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赵固二矿含断层的煤层底板突水机理试验研究

赵固二矿含断层的煤层底板突水机理试验研究

作者：翟常治河南理工大学

学位级别：硕士

矿井突水是影响我国矿井安全生产的主要灾害,底板断层突水是矿井突水的主要形式,采动引发底板断层活化,形成连接采掘空间和含水层的导水通道,是造成底板突水的主要原因。本文运用理论分析、相似模拟和数值模拟等研究手段,以赵固二矿底... 详细信息

矿井突水是影响我国矿井安全生产的主要灾害,底板断层突水是矿井突水的主要形式,采动引发底板断层活化,形成连接采掘空间和含水层的导水通道,是造成底板突水的主要原因。本文运用理论分析、相似模拟和数值模拟等研究手段,以赵固二矿底板断层为研究对象,研究了影响赵固二矿底板断层突水的主要因素和底板断层活化突水规律,取得了如下研究结论:(1)分析了水源、水压、隔水层和地质构造等突水影响因素与断层相互作用,结果表明:断层与突水因素在突水过程中相互促进,断层的存在加重突水影响因素在突水过程中的作用,突水影响因素在一定程度上也促进断层的活化。(2)从采动应力和水力劈裂两个角度对断层活化进行了力学分析,推导得出了采动应力影响下断层活化的判据公式,建立了水力劈裂作用下裂隙失稳扩展时临界水压力与垂直应力、侧压系数、压剪系数和裂隙倾角之间的曲线关系。(3)采用相似模拟试验方法,研究了采动影响下底板断层活化规律及特征,试验结果表明:在采动影响下,底板断层活化过程可分为稳定期、初始期和活化活跃期;初始期断层带附近衍生裂隙与工作面底板塑性破坏区形成沟通,是断层完全活化的前兆信息;活跃期断层滑落失稳,断层面处于张开状态,导水通道形成,突水事故发生。(4)应用数值模拟研究了底板断层对底板突水的影响,模拟结果表明:断层带附近的塑性破坏区随着工作面向断层的推进而逐渐增大,当采空区下方塑性破坏区与断层带附近破坏区沟通时形成突水通道,引发突水。

关键词：断层活化底板突水判据公式相似模拟数值模拟

基于高精度微震监测的承压水上底抽巷合理位置研究

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煤矿安全 2020年第9期51卷 52-58页

作者：于春生翟常治河南能源集团焦煤公司古汉山矿河南焦作454300 北京安科兴业科技股份有限公司北京102200

以古汉山矿1604工作面为研究背景,采用高精度微震监测和数值模拟,研究了工作面回采过程中底抽巷围岩动态破坏特征以及底板突水危险性。结果表明:工作面两巷外侧底板岩体在沿空侧与沿实体煤侧出现不对称能量释放现象,其中沿实体煤侧运输... 详细信息

以古汉山矿1604工作面为研究背景,采用高精度微震监测和数值模拟,研究了工作面回采过程中底抽巷围岩动态破坏特征以及底板突水危险性。结果表明:工作面两巷外侧底板岩体在沿空侧与沿实体煤侧出现不对称能量释放现象,其中沿实体煤侧运输巷外侧底板破坏尺度最大,深度约30 m;底抽巷位于底板下12 m、内错运输巷8 m位置时,巷道围岩释放能量密度值介于5~50 J/m^2,结合巷道围岩变形监测结果认为底抽巷位于该位置时受开采扰动程度较低;若底抽巷位于运输巷正下方或者外错于运输巷,围岩释放能量密度值均大于100 J/m^2,受开采扰动程度高。数值模拟结果表明底抽巷内错回采巷道8 m时处于底板卸压区,位于回采巷道正下方和外错回采巷道时处于应力集中区,受采动影响程度高,与微震监测结果较吻合。

关键词：底抽巷高精度微震开采扰动能量释放数值模拟

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基于BP神经网络的导水裂隙带高度预测

采矿与安全工程学报 2015年第6期32卷 905-910页

作者：李振华许延春李龙飞翟常治河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

为准确预测工作面导水裂隙带发育高度,在总结顶板导水裂隙带高度预测方法和理论的基础上,结合大量实际资料,分析归纳出采深、煤层倾角、煤层厚度、煤层硬度、岩层结构、顶板岩石单轴抗压强度、开采厚度和采空区斜长是影响导水裂隙带高... 详细信息

为准确预测工作面导水裂隙带发育高度,在总结顶板导水裂隙带高度预测方法和理论的基础上,结合大量实际资料,分析归纳出采深、煤层倾角、煤层厚度、煤层硬度、岩层结构、顶板岩石单轴抗压强度、开采厚度和采空区斜长是影响导水裂隙带高度的主要因素。根据全国典型案例,建立了基于BP神经网络的导水裂隙带高度预测模型,确定了BP神经网络所需的输入样本和测试样本,运用Matlab软件对网络进行了训练,得到了优化的网络模型,并利用建立的模型预测了焦作煤田赵固一矿11011工作面导水裂隙带高度。通过与实测结果对比,证明基于BP神经网络建立的导水裂隙带高度预测模型的计算结果比规程提供的公式计算的结果更接近实际。

关键词： BP神经网络导水裂隙带高度影响因素样本

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基于微震监测的顶板导水裂隙带发育高度研究

煤炭工程 2020年第8期52卷 107-111页

作者：李艳飞翟常治河南能源集团焦煤公司古汉山矿河南焦作454300 北京安科兴业科技股份有限公司北京102200

煤层顶板导水裂隙带发育高度作为矿井的基础参数,对矿井灾害防治具有重要意义,以古汉山矿1604放顶煤工作面为研究背景,分别采用微震监测和数值模拟等手段对顶板导水裂隙带的发育高度进行研究,通过对微震系统台网布置方式进行误差分析,... 详细信息

煤层顶板导水裂隙带发育高度作为矿井的基础参数,对矿井灾害防治具有重要意义,以古汉山矿1604放顶煤工作面为研究背景,分别采用微震监测和数值模拟等手段对顶板导水裂隙带的发育高度进行研究,通过对微震系统台网布置方式进行误差分析,围绕工作面构建了三巷空间布置的微震台网,对监测结果分析表明:工作面直接顶、老顶的破坏程度远大于其上覆岩层,顶板的连续破坏区域整体呈"钝三角形",导水裂隙带的发育高度约为75m。通过数值模拟计算得出1604工作面顶板导水裂隙带发育高度约为71m,与基于微震监测分析的结果基本吻合,为类似工作面的导水裂隙带探测提供借鉴和参考。

关键词：煤层顶板导水裂隙带微震监测发育高度

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带压开采陷落柱突水影响因素数值模拟

安全与环境学报 2015年第4期15卷 41-46页

作者：李振华翟常治李龙飞河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454010

为研究承压水压与煤层陷落柱位置这两种因素对陷落柱突水的影响,在分析固流耦合数学模型的基础上,利用数值模拟软件FLAC3D,以双柳矿地质条件为背景,分别对3 MPa和5 MPa承压水压下开采上、下两组煤4种情况进行模拟,分析陷落柱及其周边围... 详细信息

为研究承压水压与煤层陷落柱位置这两种因素对陷落柱突水的影响,在分析固流耦合数学模型的基础上,利用数值模拟软件FLAC3D,以双柳矿地质条件为背景,分别对3 MPa和5 MPa承压水压下开采上、下两组煤4种情况进行模拟,分析陷落柱及其周边围岩的渗流-塑性破坏耦合场、应力场和位移场的变化。结果表明：随着工作面推进至接近陷落柱,工作面前方集中应力场与柱体周边应力场发生耦合,并出现应力集中,当水压为5 MPa开采上组煤时应力集中系数最大,最容易形成突水危险区域;当上组煤工作面距离陷落柱为30m时,陷落柱渗流场与集中应力场开始连通,在开采下组煤时这一距离比上组煤扩大15~20 m;煤层底板随工作面推进发生压缩-膨胀周期变化,引起拉伸、剪切破坏。

关键词：安全工程带压开采岩溶陷落柱突水影响因素数值模拟

基于微震监测的厚松散层大采高工作面围岩破坏规律研究

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工矿自动化 2022年第8期48卷 131-139页

作者：衡培国翟常治辛崇伟王延路陈洋河南焦煤能源有限公司古汉山矿河南焦作454300 北京安科兴业科技股份有限公司北京102200 山东能源集团有限公司山东济南250014

针对厚松散层薄基岩条件下的围岩运移规律研究大多采用建立力学模型、数值计算等理论研究手段,缺乏基于现场动态实测的研究。微震监测技术近年来在矿井动力灾害监测预警方面得到广泛应用,但基于微震监测技术的厚松散层薄基岩条件下的围... 详细信息

针对厚松散层薄基岩条件下的围岩运移规律研究大多采用建立力学模型、数值计算等理论研究手段,缺乏基于现场动态实测的研究。微震监测技术近年来在矿井动力灾害监测预警方面得到广泛应用,但基于微震监测技术的厚松散层薄基岩条件下的围岩破坏规律研究较少。针对上述问题,以焦煤集团有限责任公司赵固一矿16001工作面为工程背景,选用孔−巷联合台网布置方式,构建高精度微震监测系统,基于微震监测结果对厚松散层薄基岩条件下大采高工作面围岩动态破坏规律进行研究。根据围岩累计释放能量,采用核密度分析法分析微震事件的能量密度,以达到研究围岩裂隙发育状况的目的。分析结果表明:顶板最大破坏高度达87.8 m,底板最大采动破坏深度达21.7 m,最大值均出现在工作面回采见方阶段,该阶段顶板突水危险性最高;见方阶段顶板承载岩梁破坏,出现异常来压,顶底板及超前破坏程度加剧,验证了应力击穿效应的存在;距工作面顶板48.3 m处的砂质泥岩为顶板隔水关键层,距顶板67.7 m的粉砂岩为击穿控制层,距底板26.6 m的砂质泥岩为底板隔水关键层。通过底板钻孔窥视对微震监测分析结果进行验证,结果显示,见方区域底板破坏深度大于18 m,其他区域底板破坏深度为12~18 m,与微震监测结果吻合。

关键词：厚松散层大采高工作面厚松散层薄基岩围岩破坏规律微震监测台网布置能量密度核密度分析法

基于高精度微震监测技术的底板破坏深度预测研究

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煤炭技术 2020年第4期39卷 67-70页

作者：王进尚郭俊辛崇伟翟常治河南能源化工集团研究总院有限公司郑州450046 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 河南能源化工集团焦煤公司赵固一矿河南辉县453634 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京安科兴业科技股份有限公司北京100083

随着国内煤矿开采深度不断增大,各类工作面承受高地应力和高水压"双高"型煤层底板越来越多,煤层底板隐伏断层突水一直威胁着我国煤矿安全生产。以赵固一矿研究背景,通过高精度微震监测技术在该矿16001工作面应用,对底板连续和动态裂隙... 详细信息

随着国内煤矿开采深度不断增大,各类工作面承受高地应力和高水压"双高"型煤层底板越来越多,煤层底板隐伏断层突水一直威胁着我国煤矿安全生产。以赵固一矿研究背景,通过高精度微震监测技术在该矿16001工作面应用,对底板连续和动态裂隙发育程度范围进行了监测,分析底板破裂微震事件能量、频次和密集程度确定煤层底板岩体的破坏范围。现场试验表明,高精度微震监测技术与理论计算结果比较吻合,微震监测为探测底板破坏深度提供科学的依据。

关键词：煤层底板底板破坏底板突水隔水层破坏微震监测

Study on “triangle” water-inrush mode of strong water-guide collapse column

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Journal of Central South University 2016年第9期23卷 2402-2409页

作者： LI Zhen-hua FENG Guo-rui ZHAI Chang-zhi School of Energy Science ＆ Engineering Henan Polytechnic University Jiaozuo 454000 China College of Mining Technology Taiyuan University of Technology Taiyuan 030024 China

The water-inrush mechanism of strong water-guide collapse column in coal seam is studied based on the establishment of geological and mathematical models of "triangle" water-inrush mode. The geological background of Shuangliu mine is considered a prototype, similar simulation tests are adopted to analyze the water-inrush rules under this model, and the formation of water-guide channel and water-inrush process is investigated by examining the changes in rock resistivity. This work also uses the coupled cloud image derived from numerical simulation software to verify the results of simulation test. Results show that the numerical simulation of "triangle" water-inrush mode is consistent with the similar simulation. The "triangle" seepage area, which is located at the bottom of collapse columns and is connected to aquifer, is caused by the altered seepage direction and strengthened seepage actions after the overlapping of hydraulic transverse seepage in collapse column and hydraulic vertical seepage flow in aquifer. Under "triangle"water-inrush model, water-guide channel is formed by the communication between plastic failure zone of working face baseplate and"triangular" seepage area. Accordingly, the threatening water-inrush distance between working face and collapse column increases by 20 m compared with that of theoretical calculation.

关键词： strong water-guide collapse column "triangle" water-inrush mode similar simulation numerical simulation seepage

总体国家安全观视域下语言规划研究的进展与前瞻——兼评《语言安全与语言规划研究》

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北京第二外国语学院学报 2025年

作者：常少华文琼高等教育出版社同济大学教育部中外语言交流合作中心政策研究处

语言安全不仅是总体国家安全观亟待拓展的重要新领域，而且是影响国家安全诸多领域的基本要素之一。在总体国家安全观视域下，语言安全充分体现了语言规划的应用价值。本文分析了语言规划研究的安全维度，呼吁开展全面系统的语言安全规... 详细信息

语言安全不仅是总体国家安全观亟待拓展的重要新领域，而且是影响国家安全诸多领域的基本要素之一。在总体国家安全观视域下，语言安全充分体现了语言规划的应用价值。本文分析了语言规划研究的安全维度，呼吁开展全面系统的语言安全规划研究，并重点从理论、方法和应用3个维度讨论语言安全规划研究的新进展，以期为构建国家语言安全规划的学科体系提供一定的理论依据与现实参考。

关键词：语言安全语言规划语言安全规划总体国家安全观