华北型煤田岩溶陷落柱研究70年:成因·机理·防治 被引量：85

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作者 尹尚先 连会青 +1 位作者 刘德民 尹慧超 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1-29,共29页

系统阐述了华北型煤田陷落柱及其突水的研究历程和取得的成就。20世纪30年代煤田岩溶陷落柱偶然发现于煤炭开采中,因其带来开采及安全影响,研究不断深化。新中国成立伊始,百业待兴,能源先行,陷落柱对煤炭开发的影响逐渐显现,在解决现场... 系统阐述了华北型煤田陷落柱及其突水的研究历程和取得的成就。20世纪30年代煤田岩溶陷落柱偶然发现于煤炭开采中,因其带来开采及安全影响,研究不断深化。新中国成立伊始,百业待兴,能源先行,陷落柱对煤炭开发的影响逐渐显现,在解决现场技术问题的同时,基础理论得到蓬勃发展,至1984年开滦范各庄矿陷落柱特大突水事故震惊世界,其成功封堵复矿标志着我国治理技术基本成熟,该事件得以成功处理成为划时代的里程碑;其后能源行业从萧条到黄金10年,煤炭开发向深部、西部转移,陷落柱突水威胁日趋严重,新理论新技术的应用,促进相关研究不断向纵深发展,到目前为止,基本理论及治理技术日臻完善。由于其局域性和特殊性,国外仅有岩溶塌陷和采矿垮落的理论可作为研究借鉴。从基本特征、分布规律、成因机制、导水性、突水模式及机理、预测探查和治理等方面全方位进行了总结,归纳了岩溶陷落柱空间形态特征、充填物特点、揭露特征、结构构造特征等,系统梳理了岩溶陷落柱分类及类型;探讨了岩溶陷落柱导水性,建立了岩溶陷落柱预测指标体系及预测模型,分类提出了陷落柱突水模式和机理及力学判据,研讨了陷落柱突水量预测的可行性,规范了陷落柱预测探查及治理的程序,总结了陷落柱治理技术。作者指出了目前陷落柱研究中存在的不足,凝练了岩溶陷落柱成因、导水性、预测、突水机理及突水量预测等方面的待解科学命题,列举了陷落柱精细化探查、突水监测预警、治理装备技术等方面技术难题,指明了未来探索及发展方向。应当指出,尽管现有成果基本成型,但距离技术理论体系的完善、满足保障矿井安全生产还有很长的路要走。 展开更多

关键词 岩溶陷落柱 华北型煤田 成因机制 突水机理 防治技术

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矿井水防治学科基本架构及内涵 被引量：21

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作者 尹尚先 徐斌 +3 位作者 尹慧超 曹敏 丁莹莹 梁满玉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期24-35,共12页

我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及... 我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及范围为边界且内部介质结构时变的高度复杂系统,水源输入和涌水输出齐备,采矿扰动激发而系统及时响应;构建了矿井水防治基本架构,即理论技术体系及技术管理体系等两大核心体系;理论技术体系涵盖理论基础、技术依托及工程支撑,致灾机理、条件评价、预测预报为理论基础,条件探查、预防治理、地质保障为技术依托,探水、防水、堵水、疏水、排水、截水、监水等七类为工程支撑;技术管理体系包括先进理念、总体思路和工作体系,按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字总体思路,以源头预防区域治理井上下结合工程治理治保结合先进理念为引导,建设理念先进,基础扎实,勘探清楚,科技攻关,综合治理,效果评价及应急救援“七位一体”水害防治工作体系,实现减少矿井水影响、防止水害事故、减轻环境影响的总体目标。展望未来,水灾变物理机制,数据驱动的灾变规律,或者二者融合,是基础理论突破的重点方向,将带动技术及工程全面突围。 展开更多

关键词 矿井水 矿井水系统 矿井水防治架构 矿井防治水 矿井突水

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煤矿防治水“三区”划分方法及其水害防治意义 被引量：11

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作者 曾一凡 于超 +7 位作者 武强 赵菱尔 尹尚先 张博成 刘泽洋 崔雅帅 阚雪冬 黄浩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3605-3618,共14页

为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出... 为系统性认识矿井各类水害问题,规范化管理矿井防治水工作,国家矿山安全监察局于2022年6月将针对老空水防治的“三区”管理工作推广到顶板水害、底板水害以及构造水害等更多水害类型中。然而各地煤矿在防治水“三区”划分过程中暴露出水害致灾因素和水害治理情况等与划分标准结合不紧密,并且技术上未针对不同煤层和采区进行区别划分,同时划分区域范围和划分结果的规范性和时效性存在不统一。据此,结合防治水“三区”划分的目的,对比了新“三区”划分与老空水“三区”划分的异同,明确了以水文地质条件勘查程度、水害隐患分析、水害治理情况为要素的划分原则,理清了“三区”划分的技术路径;结合我国常见的5种煤矿水害类型特征,提出了不同类型水害的划分方法,即:地表水害应根据井田内地表水体的分布发育特征以及大气降水、滑坡等地质灾害对开采的影响程度等进行划分。顶板水害应根据导水裂隙带范围内是否存在富水性强或者富水性中等静储量丰富含水层、松散含水层等对开采造成威胁进行划分。底板水害应根据煤层带压开采区域底板隔水层厚度与矿压破坏带深度之间的关系以及底板突水系数大小进行划分。老空水害应根据矿井及周边矿井老空积水分布范围、积水量情况进行划分,构造水害应根据井田内断层、陷落柱、溶洞等地质构造和不良地质体的富水性、含水性、与水源导通情况进行划分;总结了划分工作的要点和难点,即:明晰划分时空范围、综合分析划分标准、明确“三区”管理职责、动态转换划分结果等;在此基础上,选择水害类型多样和水文地质条件复杂的典型煤矿井,遵循划分原则,根据划分标准,分煤层、分采区划分了可采区、缓采区、禁采区,并加以详细的解释说明;阐明了开展“三区”划分工作具有提升综合探测水平、强化预测预报能力、找准水害治理方向的水害防治意义,以期指导和规范我国煤矿防治水“三区”划分工作。 展开更多

关键词 煤矿水害防治 “三区”划分 水文地质条件 水害致灾因素 水害治理措施

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基于多方法耦合的矿井突水水源识别方法研究

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作者 黄亚坤 李启兴 +7 位作者 梁建斌 刘德旺 夏向学 张庆 任正瑞 康佳 吴威 徐保同 《煤》 2024年第11期6-10,共5页

为有效预防矿井突水事故发生,快速准确识别矿井突水水源是至关重要。以陕西某矿为例,选取K^(+)+Na^(+),Ca^(2+),Mg^(2+),Cl^(-),SO_(4)^(2-),HCO^(-)_(3)六种水化学成分指标作为矿井突水水源识别的样本变量。笔者采用主成分分析(PCA)结... 为有效预防矿井突水事故发生,快速准确识别矿井突水水源是至关重要。以陕西某矿为例,选取K^(+)+Na^(+),Ca^(2+),Mg^(2+),Cl^(-),SO_(4)^(2-),HCO^(-)_(3)六种水化学成分指标作为矿井突水水源识别的样本变量。笔者采用主成分分析(PCA)结合Fisher判别分析法建立突水水源判别,利用不同的水化学特征样本中的27个数据为训练样本,对该方法进行检验和应用,并与传统的Fisher判别分析法的结果进行比较。研究结果表明:利用Fisher判别分析正确率为92.6%,而利用PCA与Fisher突水水源判别方法对样本数据进行判别,正确率达96.3%,并对10个预测样本数据进行判别,正确率100%,判别结果正确率较高,对煤矿突水水源识别具有指导意义。 展开更多

关键词 主成分分析(PCA) FISHER判别分析 矿井突水 水源判别 水化学特征

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化学示踪连通试验在矿井充水条件探查中的应用 被引量：26

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作者 尹尚先 徐斌 +1 位作者 徐慧 夏向学 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期129-134,共6页

为获取地下水流速和渗透系数等水文地质参数、查清含水层水力联系、查明矿井充水条件,在内蒙古某矿设计实施了化学示踪试验。通过对国内外化学示踪试验资料整理、统计分析,总结出化学示踪剂用量与投放距离、含水层性质的经验关系式,并... 为获取地下水流速和渗透系数等水文地质参数、查清含水层水力联系、查明矿井充水条件,在内蒙古某矿设计实施了化学示踪试验。通过对国内外化学示踪试验资料整理、统计分析,总结出化学示踪剂用量与投放距离、含水层性质的经验关系式,并对本次示踪剂用量做出了评价。同时,对试验中监测点水中均未出现Cl-浓度增高现象进行了科学解释,提出类似含Cl-示踪剂中的某些离子可能被地下岩层特定矿物质吸附时,只要化学试剂中的一种离子能达到试验效果,且具有成本低、易获取等特点,即可选择其作为示踪剂的观点。 展开更多

关键词 示踪试验 矿井充水 示踪剂用量 水文地质参数 Cl^-吸附

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深部底板奥灰薄灰突水机理及全时空防治技术 被引量：73

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作者 尹尚先 王屹 +6 位作者 尹慧超 徐斌 王铁记 杨俊文 田午子 徐维 曹敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1855-1864,共10页

奥陶系灰岩+厚隔水层夹薄层灰岩+煤层的地层结构模式是我国石炭二叠系煤田带压开采的典型存在形式。尽管隔水层巨厚,由于其中夹有薄层灰岩含水层,导致深部开采时突水灾害仍然频发。由于突水系数的局限性,依据隔水层厚度、底板破坏带高... 奥陶系灰岩+厚隔水层夹薄层灰岩+煤层的地层结构模式是我国石炭二叠系煤田带压开采的典型存在形式。尽管隔水层巨厚,由于其中夹有薄层灰岩含水层,导致深部开采时突水灾害仍然频发。由于突水系数的局限性,依据隔水层厚度、底板破坏带高度与奥灰导升带高度之和、突水系数将底板隔水层类型综合划分为极薄、薄、中、厚及巨厚5种类型,淡化突水系数在极薄、厚及巨厚隔水层中的应用。阐述了薄层灰岩在串连奥灰与煤层形成水害的独特作用,定义了深部底板奥灰及薄灰水害概念及突水模式,总结了其五维度特征,概括为充水水源的总源递进、充水通道的面状分散、充水强度的台阶增长、充水时间的滞后出水、充水水源水质的交换吸附,阐明了奥灰水渗透、扩容、压裂、导升经薄灰中转储运形成面状散流的突水机理,提出了相应的突水危险性评价公式P0>3σ3-σ1-Pp+Rm。针对巨厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全控制深部突水的现状,创新了全时域与全空域四维度奥灰及薄灰水害的“全时空”综合防治理念,空域上井上下相结合、奥灰及薄灰多层次区域治理与井下薄灰钻孔探治验相结合的全空间多层次立体网状防控布局,创建了全空域立体交叉网络探查、治理、验证、补充的“全空域”立体防治模式,形成了条件评估、探治验补、检验评价、监测保障的全时域“四位一体”技术质量控制流程,创立了“四位一体”立体网状全时空深部底板奥灰及薄灰水害防治方法。以邯邢矿区梧桐庄井田2603工作面为工程案例,确定奥灰顶面以下40~60 m和20~30 m、薄灰大青和山伏青灰岩为目标实施多层段地面超前区域治理及补充治理,配合野青和山伏青为目标井下补充治理和验证,形成立体网络治理;采用奥灰薄灰水文地质条件评估确定治理目标,用地面区域探查治理、补充探查治理以及传统井下查缺补漏验证前期治理效果,以治理效果检验、底板完整性评价、突水危险性评价、涌水量预测、排水能力评价等全面评估能否回采工作面,回采过程中采取水文监测、微震系统、矿压系统等综合监测手段紧盯薄层灰岩关键层,实现了工作面安全回采。 展开更多

关键词 奥陶系灰岩及薄层灰岩水害 全时空防治 突水机理 立体网状 四位一体

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我国华北煤田岩溶陷落柱预测研究 被引量：18

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作者 尹尚先 徐斌 +1 位作者 刘德民 徐慧 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第1期172-177,共6页

为了预测岩溶陷落柱的发育可能性、发育靶区或空间位置,依据岩溶陷落柱形成主控因素,建立了包含2个一级指标和10个二级指标的综合预测指标体系,并根据各指标的重要性,运用模糊层次分析法对其赋以权重;运用所建立的预测体系分别对华北煤... 为了预测岩溶陷落柱的发育可能性、发育靶区或空间位置,依据岩溶陷落柱形成主控因素,建立了包含2个一级指标和10个二级指标的综合预测指标体系,并根据各指标的重要性,运用模糊层次分析法对其赋以权重;运用所建立的预测体系分别对华北煤田3个典型煤矿进行了预测评价。结果表明:Ⅰ煤矿发育程度综合评价评分为84.9,可判断陷落柱发育可能性大;Ⅱ煤矿基于GIS平台进行了陷落柱位置预测,预测Ⅱ煤矿有3个发育区、2个较发育区,经工程勘察揭露,有1个陷落柱位于预测区;Ⅲ煤矿基于预测的岩溶强径流带进行了陷落柱位置预测,预测Ⅱ煤矿有8个较发育靶区,其中有1个靶区内已揭露有陷落柱。所建立的预测方法体系能够实现陷落柱位置的定量或半定量预测,预测结果与实际情况比较吻合。 展开更多

关键词 陷落柱 位置预测 模糊层次分析法 评价指标体系

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突水系数60年:面临困境及发展方向

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作者 尹尚先 姚辉 +6 位作者 梁满玉 吴威 连会青 侯恩科 赵鹏 张义安 王雄 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期600-609,共10页

自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法... 自1964年突水系数诞生以来,60年里尽管历经多次改良变化,但其主体一直是我国预测和评价底板突水危险性的主要方法,在保障带压开采生产安全及推动带压开采理论发展方面发挥了重要作用。回顾了突水系数法的传承与发展历程,总结突水系数法发展历史,认为突水系数法演变主要围绕“有效隔水层厚度”这一概念展开,临界突水系数无法确定限制了其他版本突水系数法的应用。从充水水源、强度、通道、时间、水质5个维度阐释了浅部与深部水害特征及异同,指出了深部开采条件下突水系数法局限所在;总结改良版本,指明深部条件下突水系数法改良方向:围绕针对性不强、隔水层厚度影响、考虑因素单一等进行改良。剖析学科概念,回归突水危险性评价命题本身,危险性评价应回答突水的可能性及突水的危害程度两部分内容;梳理突水危险性影响因素,指出突水系数法缺陷:对地质构造、含水层富水性等重要影响因素考虑不全面。展望未来,探讨了突水系数法发展方向,包括与其他理论及方法形成组合模型、选用大数据评价方法。随着信息化技术的进步及煤矿智能化建设进程的稳步推进,深度学习、机器学习以及配套方法等将成为主流评价方法,特别是物理机制约束下的大数据评价方法是未来攻关热点。 展开更多

关键词 带压开采 深部开采 突水危险性评价 突水系数法

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冲击地压矿井采区下山保护煤柱合理宽度研究 被引量：16

9

作者 刘金海 郑学军 +3 位作者 刘虎 王永 卢绪涛 王维斌 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期52-60,共9页

留设合理宽度的采区下山保护煤柱是防范采区下山发生冲击地压的关键。为探讨冲击地压矿井采区下山保护煤柱宽度的确定方法,以李楼煤矿采区下山保护煤柱合理的宽度确定为工程背景,运用矿压理论研究了工作面向采区下山推采过程中覆岩运动... 留设合理宽度的采区下山保护煤柱是防范采区下山发生冲击地压的关键。为探讨冲击地压矿井采区下山保护煤柱宽度的确定方法,以李楼煤矿采区下山保护煤柱合理的宽度确定为工程背景,运用矿压理论研究了工作面向采区下山推采过程中覆岩运动规律、支承压力演化特征、冲击地压类型及其发生机制,分析了现场工作面推采过程中的微震监测数据和应力动态监测数据,综合确定了李楼煤矿工作面采动影响范围,提出了以防范各类冲击地压为原则的采区下山保护煤柱宽度的综合确定方法,并进行了工程验证。结果表明:①随着工作面向采区下山推进,采区下山保护煤柱宽度逐渐减小,工作面超前支承压力与采区下山侧向支承压力及两翼工作面超前支承压力将发生叠加、集中,震动附加应力与采区下山侧向支承压力叠加程度逐渐增大;②采区下山可能发生静动载叠加型、应力叠加型和蠕变型等3类冲击地压;③工作面超前、滞后采动影响距离为235 m,侧向采动影响距离为105.5 m;④从防范采区下山动静载叠加型、应力叠加型和延后蠕变型冲击地压的角度,综合确定李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱宽度应不小于235 m。回采后期现场监测结果与收尾情况初步验证了当前李楼煤矿采区下山一侧保护煤柱240 m的合理性。 展开更多

关键词 保护煤柱 采区下山 冲击地压 应力监测 微震监测

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新版《煤矿安全规程》(防治水部分)修订要点解读与讨论 被引量：13

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作者 尹尚先 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第7期139-143,共5页

为更好理解新版《煤矿安全规程》中有关防治水条款的修订情况,依据总体修订原则,按照"坚持以人为本、强化企业主体、夯实基础地位、吸取事故教训、严格工作程序、体现科技进步"六项防治水条款修订原则,重点梳理了修订后的内... 为更好理解新版《煤矿安全规程》中有关防治水条款的修订情况,依据总体修订原则,按照"坚持以人为本、强化企业主体、夯实基础地位、吸取事故教训、严格工作程序、体现科技进步"六项防治水条款修订原则,重点梳理了修订后的内容。同时分析说明了"顶板含水层下采煤不属于带压开采范畴",提出第302条中带压开采应仅针对承压含水层上采煤时的底板带压开采;指出了《煤矿防治水规定》附录四、附录五有关安全隔水层厚度计算存在矛盾,从理论上分析论证了斯列萨列夫公式与突水系数公式分别适用于掘进巷道工作面与回采工作面安全隔水层厚度计算评价,突水系数公式适用于回采工作面且底板隔水层厚度小于50 m的情况。 展开更多

关键词 矿井水防治 带压开采 隔水层厚度 突水系数

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煤矿水害防治基础科学发展思考 被引量：13

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作者 尹尚先 《煤炭工程》 北大核心 2016年第B11期96-100,共5页

针对目前煤矿水害防治技术发展不平衡及后劲不足的现状,从矿井水灾致灾机理、预测、探测以及综合治理利用等关键环节,总结了其基础学科发展深层次科学原因,提出了基础科学发展的方向。研究认为,应加强基于岩体(水)力学+水文地质学的多... 针对目前煤矿水害防治技术发展不平衡及后劲不足的现状,从矿井水灾致灾机理、预测、探测以及综合治理利用等关键环节,总结了其基础学科发展深层次科学原因,提出了基础科学发展的方向。研究认为,应加强基于岩体(水)力学+水文地质学的多重介质多场耦合本构模型研究,在采动条件下探究水灾致灾的力学机理,提高矿井涌(突)水及涌(突)水量预测预报的准确性或者精度,从理论上为矿井水害防治技术体系的整体突破奠定坚实基础。 展开更多

关键词 煤矿水害 岩体(水)力学 水文地质学 水害防治技术体系 本构模型

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基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法研究 被引量：6

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作者 刘德民 顾爱民 闫凯迪 《煤炭工程》 北大核心 2023年第1期87-93,共7页

为解决当前水源识别仅考虑矿井水化学特性及水位观测等少量因素,缺乏矿井突水力学支撑相关问题,以林西煤矿1021中回采工作面为例,提出了一种基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法。该方法首先根据封闭不良钻孔、断层、老... 为解决当前水源识别仅考虑矿井水化学特性及水位观测等少量因素,缺乏矿井突水力学支撑相关问题,以林西煤矿1021中回采工作面为例,提出了一种基于水力学与水化学耦合的矿井涌(突)水水源识别方法。该方法首先根据封闭不良钻孔、断层、老空区、底板等矿井突水力学模型,求解涌(突)水点不同水源或通道突水的临界防隔水煤岩柱厚度Lv;其次对比Lv和实际隔水煤岩柱厚度Le之间定量关系,判定不同水源突水的先验概率;然后以先验概率为纽带,利用贝叶斯判别分析,建立基于水力学与水化学耦合的矿井突水水源识别模型;最后利用该模型对1021中回采工作面涌水点水源进行验证识别。研究结果表明:由于第Ⅲ含水层、第Ⅳ含水层水化学特征相似,建立单一的水化学识别模型,会将涌(突)水点水源误判为第Ⅲ含水层水。而基于水力学与水化学耦合的水源识别模型可精确识别出该涌(突)水点水源属于第Ⅳ含水层水,判识结果与工程实际情况一致,有效提高了矿井涌(突)水水源识别精度。 展开更多

关键词 突水力学模型 贝叶斯判别 先验概率 水源识别

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我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害分类、预测与防控 被引量：44

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作者 朱斯陶 刘金海 +8 位作者 姜福兴 尚晓光 孙希奎 张修峰 宋大钊 张明 王爱文 谢华东 曲效成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期807-816,共10页

针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层... 针对我国煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害频发的现状,采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对顶板运动型矿震及诱发灾害发生机制、预测和工程分类技术进行了研究,得到以下主要结论:(1)基于关键层运动模式将顶板运动型矿震分为关键层断裂型、关键层回转型和关键层滑移型3类矿震,建立了基于“关键层运动状态”的顶板运动型矿震的能量预测模型,分别提出了3类顶板运动型矿震能量的计算方法;(2)基于顶板运动型矿震诱发井下和地面灾害机制,建立了顶板运动型矿震诱发井下冲击地压和地面建筑物震动损害的一体化力学模型和评估方法,为煤矿顶板运动型矿震诱发灾害的预测提供了基础;(3)提出了分类防控、源头减震、吸能抗震协同防控顶板运动型矿震的理念,形成了以低矿震能量、低围岩密度和高抗震能力为基础的煤矿顶板运动型矿震及诱发灾害防控体系,开展了地面直井压裂源头防控顶板运动型矿震的技术试验研究;(4)根据工作面在压裂区开采期间的矿压显现和相似材料模拟试验结果,大范围压裂措施能够降低大能量矿震发生频次,但也可能改变关键层运动模式,甚至增大井下矿压显现强度。 展开更多

关键词 坚硬顶板 矿震 冲击地压 矿震分类 矿震预测 地面震动损害 地面压裂

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我国煤矿整体失稳型冲击地压类型、发生机理及防治 被引量：56

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作者 朱斯陶 姜福兴 +6 位作者 刘金海 马玉镇 孟祥军 张修峰 姜亦武 曲效成 王保齐 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3667-3677,共11页

整体失稳型冲击地压是近年我国深部煤矿开采过程中发生的一种新的冲击地压类型,其释放能量和破坏性远大于常见的局部冲击地压。采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对我国煤矿3起典型整体失稳型冲击地压事故的工程特征和冲击显现... 整体失稳型冲击地压是近年我国深部煤矿开采过程中发生的一种新的冲击地压类型,其释放能量和破坏性远大于常见的局部冲击地压。采用现场调查、理论分析、现场监测等方法,对我国煤矿3起典型整体失稳型冲击地压事故的工程特征和冲击显现特征进行分析,将当前我国整体失稳型冲击地压分为孤岛工作面整体失稳型冲击地压、大巷煤柱整体失稳型冲击地压和底煤整体滑移失稳型冲击地压3类。分别建立了3类整体失稳型冲击地压发生机理的力学模型,提出了3类整体失稳型冲击危险的评估方法和防治对策,揭示了3类整体失稳型冲击地压的发生机理。其中孤岛工作面整体失稳型冲击地压的发生机理为孤岛工作面上覆岩层自重和两侧采空区转移载荷叠加形成的总应力超过了孤岛工作面整体承载能力时,孤岛工作面中部弹性整体失稳破坏诱发冲击地压灾害;底煤整体滑移失稳型冲击地压发生机理为工作面超前支承压力超过底煤发生冲击和滑移的临界应力时,底煤冲击和滑移同时发生,形成底煤整体滑移失稳型冲击地压;大巷煤柱整体失稳型冲击地压发生机理为大巷煤柱在自重应力、构造应力和巷道开挖、卸压转移应力等叠加作用下应力高度集中,当应力集中程度超过煤柱整体承载能力时,煤柱中部弹性核发生整体失稳冲击,导致煤柱两侧大巷均发生严重冲击破坏。由于我国深部矿井开采条件复杂,实际生产过程中还会遇到很多具有隐蔽性的整体失稳型冲击类型,因此在现场冲击地压防治工作中,需要加强对这些隐蔽性整体失稳型冲击风险的判识和防治工作。 展开更多

关键词 整体失稳型冲击地压 孤岛工作面 底煤 大巷煤柱

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高应力厚煤层大巷孤立煤体蠕变失稳冲击机理及防治研究 被引量：18

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作者 王高昂 朱斯陶 +6 位作者 姜福兴 李士栋 刘金海 周涛 宁廷洲 李欢 孔震 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1689-1698,I0011,共11页

针对高应力大巷煤柱区孤立煤体在无明显采掘扰动情况下频繁发生冲击显现的现状,以山东赵楼煤矿七采区高应力厚煤层大巷煤柱为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场调研等方法,研究了不稳定蠕变作用下高应力厚煤层大巷围岩和孤立煤体... 针对高应力大巷煤柱区孤立煤体在无明显采掘扰动情况下频繁发生冲击显现的现状,以山东赵楼煤矿七采区高应力厚煤层大巷煤柱为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场调研等方法,研究了不稳定蠕变作用下高应力厚煤层大巷围岩和孤立煤体的应力演化规律,揭示了高应力大巷孤立煤体蠕变失稳冲击机理:在高应力作用下煤层巷道围岩发生不稳定蠕变,不稳定蠕变弱化了巷道支护体系,增大了孤立煤体的应力集中程度,当大巷孤立煤体弹性承载区集中应力超过其极限承载能力时,高应力孤立煤体发生冲击失稳。建立了高应力厚煤层大巷孤立煤体蠕变失稳及冲击力学模型,推导出了大巷孤立煤体蠕变失稳冲击的力学判据,据此提出了高应力厚煤层大巷孤立煤体冲击地压防治对策,通过现场实践验证了理论分析的合理性。 展开更多

关键词 冲击地压 煤层大巷 孤立煤体 应力集中 蠕变失稳

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唐山矿塌陷区积水与矿井潜在水力联系研究 被引量：7

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作者 刘国旺 常浩宇 郭均中 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第8期223-227,158,共6页

为研究唐山矿南湖采煤塌陷区积水、矿井涌水和奥灰水之间的潜在水力联系,从该矿区不同位置采集了水样,应用水化学、同位素法对其进行了分析,并利用水位动态分析方法对比了各含水层水位变化。结果表明:塌陷区积水、矿井涌水和奥灰水的总... 为研究唐山矿南湖采煤塌陷区积水、矿井涌水和奥灰水之间的潜在水力联系,从该矿区不同位置采集了水样,应用水化学、同位素法对其进行了分析,并利用水位动态分析方法对比了各含水层水位变化。结果表明:塌陷区积水、矿井涌水和奥灰水的总硬度与离子含量差异较大,其中塌陷区积水总硬度为138.1~304.2 mg/L,而矿井涌水总硬度约为600 mg/L,奥灰水总硬度仅为30.52 mg/L;塌陷区积水砷含量0.002~0.004 mg/L,而矿井涌水与奥灰水砷含量均小于0.001 mg/L;塌陷区积水、矿井涌水和奥灰水的水化学类型明显不同;塌陷区积水、矿井涌水和奥灰水毫克当量百分比、聚类分析谱系、同位素特征均呈现不同规律;塌陷区积水与各含水层的水位动态变化不存在明显相关性;各种分析结果均得出塌陷区积水、矿井涌水和奥灰水之间不存在直接水力联系,南湖湿地公园的建设对唐山矿开采无直接影响。 展开更多

关键词 水化学特征 同位素 水位动态 水源判别

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底板突水危险性评价研究进展 被引量：4

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作者 姚辉 尹慧超 +5 位作者 尹尚先 侯恩科 毕梦 连会青 夏向学 梁满玉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期183-191,共9页

回顾了煤层底板突水危险性评价的发展历程,提出其危险性评价的体系:指标(指标体系的建立)—方法(评价方法的选取)—工具(处理工具的革新),并对3个环节进行总结。指出指标体系的发展不再是因素集的扩充,而是因素与因素之间非线性关系的... 回顾了煤层底板突水危险性评价的发展历程,提出其危险性评价的体系:指标(指标体系的建立)—方法(评价方法的选取)—工具(处理工具的革新),并对3个环节进行总结。指出指标体系的发展不再是因素集的扩充,而是因素与因素之间非线性关系的处理以及对以开采条件及地质条件为两大基本要素集的化繁为简;将现有方法依据处理数据的逻辑分为3类:以数据的基础信息为基准,将原始数据对评价对象所产生的大小、高低、优劣性影响进行考量、排序及综合形成评价结果的第一类方法;对数据列进行人工评判、加工分析、拓展和延伸,挖掘数据的潜在信息,并形成最终评价结果的第2类方法;整理具有相同指标的数据集,通过数据信息处理技术发现数据间的共有信息,从而获得最终评价结果的第3类方法。指出未来评价方法的发展方向一方面是对突水系数法的传承,修正其在厚、巨厚、极薄隔水层的不良表现,另一方面是对机器学习新型方法的创新,对其本身及组合模型进行开发与应用。提出了处理工具所需实现的三大目标:矿井立体化模型的建立、评价结果的动态化演示、“定位、定量、定概率”三定指标的实现。分别探讨了三者面临的问题并阐述具体解决手段。在上述基础上,总体阐明了煤层底板突水危险性评价体系各环节的研究展望。 展开更多

关键词 带压开采 底板突水 危险性评价 突水系数 神经网络

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深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理研究

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作者 张翔 朱斯陶 +7 位作者 姜福兴 刘金海 朱权洁 史先锋 韩刚 魏晓虎 曹京龙 曲效成 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2570-2579,共10页

厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式,其发生机理尚不清晰,以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失... 厚硬岩层-煤柱结构失稳诱发型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区典型的冲击地压模式,其发生机理尚不清晰,以鄂尔多斯深部矿区某矿30202工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理,得出结论:探讨了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构的空间运动特征,建立了厚硬岩层-煤柱结构的力学模型并推导了其失稳诱冲的工程判据。揭示了厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲机理:区段煤柱承载基础应力来源于面内厚硬岩层组和临侧采空区铰接加载岩层自重,当面内厚硬岩层达到强度极限时发生“W”型破断并传递附加应力,区段煤柱承载的叠加应力超过其破坏阈值后发生局部甚至整体失稳冲击。数值模拟发现区段煤柱承载应力随厚硬岩层组的破断运动发生阶段性突增现象,厚硬岩层组“W”型两次破断运动传递的载荷是工作面附近区段煤柱失稳冲击的主要应力来源,其中二次破断释放的能量远高于初次破断。设计并实施了深部大采高综采面厚硬岩层-煤柱结构失稳诱冲的控制体系,包括承载煤柱强卸载、扰动区域强支护和推进速度强管控,效果评价验证了防冲体系能够保障工作面安全回采。 展开更多

关键词 冲击地压 厚硬岩层 区段煤柱 微震监测

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深部煤层采动底板破坏带发育规律研究

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作者 黄亚坤 李启兴 +6 位作者 张义安 夏向学 张庆 任正瑞 康佳 吴威 徐保同 《煤》 2024年第8期25-29,共5页

煤矿深部煤层底板水害事故频发,严重影响工作面生产安全。以开滦某矿为例,利用理论计算、FLAC3D数值模拟和现场实测等多手段测试方法,研究深部煤层采动底板破坏带发育规律。采用理论计算方法分析了工作面底板破坏带的形成过程,并计算底... 煤矿深部煤层底板水害事故频发,严重影响工作面生产安全。以开滦某矿为例,利用理论计算、FLAC3D数值模拟和现场实测等多手段测试方法,研究深部煤层采动底板破坏带发育规律。采用理论计算方法分析了工作面底板破坏带的形成过程,并计算底板破坏带最大深度为35.47 m.数值模拟结果表明,工作面底板塑性区随工作面推进而扩大发育范围,最大深度35.26 m.采用井下俯斜钻孔注水实验实测了底板破坏带发育深度为33.45 m.三种方法得到的底板破坏带深度数据均可靠,为矿井深部煤层的安全开采提供技术支撑。 展开更多

关键词 深部带压开采 FLAC3D 数值模拟 底板破坏带

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红树梁煤矿沟下开采地表沉陷规律研究

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作者 王浩瑞 李海波 +1 位作者 邢斌 张建 《山西煤炭》 2024年第3期123-131,共9页

以准格尔煤田红树梁煤矿6105工作面为研究对象,通过设立地表GNSS智能观测站,综合现场实测数据和概率积分法对工作面采后地表沉陷规律进行研究。结果显示,工作面最大下沉值为7 797 mm,充分采动后边界角为66°,移动角为70°,裂缝... 以准格尔煤田红树梁煤矿6105工作面为研究对象,通过设立地表GNSS智能观测站,综合现场实测数据和概率积分法对工作面采后地表沉陷规律进行研究。结果显示,工作面最大下沉值为7 797 mm,充分采动后边界角为66°,移动角为70°,裂缝角为72°,基于概率积分法预测模型与地表实测数据基本吻合,精确性良好;建立了不同沟谷参数的数值计算模型研究沟谷对地表沉陷的影响规律,分析结果显示开采边界位于沟谷边坡中部下方时,对地表沉陷影响最大,沟谷的深度和坡度与地表沉陷基本呈正相关。 展开更多

关键词 地表沉陷 沟下开采 浅埋煤层 概率积分法 数值模拟

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