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弱胶结顶板水砂突涌启动主控因素研究
1
作者 杜明泽 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期130-137,共8页
针对西部深埋侏罗纪煤田弱胶结地层工作面开采引发的间歇式离层型水砂突涌问题,以新上海一号煤矿水砂突涌灾害为研究对象,采用水砂突涌启动试验装置,设计25组静动水压条件下的水砂突涌启动试验。通过单因素分析法,研究黏土层厚度、水头... 针对西部深埋侏罗纪煤田弱胶结地层工作面开采引发的间歇式离层型水砂突涌问题,以新上海一号煤矿水砂突涌灾害为研究对象,采用水砂突涌启动试验装置,设计25组静动水压条件下的水砂突涌启动试验。通过单因素分析法,研究黏土层厚度、水头高度、裂隙宽度、裂隙角度及颗粒级配对水砂突涌启动的影响;结合极差分析,量化各主控因素的作用强度。在此基础上,通过隶属度对比及水砂突涌灾变时间,分析动水压力对水砂突涌启动的影响,揭示离层汇水过程中的水砂突涌灾变机制。结果表明:初始水头高度、裂隙宽度与水砂突涌启动呈正相关,黏土层厚度与水砂突涌启动呈负相关;各因素对水砂突涌启动的影响占比依次为黏土层厚度39.4%、水头高度27.3%、裂隙宽度12.1%、颗粒级配12.1%、裂隙角度9.1%;静、动水压力对水砂突涌影响程度的排序为持续注气补压>间歇注气补压>静水压力。 展开更多
关键词 弱胶结 水砂突涌 正交试验 离层汇水 动水压力
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下伏煤矿老采空区的隧洞工程安全性分析
2
作者 江强强 徐杨青 +1 位作者 王宏飞 杨龙伟 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第26期11358-11369,共12页
为研究煤层采空区对上覆隧洞的安全影响,以穿越煤矿采空区的拟建隧洞工程为例,采用上行开采可行性判别、残余移动变形预计、数值模拟及离层突水危险性判别等综合方法,分析了采空区覆岩破断、残余移动变形及离层积水对隧洞围岩变形、稳... 为研究煤层采空区对上覆隧洞的安全影响,以穿越煤矿采空区的拟建隧洞工程为例,采用上行开采可行性判别、残余移动变形预计、数值模拟及离层突水危险性判别等综合方法,分析了采空区覆岩破断、残余移动变形及离层积水对隧洞围岩变形、稳定性和施工安全性的影响。结果表明:隧洞位于老采空区上方弯曲下沉带内,且老采空区停采时间均10 a以上,岩层移动变形相对充分,沿隧洞轴线残余移动变形值均小于隧洞围岩的允许变形值;受围岩前期采动损伤影响,隧洞围岩开挖变形较无采空区工况下略有增大,最大变形量约15 mm,且隧洞开挖扰动影响集中于洞周20 m范围内,未波及采空覆岩垮落带、裂隙带,即隧洞与下伏采空区相互作用影响较小;隧洞在采空覆岩积水离层之上,隧洞开挖不会诱发离层突涌水,同时,隧洞上方存在较厚的相对隔水层,大气降水及上层滞水向洞内充水的可能性及危害性较小;下伏采空区对该隧洞洞岩变形、稳定性和施工安全影响较小,穿越煤矿采空区隧洞方案整体上安全、可行。研究成果为该隧洞工程设计及施工提供了科学依据,评价方法也可为类似穿越采空区的隧洞工程地质选线具有借鉴和参考。 展开更多
关键词 隧洞工程 煤矿采空区 围岩稳定性 残余移动变形 离层水害
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煤矿采动覆岩离层水害致灾因素勘查与预测评价 被引量：7
3
作者 乔伟 刘梦楠 +4 位作者 孟祥胜 程香港 冯培超 李小琴 李文平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2031-2044,共14页
采动覆岩离层突水在我国各地矿区均较为常见且危害性较大,现有的规范中鲜有针对离层水害的具体工程地质和水文地质勘查方法。探索煤矿离层水害工程地质水文地质勘查与评价方法,能够推动我国矿井水害防治水平进一步提升。首先从煤矿采动... 采动覆岩离层突水在我国各地矿区均较为常见且危害性较大,现有的规范中鲜有针对离层水害的具体工程地质和水文地质勘查方法。探索煤矿离层水害工程地质水文地质勘查与评价方法,能够推动我国矿井水害防治水平进一步提升。首先从煤矿采动覆岩高位离层水害孕灾机制出发,分析了离层水害从孕灾到致灾的工程地质条件,将我国现有的离层水害归纳为3种典型类型:离层动力突水、离层静水压涌突水和离层携泥砂突水。然后,确定了“水源”“通道”“力源”和“物源”为控制离层水害类型与强度的关键隐蔽致灾因素,将位于传统导水裂隙带以上,可发生离层突水的复合层位称为采动覆岩“突水离层带”,并提出了煤矿采动覆岩“突水离层带”的判别流程,划分勘查阶段,指明勘查要点。煤矿离层水害采前勘查应包括2个阶段:①开展覆岩基本工程地质和水文地质条件勘探,评估勘探区离层水害的可能性并确定潜在“突水离层带”的层位;②将“突水离层带”和“物源”层作为勘查目标层,开展离层水害致灾因素专项勘查,评定离层水害类型和强度。回采期间对水动力条件和覆岩裂隙演化进行探查。最后,基于离层水害致灾因素互馈演化致灾机制,建立了适用于采动覆岩离层水害的矿井区域预测综合评价模型,提出了全矿井/采区尺度的区域危险性分区、采前工作面突水位置判定及涌水量预计的煤矿采动覆岩离层水害预测评价方法。 展开更多
关键词 离层水害 致灾因素 采动覆岩“突水离层带” 工程地质勘查 预测评价
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高位离层水害突水危险性区域预测方法 被引量：2
4
作者 秦庆举 刘梦楠 +4 位作者 孔英权 周宇 刘文武 韩昌民 乔伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期368-381,共14页
以黄陇煤田招贤煤矿为例,提出了一种考虑主观决策、客观统计和变权理论修正的离层水害区域危险性预测方法。选取煤层厚度、含水层渗透系数、含水层厚度、含水层单位涌水量、含水层距煤层距离、含水层水头高度、构造、近场顶板岩层泥岩... 以黄陇煤田招贤煤矿为例,提出了一种考虑主观决策、客观统计和变权理论修正的离层水害区域危险性预测方法。选取煤层厚度、含水层渗透系数、含水层厚度、含水层单位涌水量、含水层距煤层距离、含水层水头高度、构造、近场顶板岩层泥岩累计厚度等8个主要因素,在层次分析法(AHP)和熵权法(EWM)的基础上,使用变权法(VWM)对常权值修正,建立了招贤一采区离层突水危险性评价数学模型,得到开采前一采区离层突水危险性综合评价指标。结合招贤工程地质条件,采用地面抽排孔控制离层致灾水源。结果表明:提出的基于AHP-EWM-VWM的高位离层突水区域危险性预测方法可以较为准确地定位突水高风险区,综合权重评价结果表明,降低含水层水位高度是防控离层水害的关键措施;实际开展的地面抽排孔抽水有效降低了采区离层突水风险,证明研究对侏罗系煤田离层水害有效防治具有良好的指导意义。 展开更多
关键词 高位离层 突水因素 层次分析-熵权-变权法 水害预测 群孔抽水
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采动覆岩“突水离层带”岩体结构演化致灾机理及突水预报方法 被引量：14
5
作者 乔伟 刘梦楠 +7 位作者 李连刚 郭伟 王启庆 孟祥胜 李小琴 段中稳 陈维池 李文平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期818-832,共15页
离层水害是近年来我国东西部矿井较为常见且严重的水害类型,研究采动覆岩结构演化对揭示离层突水机理、灾害预测防治有着重要意义。为分析不同工程地质条件下离层突水演化机理,将可以产生采动覆岩离层涌水的离层水体及其上下位一定范围... 离层水害是近年来我国东西部矿井较为常见且严重的水害类型,研究采动覆岩结构演化对揭示离层突水机理、灾害预测防治有着重要意义。为分析不同工程地质条件下离层突水演化机理,将可以产生采动覆岩离层涌水的离层水体及其上下位一定范围的岩层统称为“突水离层带”。建立“突水离层带”采动岩体结构力学模型,根据上位岩层和下位隔水层破断规律,分析5种突水类型(采动覆岩离层静水压突水、采动覆岩离层动力突水、多煤层叠加开采离层突水、传统顶板导水裂隙涌水和离层积水不突水)的形成机制和力学条件,研究回采期间导水裂隙带时空演化与离层突水的关系;基于工作面开采条件、覆岩条件、突水离层带发育位置和微震监测,分析了离层突水形成条件,揭示了离层突水演化机理,并对永陇矿区崔木煤矿和招贤煤矿工作面开展了实例分析,提出了工作面离层突水预报方法。研究得出:(1)随着工作面推进,充水离层上位岩层和下位隔水层破断规律的差异是导致出现5种突水类型的根本原因;(2)只有在采高M和充水离层与煤层间距H处于某种特定关系下,才会满足形成“突水离层带”的基本条件,发生离层突水;(3)陕西崔木煤矿21306工作面离层突水主要是由上位岩层破断导致,突水期间高能量矿震(>10^(4)J)发生次数增多,微震日总能量和平均每次能量显著升高;而陕西招贤煤矿1304工作面离层突水是由下位隔水层破断导致,突水期间<10^(3)J矿震每日次数显著增多,对应矿震每日总次数升高而平均每次能量值减小。 展开更多
关键词 “突水离层带” 离层突水 突水类型 致灾机理 预报方法
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煤矿特大动力突水动力冲破带形成机理研究 被引量：28
6
作者 乔伟 李文平 +2 位作者 孙如华 李小琴 胡戈 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1726-1733,共8页
由于地下开采活动,致使在整体块状结构坚硬岩层中产生弹性能积聚,当弹性能积聚到一定程度时,坚硬岩层产生动力失稳,瞬间释放巨大动能,致使在坚硬岩层附近的含水层中产生超高水压,并在含水层与采掘临空面之间,产生瞬间冲破导水通道,产生... 由于地下开采活动,致使在整体块状结构坚硬岩层中产生弹性能积聚,当弹性能积聚到一定程度时,坚硬岩层产生动力失稳,瞬间释放巨大动能,致使在坚硬岩层附近的含水层中产生超高水压,并在含水层与采掘临空面之间,产生瞬间冲破导水通道,产生动力突水。以海孜煤矿为例,通过现场勘查和数值模拟分析了离层产生的地质条件和主要因素,测试了坚硬岩层的冲击倾向性指标(tD,WET,KE),并设计和实施了冲击动力作用下反应超静水压力大小的试验,在此基础上基于爆炸力学的理论初步研究了动力冲破带的形成机理。 展开更多
关键词 采矿工程 离层水 动力突水 超静水压力 冲击动力
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高位离层突水诱导工作面切顶压架灾害预警研究 被引量：3
7
作者 李正杰 李连刚 +2 位作者 纵峰 王涛 张震 《煤炭工程》 北大核心 2021年第11期91-96,共6页
为解决永陇矿区特厚含水层高位离层突水导致的综放工作面大面积切顶压架灾害预测预报难题,采用含水层水位连续监测和工作面矿压实时监测方法,基于3起突水压架实例分析了含水层水位-工作面矿压的联动效应,从大周期步距、支架工作阻力与... 为解决永陇矿区特厚含水层高位离层突水导致的综放工作面大面积切顶压架灾害预测预报难题,采用含水层水位连续监测和工作面矿压实时监测方法,基于3起突水压架实例分析了含水层水位-工作面矿压的联动效应,从大周期步距、支架工作阻力与动载系数、支架增阻速率、安全阀开启率以及长观孔水位降速6个关联指标,对综放工作面切顶压架灾害预警指标合理阈值进行了研究。研究表明:含水层水位下降-工作面大面积来压-突水压架具有显著的时序性和联动性,并划分了前兆性预警指标和实时性预警指标,并提出了切顶压架两阶段预警方法和两级预警-防治机制。通过现场应用验证了该预警指标及方法的正确性与适用性。研究对陕西永陇、彬长等矿区高位离层水害及切顶压架灾害预警和防治具有借鉴价值。 展开更多
关键词 高位离层突水 切顶压架 预警指标 两阶段预警方法
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