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风沙滩地区煤层采动下潜水位恢复时间影响因素敏感性分析

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中国矿业大学学报 2024年第5期53卷 993-1005页

作者：刘士亮张文慧王傲郑雨生王山林毛德强孙中光山东大学土建与水利学院山东济南250100 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

西北风沙滩地区煤层采动潜水微渗漏易诱发潜水位发生不同程度的恢复,其恢复时间影响因素敏感性对于矿区生态地质环境保护意义重大.为此,结合井流模型,建立了煤层采后潜水微渗漏下潜水位恢复预计模型;分析了煤层采动下潜水位恢复时间的... 详细信息

西北风沙滩地区煤层采动潜水微渗漏易诱发潜水位发生不同程度的恢复,其恢复时间影响因素敏感性对于矿区生态地质环境保护意义重大.为此,结合井流模型,建立了煤层采后潜水微渗漏下潜水位恢复预计模型;分析了煤层采动下潜水位恢复时间的影响因素;结合正交试验方法,模拟探究了煤层开采及采后恢复过程中潜水渗漏量演化规律,预计了潜水位恢复到采前潜水位埋深的30%,50%,80%所需的时间,并通过极差分析和矩阵分析厘清了潜水位恢复时间影响因素敏感性.结果表明:从地层结构、水文地质和采矿条件等角度确定了潜水位恢复的主要影响因素为基岩厚度T_(b)、红土厚度T_(c)、黄土厚度T_(l)、潜水埋深b、含水层厚度T_(a)、含水层渗透系数K和煤层采厚T_(co);潜水发生轻微渗漏的情况下,煤层采后恢复过程中潜水渗漏量整体呈现下降的趋势,采后恢复初期渗漏量下降速度较快,在1~2个月期间下降幅度减少、之后趋于稳定至基本不渗漏;当潜水位恢复到30%时,各因素敏感性次序为:T_(a)>K>T_(c)>b>T_(l)>T_(b)>T_(co);当潜水位恢复到50%和80%时,各因素敏感性次序均为:T_(a)>K>b>T_(l)>T_(c)>T_(b)>T_(co);影响因素最敏感的两项为T_(a)和K,在水位恢复程度较少的情况下T_(c)的敏感性相对较大,当水位恢复程度超过50%后b的敏感性则相对较大;T_(co)和T_(b)的敏感性相对较小.采前潜水含水层的渗透系数及厚度越大,潜水位恢复所用时间越短.

关键词：煤层采动潜水位恢复时间影响因素正交试验敏感性

角度可调大倾角煤层采动覆岩移动模拟试验系统研制

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煤炭技术 2022年第11期41卷 28-30页

作者：张少华中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

根据长期以来实验室相似材料物理模拟实验经验及大倾角煤层开采研究需求,研制了一套可以任意改变模型架角度煤层采动覆岩移动模拟试验系统,为解决煤矿现场矿山压力及顶板管理问题,提供一个切实可行的实验平台。

关键词：角度可调大倾角煤层采动模拟试验

煤层采动覆岩变形分布式光纤感测技术现场试验研究

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煤层采动覆岩变形分布式光纤感测技术现场试验研究

光纤传感技术在煤层采动覆岩变形监测中的应用

2014年全国工程地质学术大会

作者：程刚施斌魏广庆童恒金吴静红张弛南京大学地球科学与工程学院苏州南智传感科技有限公司

本文介绍了BOTDR分布式光纤感测原理,选取淮北某矿勘探孔,结合该矿煤层开采过程,对10414工作面采动覆岩变形分布式光纤感测技术进行了现场试验研究,包括监测方案选取、感测光纤布设工艺、数据处理分析等。分析了煤层采动覆岩变形规律。... 详细信息

本文介绍了BOTDR分布式光纤感测原理,选取淮北某矿勘探孔,结合该矿煤层开采过程,对10414工作面采动覆岩变形分布式光纤感测技术进行了现场试验研究,包括监测方案选取、感测光纤布设工艺、数据处理分析等。分析了煤层采动覆岩变形规律。试验结果表明:开采过程中,上火成岩底部和下岩体之间存在破裂面,下部岩体沿破裂面产生离层,并发生斜向采煤工作面的滑移。下火成岩底部至下岩体受上覆岩体重力作用产生压缩变形,且变形量不断增大。试验结果进一步验证了基于BOTDR的采动覆岩变形分布式光纤监测方法十分有效,为实现煤矿安全高效开采提供了一种新的监测技术。

关键词：煤层采动覆岩变形分布式监测 BOTDR

来源： cnki会议评论

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价值工程 2014年第26期33卷 238-239页

作者：陈超淮北矿业集团杨柳煤矿淮北235119

在煤层开采过程中,采用分布式光纤监测技术,可以实现对覆岩变形的监测;本文就光纤传感技术在煤层采动覆岩变形监测中的应用做深入探析。

关键词：光纤传感技术煤层采动覆岩变形监测

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煤层底板扰动破坏规律分析及破坏深度预测

煤层底板扰动破坏规律分析及破坏深度预测

作者：翟宇河南理工大学

学位级别：硕士

煤炭资源作为我国最主要的能源，为我国经济的发展提供了坚实的能源基础。随着煤层开采深度的增加，所面临的底板突水威胁也越来越严重，煤层底板扰动破坏深度是底板突水可能性预测的关键参数，也是采取防治水工程和措施的主要控制因素... 详细信息

煤炭资源作为我国最主要的能源，为我国经济的发展提供了坚实的能源基础。随着煤层开采深度的增加，所面临的底板突水威胁也越来越严重，煤层底板扰动破坏深度是底板突水可能性预测的关键参数，也是采取防治水工程和措施的主要控制因素。因此，加强煤矿底板扰动破坏规律的研究是十分必要的，尤其是对受底板水害威胁严重的矿区更应加强底板扰动破坏规律的研究。本文根据收集的平顶山矿区地质和水文地质资料，对矿井的地质和水文地质特征进行了初步分析，筛选出合适的工作面;对比以往关于煤层底板采动裂隙研究过程中所采用的方法，选用超声波监测法对朝川矿21090工作面和二矿23090工作面底板扰动破坏深度进行了现场探查，应用专门施工的探测巷对十一矿22080工作面底板扰动破坏深度和回采线前方影响距离的进行了现场监测，取得了丰富的实测资料。首先，通过对现场监测数据的分析，可知煤层底板扰动破坏深度主要集中在煤层底板以下30m范围内，采煤工作面沿走向推进时最大影响范围在40m左右，且距离回采面越近，底板扰动破坏深度越大;其次，通过对比分析3个矿井的底板扰动破坏深度，可知煤层底板扰动破坏深度的主要影响因素包括煤层厚度、工作面斜长、开采深度、隔水层厚度等。并且采用煤层底板突水系数公式将隔水层厚度与扰动破坏深度相结合，得出朝川矿21090工作面在回采过程中煤层底板所能承受的安全水压为2.34MPa;十一矿22080工作面在回采过程中煤层底板所能承受的安全水压值为2.94MPa;二矿23090工作面由于受构造影响较为严重，且寒武灰岩含水层位于采动破坏范围内，因此对突水系数的研究意义不大;最后，依据多元线性回归分析数学原理对煤层底板采动破坏深度所涉及的影响因素进行数值模拟，建立了平顶山矿区开采二1和一4煤层工作面的底板扰动破坏深度预测模型并与实际监测资料进行了对比分析，证明所建立的模型是可靠的和符合实际的。

关键词：煤层采动底板破坏深度超声波探查多元线性回归模型 MATLAB

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采动覆岩变形分布式光纤物理模型试验研究

工程地质学报 2017年第4期25卷 926-934页

作者：程刚施斌张平松朱鸿鹄许星宇南京大学地球科学与工程学院南京210023 华北科技学院北京101601 安徽理工大学地球与环境学院淮南232001

采动覆岩变形破坏对开采巷道的安全构成威胁,同时易造成地面塌陷,对地面构筑物的安全和地质环境产生影响。因此,对煤层采动覆岩变形进行监控,具有重要的现实意义。论文针对煤层采动覆岩变形破坏的一般规律,利用分布式光纤感测技术,开展... 详细信息

采动覆岩变形破坏对开采巷道的安全构成威胁,同时易造成地面塌陷,对地面构筑物的安全和地质环境产生影响。因此,对煤层采动覆岩变形进行监控,具有重要的现实意义。论文针对煤层采动覆岩变形破坏的一般规律,利用分布式光纤感测技术,开展了采动覆岩变形物理模型试验研究。采用将感测光缆竖直植入物理模型内部的布设方法,获得了煤层采动过程中覆岩变形分布式监测结果。将光纤测试结果与常规近景摄影结果进行对比,结果基本吻合;同时,揭示了采动覆岩变形破坏规律和覆岩离层的演化过程。利用经验公式计算得出"导高"均值约为30.6cm,这与光纤监测数据分析估算得到的30cm基本一致。试验结果表明:将分布式光纤感测技术引入采动覆岩破坏模型试验是可行且准确的,为以后的相关研究提供了一种新的思路与方法。

关键词：煤层采动覆岩变形分布式光纤感测技术模型试验

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煤层的采掘对地质异常体影响的数值分析

安徽建筑 2021年第1期28卷 83-85页

作者：王云安徽建筑大学安徽合肥230000

文章以山西昌恒煤矿9102工作面地质条件为例,通过FLAC3D软件对内层开采时,地质异常体产生的扰动进行数值模拟,分析煤层开掘时对地质异常体扰动的具体情况,是否会引起突水通道连接奥灰水与煤层底板的突水,为具体工作面采掘前防治水以及... 详细信息

文章以山西昌恒煤矿9102工作面地质条件为例,通过FLAC3D软件对内层开采时,地质异常体产生的扰动进行数值模拟,分析煤层开掘时对地质异常体扰动的具体情况,是否会引起突水通道连接奥灰水与煤层底板的突水,为具体工作面采掘前防治水以及开采过程中的具体监控提供参考。

关键词：煤层采动地质异常体突水通道数值模拟

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下伏煤层瓦斯压力消散数值模拟

中国地质灾害与防治学报 2008年第1期19卷 91-94页

作者：戎涛雷文杰河南理工大学能源学院河南焦作454003 河南理工大学瓦斯地质研究所河南焦作454003

平煤五矿己15煤层为低瓦斯煤层,下伏己16-17煤层为高瓦斯煤层,相对层间距比例1.0-4。己16-17煤层煤厚3.5m,为主采煤层。为降低己16-17煤层的瓦斯压力,实现安全高效生产,该矿以已15煤层为保护层,采用上保护层开采技术改变具有突出危险的... 详细信息

平煤五矿己15煤层为低瓦斯煤层,下伏己16-17煤层为高瓦斯煤层,相对层间距比例1.0-4。己16-17煤层煤厚3.5m,为主采煤层。为降低己16-17煤层的瓦斯压力,实现安全高效生产,该矿以已15煤层为保护层,采用上保护层开采技术改变具有突出危险的煤层瓦斯赋存状态,降低被保护层的瓦斯压力。基于多孔介质流体流动理论,利用有限元数值模拟技术,模拟平顶山五矿超近上保护层的开挖过程,分析被保护煤层的瓦斯流动过程和煤层瓦斯压力的变化规律,论证保护层开采技术可以改变高突、高瓦斯煤层瓦斯赋存状态的可行性。

关键词：超近保护层多孔介质煤层采动瓦斯流动瓦斯压力平顶山煤矿

采动条件下断层活动性综合监测方法与模拟研究

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采动条件下断层活动性综合监测方法与模拟研究

作者：徐宝超安徽理工大学

学位级别：硕士

煤炭资源开采过程中,会遇到各种地质灾害问题,其中采动条件下,断层活动引发的一系列矿井事故造成了巨大的经济损失和人员伤亡。这引起了矿山人们广泛的关注和高度的重视,正设法采用相关监测技术手段和方法来研究采场断层活动发育的规律... 详细信息

煤炭资源开采过程中,会遇到各种地质灾害问题,其中采动条件下,断层活动引发的一系列矿井事故造成了巨大的经济损失和人员伤亡。这引起了矿山人们广泛的关注和高度的重视,正设法采用相关监测技术手段和方法来研究采场断层活动发育的规律。目前,对于采场断层活动规律的研究单一方法过多,定量化程度不高,探测精度难以保证。因此,综合利用相关监测技术和数值模拟手段对采动影响下的断层活动性进行有效的探测和分析,发现其变化规律和演变机理对于矿山煤层安全、高效生产具有重大的意义。本文首先介绍了孔间电阻率CT法和布里渊光纤应变测试法2中测试手段的工作原理、采集方式以及后期数据的处理与分析方法;接着结合淮南某矿区的地层条件,运用FLAC3D软件建立不同断层倾角、落差、采动方向的开采模型,研究模型开采过程中断层接触面位置相对位移和剪切应力的时空演化规律,揭示了不同影响因素下断层产生活化时的响应特征;最后分别构建孔间电阻率CT法和光纤应变测试法2种现场原位方法的测试系统,根据地电场和应变场的响应特征进行断层活化带区域围岩的裂隙发育及其演化规律研究。主要获得的结论如下:(1)基于FLAC3D数值模拟方法对不同倾角、不同落差、不同开采方向的正断层进行相对位移、剪应力变化规律的分析和研究表明:在单一影响因素改变时,低角度正断层附近岩体发生的相对位移和受到的剪应力较高角度正断层大,容易产生活化;正断层落差越大,在断层下盘煤层顶板一定高度处发生的相对位移和受到的剪应力越大,该位置越容易产生活化;对于正断层而言,从断层下盘开采时,采动对断层面的影响较断层上盘开采有更明显的相对位移、剪应力响应特征,在煤层底板断层带附近,可能受到采动的影响最容易产生活化。(2)孔间电阻率CT法和光纤应变测试法2种现场原位测试方法系统的构建,对采场顶底板断层活动性发育规律进行全方位、多角度的监测,其中视电阻率反演结果确定了淮南潘二矿11223工作面底板断层影响下煤层开采导致的破碎裂隙带深度范围为20m,且底板灰岩水并没有因为这一范围内的断层带裂隙而导通上移;光纤应变监测结果显示潘一东矿区1231(1)工作面顶板FS断层面附近受采动的影响应力比较集中,沿着断层面位置容易产生剪切滑动,且根据由该断层应力分布特征和煤层开采之间的关系,提出保护煤柱的合理宽度应该大于60m。(3)孔间电阻率CT法作为一种传统的物探技术手段,可行性、实用性强;布里渊光纤应变测试法灵敏度强,精准度高。这2种方法无论从前期测试方案设计、现场的施工安装、后期的数据采集与处理,还是到最终的监测结果解析,整个过程清晰、准确、全面地揭示了利用这2种时下成熟、有效的监测方法掌握断层活化带区域围岩的变形分布及其演化特征对于深部煤层综放开采具有重大的意义。

关键词：煤层采动断层活动性 FLAC3D 电阻率CT 光纤应变