矿海域下H2106综放面井下导高观测 被引量：24
14
作者 高延法 曲祖俊 +2 位作者 邢飞 曲广龙 黎灵 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期35-38,共4页
水体下采煤需要观测采场覆岩导水裂缝带高度(简称导高)。龙口北皂矿海域H2106综放面地表为海水,为了解决地表海水区难以施工导高观测钻孔的技术难题,在井下采用仰斜钻孔与井下导高观测仪进行了导高观测,该方法钻孔工程量小且观测精度高... 水体下采煤需要观测采场覆岩导水裂缝带高度(简称导高)。龙口北皂矿海域H2106综放面地表为海水,为了解决地表海水区难以施工导高观测钻孔的技术难题,在井下采用仰斜钻孔与井下导高观测仪进行了导高观测,该方法钻孔工程量小且观测精度高。在H2106综放面共设置3个观测剖面,施工了4个采前对比观测钻孔和8个采后导高观测钻孔,并利用顶板覆岩中泥灰岩含水层开采前后其含水量的变化判断导水裂缝带上限。实测得出H2106综放面导高值为38.8m,导高与采厚比为9.5。对于龙口矿区软弱岩层,导高观测的最佳时段为采后10～20d。 展开更多
关键词 海下采煤 导高观测 井下导高观测仪
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再论采场“三带”的划分方法及工程应用 被引量：76
15
作者 王志强 李鹏飞 +3 位作者 王磊 高运 郭晓菲 陈超凡 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A02期287-293,共7页
为解决现有导水裂隙带发育高度确定方法存在的不足展开了研究,研究基于采场覆岩"三带"的划分展开。采用相似模拟实验、理论分析及现场验证等方法和手段,通过理论分析并结合相似模拟实验发现,一次采出煤层厚度、工作面开采范... 为解决现有导水裂隙带发育高度确定方法存在的不足展开了研究,研究基于采场覆岩"三带"的划分展开。采用相似模拟实验、理论分析及现场验证等方法和手段,通过理论分析并结合相似模拟实验发现,一次采出煤层厚度、工作面开采范围、覆岩残余碎胀系数、关键层与煤层之间的距离以及关键层自身的运动特点均是影响采场覆岩"三带"分布的影响因素。在此基础上,提出了基于关键层稳定及断裂后运动特点的采场覆岩"三带"划分的新方法及其适用条件。应用所提方法对祁东煤矿7130工作面、6130工作面、7121工作面、补连塔煤矿41301工作面、潞安煤矿6206工作面实际地质与开采情况进行划分结果的验证,结果表明,新方法更接近实测数据。 展开更多
关键词 垮落带 断裂带 弯曲下沉带 导水裂隙带高度 关键层 铰接结构
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峰峰矿区九龙矿水库下采煤安全性分析 被引量：33
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作者 戴华阳 廖孟光 +5 位作者 孟宪营 白志辉 任丽艳 李大屯 郭俊廷 孙洁艳 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期295-300,共6页
以九龙矿南五采区地质采矿条件为例,根据岩层移动理论,计算确定了该矿断层条件下煤层群(2,3,4号)开采覆岩导水裂缝带高度为62.4 m,防水安全煤岩柱高度为70.0 m;分析了陷落柱和库区钻孔的封堵状况对导水性的影响。采用概率积分法和Krigin... 以九龙矿南五采区地质采矿条件为例,根据岩层移动理论,计算确定了该矿断层条件下煤层群(2,3,4号)开采覆岩导水裂缝带高度为62.4 m,防水安全煤岩柱高度为70.0 m;分析了陷落柱和库区钻孔的封堵状况对导水性的影响。采用概率积分法和Kriging插值法,预测确定了东武仕水库下采煤地表淹没线分布,分析了淹没线变化对附近村庄的影响和安全性。参照该矿-600 m以浅水体下采煤实践,综合确认九龙矿东武仕水库下采煤具有可行性,通过水文观测和适当的防范措施,可以实现该矿水库下安全开采。 展开更多
关键词 水库下采煤 安全性分析 导水裂缝带高度 断层影响 淹没线
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急倾斜煤层开采覆岩变形分析及其应用 被引量：24
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作者 马亚杰 武强 +3 位作者 洪益清 郭立稳 田洪胜 张丽阁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期320-324,共5页
分析了碎屑结构煤系地层岩体变形破坏的岩体力学特征及断裂带导水机理,认为岩体体积扩容是工作面顶板破坏内导水性增强、形成导水断裂带的根本原因.应用FLAC3D模拟分析了连续介质、大变形条件下急倾斜特厚煤层开采引起的覆岩体积应变分... 分析了碎屑结构煤系地层岩体变形破坏的岩体力学特征及断裂带导水机理,认为岩体体积扩容是工作面顶板破坏内导水性增强、形成导水断裂带的根本原因.应用FLAC3D模拟分析了连续介质、大变形条件下急倾斜特厚煤层开采引起的覆岩体积应变分区特征,分为连续介质条件下的内部塑性破坏-压缩区、扩容区及外部弹性压缩区.依据垮落带形成过程中的体积变化特征,将连续介质条件下获得的内部塑性破坏-压缩区划为垮落带;扩容区划为断裂带;以分隔扩容区与外部弹性压缩区的体积应变0等值线最大高度确定防水煤柱高度.此方法应用于开滦赵各庄2137急倾斜特厚煤层开采工作面,确定上部防水煤柱高度为63.8 m. 展开更多
关键词 急倾斜煤层 垮落带 导水断裂带 防水煤柱高度 体积应变
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近浅埋煤层导水裂隙带发育高度影响因素的数值模拟 被引量：26
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作者 刘学生 张明 +1 位作者 宁建国 谭云亮 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2012年第5期31-36,共6页
以鲁新矿11煤首采面的水文地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究了工作面长度、采高和采煤方法对导水裂隙带发育高度的影响。结果表明:随工作面长度和采高增加,覆岩导水裂隙带高度也增加,但工作面长度对覆岩导水裂隙带高度起主... 以鲁新矿11煤首采面的水文地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究了工作面长度、采高和采煤方法对导水裂隙带发育高度的影响。结果表明:随工作面长度和采高增加,覆岩导水裂隙带高度也增加,但工作面长度对覆岩导水裂隙带高度起主导作用。确定鲁新矿11煤首采面合理的工作面长度为150m,采高为3m;开采下分层时,导水裂隙带约增大1.5～5.5m;与采用分层综采相比,下分层采用综放开采时,导水裂隙带发育高度约增加2～4m。 展开更多
关键词 工作面长度 采高 开采方法 导水裂隙带高度 数值模拟
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导水断裂带发育高度的数值模拟 被引量：24
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作者 武雄 汪小刚 +3 位作者 段庆伟 于青春 杨健 孙燕冬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期609-612,共4页
结合工程实例,采用ANSYS-2D,FLAC-2D和FLAC-3D程序对导水断裂带发育规律进行了大量计算和分析,认为:ANSYS-2D宜采用主应变指标来确定;FLAC-2D宜采用塑性区范围来确定;FLAC-3D宜采用应变增量(曲率)指标来确定.
关键词 导水断裂带 数值模拟 塑性区 主应变 应变增量
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PCA-BP神经网络模型预测导水裂隙带高度 被引量：27
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作者 谢晓锋 李夕兵 +2 位作者 尚雪义 翁磊 邓青林 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期100-105,共6页
导水裂隙带高度的预测对煤矿安全开采有重要意义,而传统回归方法未考虑因素间相关系数对预测结果的影响。选取采深、煤层倾角、煤层厚度、煤层硬度、岩层结构、顶板岩石单轴抗压强度、开采厚度和采空区斜长作为预测导水裂隙带高度的影... 导水裂隙带高度的预测对煤矿安全开采有重要意义,而传统回归方法未考虑因素间相关系数对预测结果的影响。选取采深、煤层倾角、煤层厚度、煤层硬度、岩层结构、顶板岩石单轴抗压强度、开采厚度和采空区斜长作为预测导水裂隙带高度的影响因素,建立基于PCA-BP神经网络的导水裂隙带高度预测模型。测试结果表明,煤层厚度对导水裂隙带高度的影响最大,其余各因素对导水裂隙带高度的影响较大,采深和开采厚度对导水裂隙带高度的影响较小;PCA-BP神经网络模型的训练速度和预测效果均优于BP神经网络模型,且最大预测误差仅为5.58%。 展开更多
关键词 导水裂隙带高度 主成分分析(PCA) 神经网络 影响因素 相关系数
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