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蒙陕接壤区典型煤层开采顶板周期性变形破坏及涌水响应特征
被引量：
5
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作者
周振方
董书宁
+8 位作者
董阳
罗生虎
薛建坤
王治宙
王淑璇
尚宏波
王甜甜
王昱同
王同
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期101-110,共10页
【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过...
【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,分析3-1煤典型工作面开采煤体支承压力周期性演变规律、采空区覆岩垂直位移演变规律,定量获取实验室尺度顶板周期来压瞬间微震能量事件变化特征,综合确定顶板导水裂隙带随采发育特征,以及顶板涌水随覆岩周期来压变化趋势。【结果和结论】结果表明:工作面开采覆岩初次来压步距约40 m,周期性来压步距12~28 m,覆岩破断瞬间围岩周期性来压呈现“先增后稳定”的趋势,在推进至第5次周期来压(推进距离约140 m)时,超前支承压力达到最大,覆岩周期性来压、破断瞬间垂直位移峰值随采呈现“之”字型变化特征,同样,位移监测数据、微震事件总能量、事件频次等综合指标指示,在第5次周期来压瞬间,覆岩垂直位移变幅达到最大值,塑性区发育高度基本稳定;导水裂隙带发育最大高度在120 m左右,将直接沟通顶板直罗组砂岩含水层,地下水随采涌入过程呈现两种波动变化趋势,工作面全局尺度上呈现长周期“阶梯式”增长趋势,“阶梯式”增长周期约800 m,局部尺度呈现短周期“振荡”变化趋势,振荡周期16~48 m,并表现出与覆岩来压周期之间的较强关联性。研究结果为工作面涌水量预测以及防排水系统布设提供参考。
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关键词
蒙陕接壤区
水害防治
涌水量变化
顶板破坏
周期来压
数值模拟
微震
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职称材料
题名
蒙陕接壤区典型煤层开采顶板周期性变形破坏及涌水响应特征
被引量：
5
1
作者
周振方
董书宁
董阳
罗生虎
薛建坤
王治宙
王淑璇
尚宏波
王甜甜
王昱同
王同
机构
西安科技大学地质与
环境
学院
中煤科工西安
研究院
(集团)
有限公司
陕西省
煤矿水害防治技术重点实验室
陕西省
“四主体一联合”黄河流域中段矿区(煤矿)
生态环境
保护与修复校企联合
研究
中心
陕西省现代建筑设计研究院有限公司生态环境一所
西安科技大学理学院
煤炭科学
研究
总院
西安科技大学能源学院
出处
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期101-110,共10页
基金
天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项重点项目(2022-2-TD-ZD005)
陕西省青年科技新星项目(2023KJXX-094)
+1 种基金
陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2023-JC-ZD-27)
国家自然科学基金项目(41807221)。
文摘
【目的】煤矿开采扰动破坏覆岩含/隔水层结构,造成集中涌水,影响矿井安全生产。【方法】以面临典型顶板砂岩水影响的蒙陕接壤区主采煤层3-1煤开采涌水过程为研究对象,采用物理相似材料模拟、数值仿真模拟、现场原位监测3种方法,并通过周边地质和开采条件相似矿井实测数据对比,分析3-1煤典型工作面开采煤体支承压力周期性演变规律、采空区覆岩垂直位移演变规律,定量获取实验室尺度顶板周期来压瞬间微震能量事件变化特征,综合确定顶板导水裂隙带随采发育特征,以及顶板涌水随覆岩周期来压变化趋势。【结果和结论】结果表明:工作面开采覆岩初次来压步距约40 m,周期性来压步距12~28 m,覆岩破断瞬间围岩周期性来压呈现“先增后稳定”的趋势,在推进至第5次周期来压(推进距离约140 m)时,超前支承压力达到最大,覆岩周期性来压、破断瞬间垂直位移峰值随采呈现“之”字型变化特征,同样,位移监测数据、微震事件总能量、事件频次等综合指标指示,在第5次周期来压瞬间,覆岩垂直位移变幅达到最大值,塑性区发育高度基本稳定;导水裂隙带发育最大高度在120 m左右,将直接沟通顶板直罗组砂岩含水层,地下水随采涌入过程呈现两种波动变化趋势,工作面全局尺度上呈现长周期“阶梯式”增长趋势,“阶梯式”增长周期约800 m,局部尺度呈现短周期“振荡”变化趋势,振荡周期16~48 m,并表现出与覆岩来压周期之间的较强关联性。研究结果为工作面涌水量预测以及防排水系统布设提供参考。
关键词
蒙陕接壤区
水害防治
涌水量变化
顶板破坏
周期来压
数值模拟
微震
Keywords
Inner Mongolia-Shaanxi contiguous area
prevention and control of water hazards
change in water inflow
roof failure
periodic weighting
numerical simulation
microseism
分类号
TD742 [矿业工程—矿井通风与安全]
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被引量
操作
1
蒙陕接壤区典型煤层开采顶板周期性变形破坏及涌水响应特征
周振方
董书宁
董阳
罗生虎
薛建坤
王治宙
王淑璇
尚宏波
王甜甜
王昱同
王同
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
5
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