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矿井离层水致灾机理及防治技术研究进展 被引量:2
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作者 华可 李文 +4 位作者 李江华 邱浩 杜明泽 白耀 郝帅 《煤炭工程》 北大核心 2024年第10期238-246,共9页
针对矿井离层水研究过程中遇到的突水征兆不明显、瞬时水量大、滞后性、周期性突水等问题,从覆岩移动离层水的形成、致灾机理、防治技术、监测预警等方面总结了离层水的研究进展。首先,离层水害是采动影响下采场覆岩运动和地下水运移的... 针对矿井离层水研究过程中遇到的突水征兆不明显、瞬时水量大、滞后性、周期性突水等问题,从覆岩移动离层水的形成、致灾机理、防治技术、监测预警等方面总结了离层水的研究进展。首先,离层水害是采动影响下采场覆岩运动和地下水运移的耦合结果,通过挖掘突水事故的表现、覆岩结构及运动特征、地下水运移规律及相关研究现状,总结得到离层水形成基本条件和发育的基本规律,分析了突水引发溃泥溃砂、瓦斯涌出、切顶压架等次生灾害的机制。其次,离层垂向和水平位置预测是离层水害防治的关键,在此基础上,介绍了地面直通式泄水孔、离层注浆充填、井下截流孔、井下导流孔和地面抽排水孔5种离层水的防治方法,并结合工程实际,分析了其特点和问题。最后,利用岩层的岩性组合及地质条件评价离层突水危险性,同时结合回采过程中的多物理场监测数据实现了离层水害的预警,并提出了离层水研究过程中亟待解决的问题。 展开更多
关键词 覆岩移动 离层突水 致灾机理 防治方法 监测预警
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深埋弱胶结顶板离层型水砂突涌启动机制试验研究
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作者 杜明泽 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期156-168,共13页
西北深埋侏罗纪煤系地层具有成岩时间晚,泥岩遇水泥化、膨胀,砂岩胶结强度低、遇水可崩解的特点,在弱富水条件下发生多起离层型水砂突涌灾害。针对泥砂岩互层结构顶板离层型水砂突涌启动机制不清、灾害难以预测的问题,采用水砂突涌启动... 西北深埋侏罗纪煤系地层具有成岩时间晚,泥岩遇水泥化、膨胀,砂岩胶结强度低、遇水可崩解的特点,在弱富水条件下发生多起离层型水砂突涌灾害。针对泥砂岩互层结构顶板离层型水砂突涌启动机制不清、灾害难以预测的问题,采用水砂突涌启动试验装置,通过注气补压的方式,实现了水压的动态调控;设计了25组静、动水压正交试验,获得了水头高度、裂隙宽度、裂隙角度、黏土层厚度和颗粒级配等主控因素对水砂突涌的影响规律,分析了水砂突涌启动的阶段性特征;采用响应面法,建立了水砂突涌隶属数值与各主控因素之间的二次多项式回归方程,分析了各主控因素及两两交互因素对水砂突涌启动的影响大小;对比分析了静、动水压作用下水砂突涌启动灾变现象,阐述了静、动水压作用下水砂启动的差异。结果表明:采用注气补压的方式实现了离层汇水聚压过程的模拟,为模拟研究离层汇水聚压提供了新的思路;水砂突涌启动具有明显的阶段特征,可划分为初始渗水阶段、加速渗流阶段、管涌阶段和水砂突涌4个阶段;各主控因素对水砂突涌隶属数值的影响程度分别为黏土层厚度>水头高度>裂隙宽度>裂隙角度>颗粒级配;动水压作用下加速了水砂突涌灾害的发生,其排序为持续注气补压>间歇注气补压>静水压力。研究结果可为西部深埋侏罗纪煤田顶板离层型水砂突涌灾害防治提供理论基础。 展开更多
关键词 矿井水害 离层型水砂突涌 弱胶结 启动机制 响应面法
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弱胶结顶板水砂突涌启动主控因素研究
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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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工作面内地质异常无线电磁波透视规律研究 被引量:3
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作者 占文锋 李文 +3 位作者 武玉梁 刘芳彬 郑佳荣 牛学超 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期189-196,共8页
为了掌握煤(岩)层及地质异常体对电磁波透视的影响规律,采用三维数值模拟方法,研究全空间条件下环形天线发射电磁波在煤(岩)层中传播时,遇到不同地质异常体(断层、陷落柱)时的传播特征。结果表明:异常体充填空气较多时,电磁波损耗小,磁... 为了掌握煤(岩)层及地质异常体对电磁波透视的影响规律,采用三维数值模拟方法,研究全空间条件下环形天线发射电磁波在煤(岩)层中传播时,遇到不同地质异常体(断层、陷落柱)时的传播特征。结果表明:异常体充填空气较多时,电磁波损耗小,磁场强度等值线外凸;若异常体充填水较多时,电磁波能量损耗较大,曲线内凹;充填其他介质时,电磁波损耗介于两者之间,可通过实测场强曲线、等值线变化,判断异常区电性特征。异常体形态和规模不同,磁场强度分布也不相同;异常区为圆形或似圆形时,磁场强度在异常体内产生畸变,远离异常体后逐渐恢复正常分布,识别较为困难;故异常体直径越小,离接收点越远,识别越困难;当异常区为条状断层分布时,断层走向与巷道交角越小,受影响的测点较多,识别较容易;若断层走向与巷道交角变大,受影响的测点变少,则识别较困难,据此可大致判断断层走向。正常情况下,场强曲线呈左右对称的抛物线形态,中间大、两侧递减;异常体所处位置、形态及充填物质不同,曲线形态亦不相同;当异常体规模较大时,曲线呈对称或不对称的“M”形。因此,在数据处理初期,由于场强曲线获取较快,可以通过识别曲线形态初步定性判别异常体的某些特性,但无法准确定位射线上不同区段的异常特征,可进一步结合层析成像分析,得到正确合理的认识。 展开更多
关键词 无线电波透视法 数值模拟 陷落柱 断层
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弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制研究 被引量:8
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作者 李江华 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期209-218,共10页
安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射... 安新煤田主采煤层上覆巨厚弱胶结砂砾岩含水层,富水性弱,但多个工作面回采期间发生突水,查明突水机制是矿井水害防治的关键。通过水文地质特征分析,阐明了砂砾岩含水层厚度分布特征和富水性分区特征。采用岩石单轴抗压强度、三轴声发射、X衍射试验等方法,获得了顶板隔水层岩石物理力学性质。基于关键层理论分析、导水裂隙带与采动富水异常区层位关系及相似模拟试验成果,建立了4种条件下巨厚砂砾岩含水层突水的水文地质结构模型,揭示了砂砾岩含水层不同条件下的突水机制,并明确了研究区突水点的突水机制,提出了隔水保护层失稳导致突水的工程判据。研究结果表明:研究区东部局部区域含水层富水性中等,以往多次突水均发生在弱富水区;砂砾岩含水层下顶板泥岩中黏土矿物含量达到59.6%,亲水性强,具有良好的隔水作用;但在采动作用下顶板隔水层岩体卸压后强度降低,厚度较薄时,受上部岩层载荷和采动富水区静水压力作用易发生破坏,成为良好导水通道;砂砾岩含水层物理力学性质特殊,采动扰动后孔隙裂隙发育,形成了富水变化异常区;弱胶结砂砾岩突水的强度与下部基岩特征、导水裂隙带发育高度、隔水保护层厚度等因素相关;研究区弱胶结砂砾岩发生突水的工程判据为正常区隔水保护层厚度小于30 m,受背斜构造影响区隔水保护层厚度小于60 m。弱胶结巨厚砂砾岩含水层离层突水机制及工程判据对西部矿区水害防治提供了借鉴。 展开更多
关键词 安新煤田 矿井水害 弱胶结砂砾岩 采动富水区 突水机制
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