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浅埋煤层群开采覆岩垮落及导水裂隙带发育规律研究 被引量：2
1
作者 尚慧 柳思航 +2 位作者 甘智慧 苏理想 刘阳 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期125-137,共13页
浅埋煤层群井下开采对上覆岩层有较大影响,不仅会加剧地表沉陷,而且可能造成地表和地下水流失,影响生态环境和发展安全。为进一步掌握浅埋煤层群开采过程中覆岩垮落规律和裂隙分布特征,以宁夏石嘴山二矿2^(#)、3^(#)、5^(#)和6^(#)煤层... 浅埋煤层群井下开采对上覆岩层有较大影响,不仅会加剧地表沉陷,而且可能造成地表和地下水流失,影响生态环境和发展安全。为进一步掌握浅埋煤层群开采过程中覆岩垮落规律和裂隙分布特征,以宁夏石嘴山二矿2^(#)、3^(#)、5^(#)和6^(#)煤层为研究对象,分别采用相似材料模拟试验、数值模拟和经验公式计算,分析导水裂隙带发育规律;同时采用相似材料模拟试验方法,分析一次采动和多次采动覆岩垮落规律。研究结果表明:(1)浅埋近距离煤层群开采时,上层煤周期来压步距大于下层;(2)单层煤开采时,上覆岩层垮落以“铰接结构”和“台阶结构”形式出现,两层及多层煤开采时,“铰接结构”稳定性明显降低,垮落结构主要以“台阶结构”稳定在采空区上方;(3)一次采动时形成“梯形”裂隙区,二次采动时形成“M”形裂隙区,多次采动时形成两个“等腰梯形”裂隙区;(4)导水裂隙带发育高度一次采动时呈平稳增长—缓慢变化趋势,重复采动时,导水裂隙带发育高度则呈快速增长—平稳增长趋势;(5)相似材料模拟试验值及数值模拟结果与实测值较为接近,且均符合煤矿防治水规定。该结果可为类似矿区煤层群高效开采提供参考依据。 展开更多
关键词 煤层群 覆岩垮落 导水裂隙带 相似材料模拟 数值模拟
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基于多场信息融合的采动覆岩宏-细观损伤演化及“两带”发育位置判识 被引量：2
2
作者 魏江波 王双明 +6 位作者 刘浪 蔚保宁 种德雨 刘智振 李东奎 庄登登 周静 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期128-140,共13页
【目的】黄河中游煤炭开采区采动覆岩破坏特征与“两带”空间结构演化是采空区注浆充填开采领域亟需破解的关键难题。【方法】为准确判识采动覆岩“两带”发育位置,以陕北凉水井煤矿42205工作面为地质原型,根据现场钻孔资料,采用颗粒流... 【目的】黄河中游煤炭开采区采动覆岩破坏特征与“两带”空间结构演化是采空区注浆充填开采领域亟需破解的关键难题。【方法】为准确判识采动覆岩“两带”发育位置,以陕北凉水井煤矿42205工作面为地质原型,根据现场钻孔资料,采用颗粒流离散元方法构建采煤数值模型,模拟分析采动覆岩微裂隙发育、破断岩块分布、垂向位移变化、力链结构演化和空隙率演化等采动覆岩损伤特征和规律,综合判识采动覆岩“两带”发育位置和形态,结合现场实测对比验证模拟结果的准确性和可靠性,提出基于宏-细观多场信息融合的采动覆岩“两带”发育位置精准判识方法。【结果和结论】结果表明:(1)采动覆岩微裂隙发育数量随着工作面推进呈正相关关系,且表现为先幂指数增长后线形增长的两阶段特征;在基载比接近1.0且采动覆岩“上三带”完整条件下,采动覆岩破断岩块平均长度随岩层高度的增大呈非线性对数增长特征。(2)采动覆岩强力链拱随工作面的不断推进,其高度先增大后趋于稳定,而跨度同步工作面推进速度;受覆岩载荷不断增大,强力链拱的破坏是岩层破断致使导水裂隙带发育高度增大的内在原因;强力链拱内强力链结构自下而上表现出垂向密集分布和近水平稀疏分布的双区段特征。(3)采动覆岩空隙率与岩层高度呈负相关关系,垮落带沿两侧松散区向中部压实区,采动覆岩空隙率平均由30%逐渐非线性减小至10%左右;融合多源信息综合判识采动覆岩导水裂隙带发育高度平均为69.00 m,裂采比平均为19.71,垮落带发育高度平均为19.63 m,垮采比平均5.61;采动覆岩导水裂隙带形态呈“正梯形”特征。该研究结果相较于传统单因素分析方法具有较高的准确性,其在工程应用方面可为黄河中游采空区垮落带矸石浆体高效充填空间精准计算提供科学依据。 展开更多
关键词 采动损伤 多场信息融合 力链 空隙率 “两带”发育位置 数值模拟 黄河中游
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深埋大采长工作面导水裂隙带发育高度研究 被引量：2
3
作者 张胜军 丁亚恒 +1 位作者 姜春露 李江 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期198-205,共8页
为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻... 为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻孔成像结果基本一致,实测得到导水裂隙带高度最大值为49.20 m,裂采比为17.14,比《三下开采规范》公式计算结果大,与《煤矿防治水手册》预计结果接近。采长增加导水裂隙带高度也增加,且埋深越大,增加幅度越大;900 m埋深时,330 m采长比160 m采长工作面的导水裂隙带高度增加10.54%。随着埋深增加,导水裂隙带发育高度也随之增加,采长越大增加幅度越大;工作面330 m采长时,900 m埋深的导水裂隙带高度比500 m埋深增加13.44%。《三下开采规范》和《煤矿防治水手册》公式中误差项范围较大,不易确定工作面煤层顶板导水裂隙带发育具体高度,对于受顶板水害威胁较大的矿井,建议采用现场实测方法准确地确定导水裂隙带高度,为煤矿顶板水害评估及治理提供依据。 展开更多
关键词 深埋矿井 大采长工作面 导水裂隙带 现场实测 数值模拟
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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
4
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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断层破碎带“线状”导水通道综合注浆治理技术 被引量：2
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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覆岩导水裂隙带发育高度钻孔电阻率法动态监测研究
6
作者 李家龙 李念政 +1 位作者 徐忠忠 陈曦 《中国矿业》 北大核心 2025年第8期206-212,共7页
煤层开采扰动作用下,顶板覆岩破坏形成由垮落带、导水裂隙带及弯曲下沉带构成的三带结构。其中,导水裂隙带作为沟通采空区与含水层的水力通道,当其发育高度突破隔水关键层或延伸至含水层时,会诱发顶板突水或老空水渗漏等重大水害事故。... 煤层开采扰动作用下,顶板覆岩破坏形成由垮落带、导水裂隙带及弯曲下沉带构成的三带结构。其中,导水裂隙带作为沟通采空区与含水层的水力通道,当其发育高度突破隔水关键层或延伸至含水层时,会诱发顶板突水或老空水渗漏等重大水害事故。现有导水裂隙带高度预测方法多基于经验公式估算或静态观测手段,存在空间分辨率低、动态监测能力不足等问题,难以满足采动裂隙三维动态发育过程的高精度探测需求。为实现导水裂隙带发育高度的全空间动态监测,结合覆岩破坏一般规律,通过集成并行电法数据采集、全空间电阻率三维反演与时移电阻率成像方法,提出了钻孔电阻率全空间动态监测方法。该方法通过钻孔布设电极阵列获取覆岩的电场响应特征,利用三维反演重建地下电性结构,结合时移成像分析电阻率时空变化特征,从而动态追踪导水裂隙带的发育过程。在长城五矿1302N工作面工程实践中,应用钻孔电阻率全空间动态监测方法对覆岩导水裂隙带发育过程进行追踪。通过对采动过程中各阶段的电阻率反演剖面图进行分析解释,揭示了导水裂隙带呈现出“裂隙萌生-加速发育-稳定成型”的动态演化特征,确定了该工作面导水裂隙带的最大发育高度为58m,双端堵漏分段注水法结果与其结果相吻合,验证了动态监测结果的准确性。该方法体系在覆岩采动裂隙发育探测中展现出良好的工程适用性与科学有效性,可为类似矿区水害防控提供理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 覆岩破坏 导水裂隙带高度 钻孔电阻率法 全空间 探测
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中厚缓倾斜煤层覆岩导水裂隙带形态特征研究
7
作者 田波 邓云驰 +2 位作者 杨守振 张涛 张培森 《山东科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期13-23,共11页
水害是制约煤矿安全开采的主要灾害之一,覆岩导水裂隙带作为地下水涌入采场的核心通道,其形态特征对矿井水害防治至关重要。本研究旨在通过定量表征导水裂隙带形态特征,为矿井水害风险防控提供理论依据。以中厚缓倾斜煤层为研究对象,通... 水害是制约煤矿安全开采的主要灾害之一,覆岩导水裂隙带作为地下水涌入采场的核心通道,其形态特征对矿井水害防治至关重要。本研究旨在通过定量表征导水裂隙带形态特征,为矿井水害风险防控提供理论依据。以中厚缓倾斜煤层为研究对象,通过数值模拟分析不同采高(1.3~3.5m)条件下覆岩应力场和塑性区演化规律,并提出基于覆岩破坏角α对导水裂隙带形态特征进行定量表征。研究结果表明:导水裂隙带高度和侧向宽度均随采高增加呈正相关性,且上山侧发育程度高于下山侧;覆岩破坏角α随采高增加逐渐减小,非对称性差异随采高增大而减弱;通过阳泉三矿K8404工作面实测数据验证显示,基于覆岩破坏角模型的侧向宽度预测误差小于3m(采高不超过6m),表明该方法具有较高的可靠性。基于覆岩破坏角α的定量表征方法,实现了导水裂隙带形态从经验判断到定量预测的转变,揭示了采高与裂隙带形态的非线性关系,为类似地质条件矿井水害防治提供了新思路。 展开更多
关键词 中厚缓倾斜煤层 导水裂隙带 覆岩破坏角 数值模拟
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薄基岩厚松散层下工作面导水裂缝带发育高度研究
8
作者 王俊平 李治纬 郑俊岭 《中国煤炭》 北大核心 2025年第8期66-77,共12页
薄基岩厚松散层下方工作面存在裂缝带贯通新近系含水层诱发水害的风险,为了准确掌握工作面导水裂缝带发育规律,以山东郭屯煤矿2301工作面为工程背景,采用理论公式对工作面导水裂缝带高度范围进行预测,利用FLAC 3D数值模拟软件模拟了工... 薄基岩厚松散层下方工作面存在裂缝带贯通新近系含水层诱发水害的风险,为了准确掌握工作面导水裂缝带发育规律,以山东郭屯煤矿2301工作面为工程背景,采用理论公式对工作面导水裂缝带高度范围进行预测,利用FLAC 3D数值模拟软件模拟了工作面上覆岩层应力和位移变化情况,通过仰孔注水测漏法对工作面导水裂缝带进行了现场实测。研究结果表明,理论计算、数值模拟和现场实测得到工作面导水裂缝带高度分别为74.60~108.25、72.00、71.08 m;现场实测钻孔注水漏失量存在分区现象,综合研究确定工作面导水裂缝带最大发育高度为71.08 m,裂采比为9.35,导水裂缝带发育至距离3号煤层71.08 m的细砂岩中。 展开更多
关键词 薄基岩 厚松散层 导水裂缝带高度 注水测漏法 数值模拟
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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
9
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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基于“混合耦合理论”的双重孔隙介质HMD模型及应用
10
作者 许昌毓 韩立军 +1 位作者 王锴 陈晓辉 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第4期201-214,共14页
在开采扰动下,富水矿山采空区围岩孔隙结构和渗透性往往发生较大的改变,从而诱发导水裂隙带的产生,甚至导致突水灾害。导水裂隙带的形成不仅具有很强的不可预见性,往往还需要考虑开采过程中裂隙围岩的应力、渗流等多物理场的耦合作用,... 在开采扰动下,富水矿山采空区围岩孔隙结构和渗透性往往发生较大的改变,从而诱发导水裂隙带的产生,甚至导致突水灾害。导水裂隙带的形成不仅具有很强的不可预见性,往往还需要考虑开采过程中裂隙围岩的应力、渗流等多物理场的耦合作用,因此对于相关模型的建立依然是一个挑战。为了探究采动过程中应力、渗流以及损伤耦合下的裂隙带形成规律,首先将包含大量孔隙、裂隙的富水围岩简化为双重孔隙介质,即介质由多孔基质与裂隙重叠而成。然后基于新兴的混合耦合理论,采用非平衡热力学的方法,建立考虑应力-渗流-损伤耦合(Hydro-Mechanical-Damage Coupling)的双重孔隙介质的热力学一致本构模型。同时,推导出应力-渗流-损伤(HMD)耦合条件下应力、孔隙度和裂隙体积分数的动态演化方程。最后,将推导出的耦合模型应用于实际工程情境,利用有限元软件对围岩孔隙水压力、应力、竖向位移以及损伤的演化规律进行数值模拟分析,并揭示出富水矿山采动过程中导水裂隙带可能形成的位置,为工程实践提供一定的参考。 展开更多
关键词 混合耦合理论 双重孔隙介质 流-固-损伤耦合 导水裂隙带 富水矿山开采
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基于渗流-应力耦合的近水平层状裂隙岩体渗透张量估算
11
作者 王俊智 陈艳国 +1 位作者 张海丰 万伟锋 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第2期115-121,共7页
定量评价裂隙岩体的渗透能力及各向异性特征是水利水电工程地质勘察的重要内容,可为防渗帷幕设计、基坑降排水设计、水工隧洞突涌水预测等提供技术支撑。为了探究近水平层状裂隙岩体的渗透能力,介绍了一种基于“渗流-应力”耦合理论的... 定量评价裂隙岩体的渗透能力及各向异性特征是水利水电工程地质勘察的重要内容,可为防渗帷幕设计、基坑降排水设计、水工隧洞突涌水预测等提供技术支撑。为了探究近水平层状裂隙岩体的渗透能力,介绍了一种基于“渗流-应力”耦合理论的渗透张量估算方法。该方法联合使用常规垂直钻孔压水试验、水平定向钻孔压水试验与岩体应力测试,通过建立“结构面法向应力-结构面张开度”负指数函数关系,估算结构面的等效水力张开度,计算岩体的渗透张量。该方法在黄河古贤水利枢纽工程中进行了实际应用,分析了坝址区岩体渗透参数各向异性的发育特征。结果表明,相较于常规垂直孔压水试验,所提方法更能表征岩体的渗透能力和各向异性渗透特征,其换算得到的综合渗透系数约是常规垂直孔压水试验的15倍。研究成果可为渗控工程设计提供科学指导。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗透张量 定向压水试验 地应力测试 黄河古贤水利枢纽工程
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华北型煤田不同覆岩类型下导水裂隙带高度分区预测研究
12
作者 徐东晶 张瑞庆 +4 位作者 高卫富 姜浩楠 朱海锋 李业 夏志村 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期177-189,共13页
【背景】我国华北型煤田煤炭资源开采深度及开采强度逐渐增加,进而导致覆岩移动破坏及裂隙演化等热点问题,引起极大关注。【方法】收集华北型煤田导水裂隙带高度实测数据共117组,其中不同覆岩类型(坚硬、中硬和软弱)数据分别为17、42和5... 【背景】我国华北型煤田煤炭资源开采深度及开采强度逐渐增加,进而导致覆岩移动破坏及裂隙演化等热点问题,引起极大关注。【方法】收集华北型煤田导水裂隙带高度实测数据共117组,其中不同覆岩类型(坚硬、中硬和软弱)数据分别为17、42和58组。在此基础上探究不同覆岩类型控制下不同采高、不同采深以及不同工作面斜长对导水裂隙带发育高度的影响。根据华北型煤田含煤地层的沉积特点,将其划分为北带、中带和南带3个区域,分别采用卷积神经网络、贝叶斯公式及《“三下”规范》3种方法,分区域开展北带、中带和南带地区的导水裂隙带高度精细化研究。【结果和结论】结果表明:随着采高、采深或工作面斜长等因素的改变,不同覆岩类型条件下的导水裂隙带高度分布出现明显差异,从坚硬、中硬到软弱覆岩,裂采比依次降低,其中坚硬覆岩的裂采比是中硬覆岩的1.59倍,是软弱覆岩的1.77倍;中硬覆岩的裂采比是软弱覆岩的1.11倍。预测结果显示,3个地区卷积神经网络和贝叶斯公式的RMSE(E_(RMS))值分别为6.62和21.84、2.20和8.09、2.60和6.12,明显小于《“三下”规范》中的经验公式的RMSE(E_(RMS))值(45.91、13.40和21.99),说明卷积神经网络和贝叶斯公式的预测结果均优于经验公式,其中卷积神经网络预测结果更为贴近实测结果,具有良好的适用性,可为华北型煤田不同覆岩类型下的导水裂隙带高度预测提供依据。 展开更多
关键词 华北型煤田 导水裂隙带 经验公式 沉积环境 覆岩结构 主控因素
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煤矿导水裂隙带的物探方法研究进展与应用
13
作者 尹耀辉 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期490-495,共6页
煤矿导水裂隙带是煤矿开采过程中引发水害的关键因素。本研究在深入分析其形成机制、影响因素及危害的基础上,综合运用多种物探技术开展煤矿导水裂隙带探测工作,并通过实际案例验证了这些技术的有效性和可行性。研究结果显示,导水裂隙... 煤矿导水裂隙带是煤矿开采过程中引发水害的关键因素。本研究在深入分析其形成机制、影响因素及危害的基础上,综合运用多种物探技术开展煤矿导水裂隙带探测工作,并通过实际案例验证了这些技术的有效性和可行性。研究结果显示,导水裂隙带的形成受岩层硬度、岩层组合、地质构造特征、煤层厚度、煤层倾角、含水层与隔水层分布、地下水位及水压等多种因素影响。导水裂隙带的产生与发展会引发矿井突水、瓦斯积聚、顶板坍塌等灾害,对煤矿安全生产构成严重威胁。直流电法、电磁法和岩层探测技术等多种物探手段可用于探测煤矿导水裂隙带,为煤矿安全生产提供技术支持。现有物探技术在分辨率、适用条件和数据解释方面仍存在局限性。未来随着智能化监测预警系统的发展,煤矿物探技术将更加高效地保障煤矿安全生产。 展开更多
关键词 导水裂隙带 物探技术 直流电法 电磁法 地震探测 岩层探测 煤矿安全 水害防治
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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：5
14
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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王洼煤矿水库坝体下工作面安全开采高度研究 被引量：3
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作者 杨涛 张一铭 +7 位作者 张杰 林海飞 闫医慧 张建辰 马海虎 孙建平 庞海波 武浩昊 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期43-53,共11页
为解决水库坝体下开采安全性,提高煤炭资源回收率,以王洼煤矿水库坝体下110505工作面为研究背景,通过物理仿真模拟、数值模拟及理论分析等方法对覆岩裂隙发育规律及导水裂隙带高度展开研究。为避免矿井开采对地表水坝与水体破坏,针对导... 为解决水库坝体下开采安全性,提高煤炭资源回收率,以王洼煤矿水库坝体下110505工作面为研究背景,通过物理仿真模拟、数值模拟及理论分析等方法对覆岩裂隙发育规律及导水裂隙带高度展开研究。为避免矿井开采对地表水坝与水体破坏,针对导水裂隙带高度分析结果,提出了110505工作面限高开采方案。结果表明:工作面开采后地表形成“凹”型盆地,并产生拉伸裂隙,致使地表水位下降78%;现场实测导水裂隙高度为170.76 m,物理仿真模拟试验、数值计算、传统经验公式得出三者的导水裂隙带高度分别为162,164 m和120.57 m;方差修正系数对经验公式做出修正后,反推出限高开采的安全开采高度为2.6 m。研究揭示了工作面覆岩导水裂隙带高度发育规律及水库水体受采动影响的规律,为王洼煤矿后续此类条件下安全措施的制定提供了依据。 展开更多
关键词 水库下采煤 高强度开采 绿色开采 物理仿真 导水裂隙带
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考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律 被引量：5
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作者 齐跃明 周沛 +3 位作者 周来 蒋丹 杨雨晴 刘延卓 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-100,共12页
高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物... 高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO_(4)^(2-)污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明:SO_(4)^(2-)在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO_(4)^(2-)迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO_(4)^(2-)浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量-过程阻断-末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。 展开更多
关键词 闭坑煤矿 酸性矿井水 硫酸盐 导水裂隙带 采动效应 综合防控
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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
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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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黄陇煤田典型特厚煤层综放开采涌水机理与导水裂隙带发育规律 被引量：9
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作者 闫和平 李文平 +1 位作者 段中会 杨玉贵 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期129-138,共10页
黄陇侏罗纪煤田厚煤层开采导水裂隙带发育高度大,易导通上覆白垩系洛河组巨厚砂岩含水层,区内青岗坪煤矿回采期间出现典型的“脉冲式”涌水特征,给矿井的安全回采造成严重影响。以青岗坪煤矿42105综放工作面为研究对象,采用3DEC离散元... 黄陇侏罗纪煤田厚煤层开采导水裂隙带发育高度大,易导通上覆白垩系洛河组巨厚砂岩含水层,区内青岗坪煤矿回采期间出现典型的“脉冲式”涌水特征,给矿井的安全回采造成严重影响。以青岗坪煤矿42105综放工作面为研究对象,采用3DEC离散元模拟、钻孔冲洗液漏失量、综合物探以及钻孔电视相结合的实测方法,对工作面回采过程中覆岩导水裂隙带和离层发育规律进行研究,探究该典型地质条件下矿井的涌水机制与导水裂隙带发育特征。结果表明:42105工作面导水裂隙带受覆岩周期性垮落影响不断向上发育,洛河组孔裂隙砂岩静储水不断释放,间歇性涌入工作面,形成幅值稍低的“脉冲式”涌水;在采动影响下巨厚砂岩含水层内不断出现离层,导水裂隙带导通砂岩含水层离层积水区,致使涌入工作面的瞬时涌水量突增,形成幅值较高的“脉冲式”涌水。结合现场钻孔冲洗液漏失量实测、综合物探以及钻孔电视结果,揭示了青岗坪煤矿洛河组孔裂隙砂岩静储水与离层水叠加影响的“脉冲式”涌水机理,确定导水裂隙带的最大发育高度为316.83~333.00m,裂采比为30.17~31.71。研究结果对于类似地层条件下矿井涌水的防治和安全高效回采具有指导意义。 展开更多
关键词 黄陇煤田 特厚煤层 导水裂隙带 “脉冲式”涌水 综合探测 离散元模拟
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葫芦素煤矿导水裂隙带发育高度预测与水源分析 被引量：5
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作者 姜坤 赵飞 +3 位作者 吴访 郝英豪 王泽唐 王超勇 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期377-381,共5页
为消除上覆含水层发生突水或淹井事故,预测导水裂隙带发育高度对顶板探放水设计十分重要。通过数值模拟、钻探注水、窥视等手段,发现21404工作面导水裂隙发育形态由初期的“拱形”逐步演化“马鞍形”,导水裂带高度呈上升趋势,并在推进... 为消除上覆含水层发生突水或淹井事故,预测导水裂隙带发育高度对顶板探放水设计十分重要。通过数值模拟、钻探注水、窥视等手段,发现21404工作面导水裂隙发育形态由初期的“拱形”逐步演化“马鞍形”,导水裂带高度呈上升趋势,并在推进距离为90 m时取得最大值,为116.8 m;注水实测结果显示,导水裂隙带最大高度为120.5 m,与多数方法间相对误差均小于5%;水化学与微生物特征表明水质类型为典型的直罗组水。表明采空区直接水源为直罗组含水层,具有滞留还原水化学特征,采空区与白垩系含水层的水力联系较弱。 展开更多
关键词 数值模拟 注水 导水裂隙带 水化学特征 微生物种属
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厚松散层薄基岩下分层开采覆岩破坏高度研究 被引量：3
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作者 王文卫 芦晓伟 +1 位作者 丁坤朋 王文 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期75-83,共9页
以赵固一矿厚松散层薄基岩下分层工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟研究、钻孔冲洗液漏失量观测及钻孔窥视方法对采后覆岩破坏高度进行研究,研究表明:采用经验公式计算得到下分层工作面采后,顶板垮落带发育高度为6.93~27.72 m,... 以赵固一矿厚松散层薄基岩下分层工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟研究、钻孔冲洗液漏失量观测及钻孔窥视方法对采后覆岩破坏高度进行研究,研究表明:采用经验公式计算得到下分层工作面采后,顶板垮落带发育高度为6.93~27.72 m,导水裂缝带发育高度为22.17~71.73 m;数值模拟结果表明下分层采高2.5 m、累计采高6 m时,最大垮采比为2.61,而累计采厚小于6 m、基岩厚度不小于30 m、黏土层厚度大于5 m时可认为黏土层厚度能够阻隔导水裂缝带向上发育;采用现场实测方法得到累计采厚5.8 m处,垮落带15.26 m,垮采比为2.62,导水裂缝带55.59 m,裂采比为9.58。东一盘区下分层工作面后开采覆岩破坏高度的规律,可以为该矿下分层工作面时确定防水、防砂安全煤(岩)柱厚度提供理论依据。 展开更多
关键词 厚松散层 薄基岩 垮落带 导水裂隙带 下分层
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