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沙漠产流区工作面过沟开采保水技术

煤炭学报 2017年第1期42卷 73-79页

作者：蒋泽泉雷少毅曹虎生郭亮亮张金柱乔晓英国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710026 陕西省一八五煤田地质有限公司陕西榆林719000 陕西省矿产资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710054

沙漠产流区是榆神矿区重要的水源地,同时也可能成为安全生产的水害隐患。为保护沙漠珍稀水资源,保证煤炭安全高效开采,开展沙漠产流区保水采煤分区关键技术研究。采用现场实测、数值计算等手段剖析了过沟开采保水采煤的影响因素及分区标... 详细信息

沙漠产流区是榆神矿区重要的水源地,同时也可能成为安全生产的水害隐患。为保护沙漠珍稀水资源,保证煤炭安全高效开采,开展沙漠产流区保水采煤分区关键技术研究。采用现场实测、数值计算等手段剖析了过沟开采保水采煤的影响因素及分区标准,并基于分区特性提出了过沟保水关键技术。研究结果表明:过沟开采对水资源的影响可分为地表径流漏失和汇流区地下水漏失两类,其中汇流区进一步划分为突水溃沙区、突水区、渗漏区和保水区。残余隔水层厚度为0时原沟谷底部隔水层失去隔水性能,地表径流将泻入井下造成水资源漏失。过沟保水采煤技术包括采用修复地裂缝,突水区筑坝引流等,在综合治理开采区取得了工程应用成功。

关键词：保水采煤沙漠产流区过沟开采筑坝引流

浅埋煤层过沟开采覆岩破坏特征及裂隙演化规律研究

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煤炭科学技术 2021年第10期49卷 185-192页

作者：侯恩科陈育车晓阳谢晓深高彬西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕煤集团神木张家峁矿业有限公司陕西神木719316

浅埋煤层覆岩破坏规律及裂隙发育特征是影响矿井涌水有关系,尤其在地表沟谷区,由于剥蚀作用使煤层埋深减小,为了研究清楚浅埋煤层过沟开采时,上覆岩层的扰动破坏规律与裂隙发育特征,以榆神矿区张家峁煤矿14213工作面的过沟段为研究对象... 详细信息

浅埋煤层覆岩破坏规律及裂隙发育特征是影响矿井涌水有关系,尤其在地表沟谷区,由于剥蚀作用使煤层埋深减小,为了研究清楚浅埋煤层过沟开采时,上覆岩层的扰动破坏规律与裂隙发育特征,以榆神矿区张家峁煤矿14213工作面的过沟段为研究对象,通过相似材料物理模拟与数值模拟的方法,对覆岩的破坏规律及裂隙发育特征进行了研究。结果表明,煤层开采过程中,顶板覆岩会伴随产生层间离层与切穿岩层的垂向裂隙,回采至60 m时,煤层顶板悬露面积达到极限发生垮落,原有层间离层伴随垮落消失,新出现的层间离层继续向上发展,离层空间与垂向裂隙交替发育,回采至105 m时,垂向裂隙导通至地表,离层结构完全破坏,岩层发生整体下沉。裂缝的动态发育规律是:斜坡裂缝的宽度随着开挖的进行由小变大并趋于稳定,坡脚裂缝的宽度则是由小变大、再变小至闭合,沟底裂缝的宽度由小变大再变小的趋势。地表裂缝的这种演化规律主要与地形和地表应力状态有关。坡肩和斜坡上部,采动裂缝形成后受斜坡拉应力的影响而宽度增大;坡脚采动裂缝形成后受坡脚压应力的影响而宽度变小甚至闭合;沟底采动裂缝形成后受压应力和坡段岩块压实调整宽度变小。

关键词：浅埋煤层覆岩破坏地表裂缝演化过沟开采

浅埋煤层过沟开采覆岩裂隙与地表裂缝演化规律数值模拟

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煤田地质与勘探 2022年第10期50卷 67-75页

作者：魏江波王双明宋世杰孙强西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054 西安科技大学煤炭绿色开采地质研究院陕西西安710054

浅埋煤层过沟开采在陕北矿区普遍存在,严重威胁着矿井安全生产和生态健康发展。覆岩采动裂隙及地表裂缝的发育是岩体微裂隙的延伸和扩展的结果,为更加系统地研究浅埋煤层过沟开采覆岩微裂隙的演化规律,以陕北安山井田125203工作面为背景... 详细信息

浅埋煤层过沟开采在陕北矿区普遍存在,严重威胁着矿井安全生产和生态健康发展。覆岩采动裂隙及地表裂缝的发育是岩体微裂隙的延伸和扩展的结果,为更加系统地研究浅埋煤层过沟开采覆岩微裂隙的演化规律,以陕北安山井田125203工作面为背景,根据现场沟道剖面及钻孔资料,采用Particle Flow Code (PFC)数值模拟平台构建颗粒流数值采煤模型,模拟分析覆岩微裂隙的发育特征、数量变化规律和力链演化特征,揭示微裂隙的发育规律和地表裂缝发育机理。结果表明:浅埋煤层过沟开采过程中,覆岩微裂隙发育表现为“产生–延伸和扩展–聚合成群–贯通成缝”的动态演化过程;根据微裂隙的基本发育特征及分布规律,可将发育全程划分为非连续跳跃式、连续贯通式和横向扩展式3个微裂隙发育阶段;覆岩微裂隙数量随工作面推进距离的增大而增多,非连续跳跃式和连续贯通式发育阶段呈现指数增长特征,分别累计发育微裂隙547和2 867条,覆岩微裂隙逐渐发育至地表;横向扩展式发育阶段呈线性增长特征,累计发育微裂隙11 705条,微裂隙数量随岩层高度的增大而减小;覆岩力链演化过程中,强黏性力链的破坏致使微裂隙发育,局部产生应力集中,强黏性力链拱自下而上逐渐破坏并贯通至地表,导致微裂隙延伸发育至地表形成地裂缝,力链在未贯通岩层的微裂隙两侧和尖端及地表裂缝两侧形成强力链区,微裂隙处形成弱(无)力链区。该研究成果可为陕北矿区浅埋煤层过沟开采覆岩及地表损害防控提供理论指导。

关键词：浅埋煤层过沟开采裂隙演化地裂缝颗粒流强力链

过沟开采速度对浅埋煤层覆岩移动变形的影响研究

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煤炭工程 2022年第7期54卷 92-96页

作者：孙学阳李玲华李成苗霖田西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710054

为了研究过沟开采速度对浅埋煤层覆岩移动变形的影响,以陕北府谷庙哈孤矿区安山井田为研究对象,采用Rhino^(3D)-FLAC^(3D)耦合技术建立过沟模型,分别以4m/d、6m/d和8m/d的推进速度进行数值模拟,探讨了不同开采速度对覆岩变形的影响。研... 详细信息

为了研究过沟开采速度对浅埋煤层覆岩移动变形的影响,以陕北府谷庙哈孤矿区安山井田为研究对象,采用Rhino^(3D)-FLAC^(3D)耦合技术建立过沟模型,分别以4m/d、6m/d和8m/d的推进速度进行数值模拟,探讨了不同开采速度对覆岩变形的影响。研究表明:当以4m/d的速度对煤层进行开挖时,导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别为42.2m、1.67m和0.2m;以8m/d的速度对煤层进行开挖时,导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别为32m、1.01m和0.14m,相对于以4m/d的速度开采,其导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别减少了24%、40%和31%。随着开采速度增加,覆岩移动变形量有所减小,因此为了减少开采过程中覆岩的移动变形量,在煤矿生产过程中,可根据实际情况,适当增加煤层推进速度。

关键词：开采速度过沟开采覆岩破坏数值模拟浅埋煤层

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浅埋煤层过沟开采地表裂缝动态发育规律研究

煤矿安全 2023年第8期54卷 136-142页

作者：姜钰泉孙学阳姚星王志杰贾少杰安宁陕西煤田地质勘查研究院有限公司陕西西安710021 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 深圳市易图资讯股份有限公司广东深圳518000 甘肃工程地质研究院甘肃兰州730000

为研究煤层在过沟开采时地表裂缝在不同位置的动态演化规律,以陕北某矿14210工作面为原型,运用相似材料模拟实验并结合VIC-3D系统研究了地表裂缝的发育特征。研究结果显示:沟谷处地表裂缝发育宽度先增大再急速减少最终闭合;左侧坡面与... 详细信息

为研究煤层在过沟开采时地表裂缝在不同位置的动态演化规律,以陕北某矿14210工作面为原型,运用相似材料模拟实验并结合VIC-3D系统研究了地表裂缝的发育特征。研究结果显示:沟谷处地表裂缝发育宽度先增大再急速减少最终闭合;左侧坡面与右侧坡面地表裂缝发育宽度先增大后小幅减少再趋于稳定;根据其发育位置与应变变化将地表裂缝分为左侧坡面张拉地表裂缝、沟谷挤压地表裂缝及右侧坡面张拉地表裂缝3类。通过对14210工作面过沟开采进行安全性预测可知:在过沟开采期间导致乌兰不拉沟泉水涌入工作面的因素大致分为裂缝宽度、裂缝分布密度、沟中水位、工作面推进速度4个因素。

关键词：过沟开采地表裂缝 VIC-3D系统动态演化规律覆岩应变

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柴沟矿薄基岩顶巨厚煤层过沟开采防治水技术

西安科技大学学报 2018年第5期38卷 758-766页

作者：方刚夏玉成西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054

在过沟区域开采浅埋薄基岩顶板巨厚煤层时,将面临严重的水害威胁。柴沟煤矿在雨季过沟开采1503工作面,其煤层厚度20 m,埋深200 m.根据开采经验,该条件下回采后形成的裂缝带将直接导通至地表,届时将给井下生产带来严峻的水害威胁。通过... 详细信息

在过沟区域开采浅埋薄基岩顶板巨厚煤层时,将面临严重的水害威胁。柴沟煤矿在雨季过沟开采1503工作面,其煤层厚度20 m,埋深200 m.根据开采经验,该条件下回采后形成的裂缝带将直接导通至地表,届时将给井下生产带来严峻的水害威胁。通过对矿井及工作面水文地质条件及充水因素进行全面分析,应用理论计算,对不同地段的涌水量进行预测,认为工作面开采的主要充水水源为地表水和大气降水,且水量较大;充水通道主要为开采形成的顶板裂缝带。故提出"拦截、封堵、疏导"的防治水方案,具体为采前筑坝铺管打泄水孔,采中裂缝封堵及采后回填压实等3个阶段完成,同时提出相应的防治水技术措施,以此确保工作面安全过沟开采。

关键词：安全科学与工程巨厚煤层薄基岩顶板过沟开采充水因素防治水

煤层过沟开采覆岩破坏特征及地表水入渗规律研究

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煤矿安全 2022年第6期53卷 161-168页

作者：蔚波王皓尚宏波煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710077

为分析煤层过沟开采覆岩破坏特征及地表水入渗规律,选取过沟开采典型工作面为研究对象,基于工程地质条件及岩层物理力学性质,采用UDEC建立了覆岩破坏数值模型,研究了煤层过沟开采覆岩破坏特征;数值计算得到导水断裂带高度为230~250 m,... 详细信息

为分析煤层过沟开采覆岩破坏特征及地表水入渗规律,选取过沟开采典型工作面为研究对象,基于工程地质条件及岩层物理力学性质,采用UDEC建立了覆岩破坏数值模型,研究了煤层过沟开采覆岩破坏特征;数值计算得到导水断裂带高度为230~250 m,实测导水断裂带高度为225~245 m,两者结果较吻合;通过提取覆岩采动裂隙并导入COMSOL,构建了煤层过沟开采地表水入渗数值计算模型,分析了地表水沿采动裂隙入渗至工作面的规律。结果显示:当工作面推采200、250、300 m时,导水断裂带沟通地表,地表水沿裂隙入渗至工作面,稳定后的水量分别为10.4、14.3、19.7 m^(3)/h;以工作面推采300 m为例,对比分析了数值计算与现场实测的工作面稳定水量,两者所得结果相差较小。

关键词：过沟开采覆岩破坏数值模型地表水入渗稳定水量

基于产流-汇流-渗流充水模式的黄土梁峁区过沟开采涌水量预测

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河南理工大学学报（自然科学版） 2020年第6期39卷 23-27页

作者：李涛高颖郭亮亮冯海六盘水师范学院矿业与土木工程学院贵州六盘水553004 矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710065 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710065 陕西省一八五煤田地质有限公司陕西榆林719000 陕西煤业化工技术研究院陕西西安710065

为保障黄土梁峁区浅埋煤层安全过沟开采,开展过沟开采工作面涌水量预测研究。采用野外地质调查查明研究区沟道特征,分析研究区煤炭开采沟道洪水充水模式。基于水力学理论,推导黄土梁峁区沟道洪水涌入采煤工作面的流量计算公式,并开展工... 详细信息

为保障黄土梁峁区浅埋煤层安全过沟开采,开展过沟开采工作面涌水量预测研究。采用野外地质调查查明研究区沟道特征,分析研究区煤炭开采沟道洪水充水模式。基于水力学理论,推导黄土梁峁区沟道洪水涌入采煤工作面的流量计算公式,并开展工程检验。结果表明:黄土梁峁区沟道洪水经产流-汇流-渗流模式涌入采煤工作面;基于采煤工作面产流-汇流-渗流充水模式,提出过沟开采正常和最大涌水量计算公式。经工程实践检验,提出的计算模型能够较准确预测涌水量,误差仅为3.2%。依据涌水量计算公式,提出相应的防治水措施,研究结果可为类似采矿地质条件过沟开采提供借鉴。

关键词：黄土梁峁区采煤涌水量过沟开采产流-汇流-渗流充水模式

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浅埋煤层过沟开采矿压显现规律及防治水措施

陕西煤炭 2018年第5期37卷 126-128页

作者：赵二雷榆林汇森煤矿建设运营有限责任公司冯家塔分公司陕西府谷719400

以神府矿区某煤矿52103工作面过沟开采为研究对象,基于工作面过沟开采时的矿压实测数据和现场施工工艺,分析得出影响过沟开采安全性的主要因素有水文地质条件和开采条件,并提出了预防过沟开采发生涌水溃沙事故的措施,研究对神府矿区过... 详细信息

以神府矿区某煤矿52103工作面过沟开采为研究对象,基于工作面过沟开采时的矿压实测数据和现场施工工艺,分析得出影响过沟开采安全性的主要因素有水文地质条件和开采条件,并提出了预防过沟开采发生涌水溃沙事故的措施,研究对神府矿区过沟开采具有一定的借鉴意义。

关键词：浅埋煤层过沟开采矿压显现防治措施