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浅埋煤层保水开采隔水层稳定性的模拟研究

岩石力学与工程学报 2009年第5期28卷 987-992页

作者：黄庆享西安科技大学能源学院陕西西安710054

隔水层稳定性是保水开采研究的关键。通过对黏土隔水层应力-应变全程曲线测定,建立以残余强度和应变为关键指标的模拟方法。采用变单因素分析法,考虑材料破坏的峰值强度、峰值应变及残余强度,获得黏土隔水层应力-应变全程相似的模拟材... 详细信息

隔水层稳定性是保水开采研究的关键。通过对黏土隔水层应力-应变全程曲线测定,建立以残余强度和应变为关键指标的模拟方法。采用变单因素分析法,考虑材料破坏的峰值强度、峰值应变及残余强度,获得黏土隔水层应力-应变全程相似的模拟材料和配比规律。以榆树湾煤矿条件为背景,开展保水开采岩层移动规律和隔水层稳定性的模拟,得出分层开采基岩关键层和隔水层的移动和垮落规律,揭示顶板淋水是基岩风化层裂隙水的机制,并得到实践验证。实验发现,基岩和隔水层在工作面后部存在主要下沉区,是最易形成导水裂隙带的区域。主要下沉区的下沉梯度Ts是隔水层稳定性控制的重要指标,合理增大下沉区间和减小下沉梯度是隔水层稳定性控制的有效途径。论证榆树湾煤矿保水开采的可行性,并为浅埋煤层保水开采控制提供借鉴。

关键词：采矿工程浅埋煤层隔水层相似配比下沉梯度保水开采

承压水上开采煤层底板隔水层裂隙演化规律的试验研究

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岩石力学与工程学报 2009年第2期28卷 336-341页

作者：冯梅梅茅献彪白海波王鹏中国矿业大学理学院江苏徐州221008 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

奥陶系岩溶水是我国华北矿区煤矿安全生产的一大隐患,而带压开采是开采受底板突水威胁的煤层的有效方法之一。为深入分析承压水上煤层底板突水的危险性,自主设计煤层底板承压水水压加载系统,实现采用压力水袋对底板隔水层的承压水作用... 详细信息

奥陶系岩溶水是我国华北矿区煤矿安全生产的一大隐患,而带压开采是开采受底板突水威胁的煤层的有效方法之一。为深入分析承压水上煤层底板突水的危险性,自主设计煤层底板承压水水压加载系统,实现采用压力水袋对底板隔水层的承压水作用的物理模拟;分析底板隔水岩层的变形及破坏特征,得到底板隔水层的裂隙产生、发育直至导水通道形成规律。研究结果可为揭示承压水底板突水的力学机制提供参考。

关键词：采矿工程底板突水带压开采物理模拟导水通道力学机制隔水层

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基于地震反演方法的奥陶系顶部含隔水层探测

岩石力学与工程学报 2009年第2期28卷 319-323页

作者：崔若飞孙学凯崔大尉中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221008

利用三维地震勘探成果查明奥陶系顶部的岩性分布,从一个侧面证实奥陶系顶部隔水层的存在及分布特征,并解决底板突水防治问题,这也是当前煤田地震勘探中亟待解决的问题。地震反演技术是岩性地震勘探的手段之一,把具有高纵向分辨率的已知... 详细信息

利用三维地震勘探成果查明奥陶系顶部的岩性分布,从一个侧面证实奥陶系顶部隔水层的存在及分布特征,并解决底板突水防治问题,这也是当前煤田地震勘探中亟待解决的问题。地震反演技术是岩性地震勘探的手段之一,把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来,提高三维地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度。应用地震反演技术对试验区三维地震资料进行分析和研究,确定奥陶系顶部含、隔水层的空间分布和厚度变化。研究成果表明,奥陶系灰岩顶部有隔水层存在,这样可为建立矿井突水的水量预测模型提供基础资料。

关键词：工程地质地震反演矿井突水含水层隔水层奥陶系

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隔水层裂隙演变机理与过程研究

采矿与安全工程学报 2011年第3期28卷 340-344页

作者：马立强张东升董正筑中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

以神东矿区浅埋煤层采矿地质条件为例,研究采动覆岩中软弱隔水岩层裂隙演变的力学机理与规律.在分析浅埋煤层薄基岩顶部风化带岩层的隔水性和覆岩裂隙发育规律基础上,建立平板力学模型,采用薄板理论中的差分法,应用应变分析原理,结合下... 详细信息

以神东矿区浅埋煤层采矿地质条件为例,研究采动覆岩中软弱隔水岩层裂隙演变的力学机理与规律.在分析浅埋煤层薄基岩顶部风化带岩层的隔水性和覆岩裂隙发育规律基础上,建立平板力学模型,采用薄板理论中的差分法,应用应变分析原理,结合下伏垮冒岩层的弹性地基特性,研究了薄基岩浅埋煤层长壁工作面覆岩活动规律和软弱隔水层板的裂隙演化机理及发育过程,得到了覆岩中软弱隔水岩层破裂距离与弹性地基常数的关系,以及不同开采空间对应的极限弹性地基常数.研究成果可为我国西部干旱半干旱矿区浅埋煤层的保水开采工程实践提供理论依据.

关键词：隔水层浅埋煤层裂隙弹性地基保水开采

壁式连采连充保水采煤条件下隔水层与地表变形特征

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采矿与安全工程学报 2019年第1期36卷 30-36页

作者：马立强许玉军张东升来兴平黄克军都海龙矿山地质灾害成灾机理与防控重点实验室陕西西安710054 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室矿业工程学院江苏徐州221116 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司陕西西安710065 晋城煤业集团技术中心山西晋城048000

针对传统长壁式充填开采存在的充填与开采相互制约,有效充填空间不足等问题,提出了壁式连采连充保水采煤方法。首先将整个开采块段按照长壁系统设计运煤、运料及通风系统。此后,将块段内的采场巷道(宽巷)划分为若干开采阶段,在开采阶段... 详细信息

针对传统长壁式充填开采存在的充填与开采相互制约,有效充填空间不足等问题,提出了壁式连采连充保水采煤方法。首先将整个开采块段按照长壁系统设计运煤、运料及通风系统。此后,将块段内的采场巷道(宽巷)划分为若干开采阶段,在开采阶段内对采场巷道进行跳采式开采。每条采场巷道开采完毕,然后对其进行充填,直到开采并充填完阶段内的所有采场巷道,再进行下一阶段采场巷道的开采和充填,最终实现保水采煤。采用实验室物理模拟研究壁式连采连充"采充并行"保水采煤条件下的隔水层与地表变形特征,并进行了现场工业性试验。研究结果表明,所有阶段开采充填完毕后,隔水层的水平变形最大值小于2～3mm/m,隔水层仍具有隔水能力,可以实现保水采煤。在块段采出率超过90%的条件下,地表变形指标的最大值均小于国家规定的建筑物Ⅰ级损坏等级指标。

关键词：壁式连采连充采充并行保水采煤隔水层地表

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断层影响下底板隔水层的破坏机理研究

采矿与安全工程学报 2010年第2期27卷 219-222,227页

作者：黄存捍冯涛王卫军刘辉中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭411201

为了研究断层对底板隔水层稳定性的影响,根据岩石剪切破坏的极限平衡条件推导出隔水层破坏的临界水压力公式,并提出突水判据.基于临界水压力公式分析了断层倾角、内聚力和断层煤柱宽度对底板隔水层破坏的影响规律.结果表明,断层倾角越小... 详细信息

为了研究断层对底板隔水层稳定性的影响,根据岩石剪切破坏的极限平衡条件推导出隔水层破坏的临界水压力公式,并提出突水判据.基于临界水压力公式分析了断层倾角、内聚力和断层煤柱宽度对底板隔水层破坏的影响规律.结果表明,断层倾角越小,底板隔水层能够承受的临界水压越小,底板就越容易发生突水;若断层带内聚力越小,即断层带强度越软弱,底板临界水压力也随之减小,此时底板发生突水的可能性越大;断层煤柱留设宽度越大,底板越不容易发生突水.工程应用表明预设的煤柱宽度偏小,有发生底板突水的可能,为保证安全开采,根据所推出的临界水压力公式计算得出合理的断层煤柱宽度应为34.3 m.

关键词：断层隔水层底板突水

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松散堆积土中的隔水层对边坡稳定性的影响

浙江大学学报（工学版） 2010年第10期44卷 2016-2020页

作者：孙红月吴红梅李焕强尚岳全浙江大学海洋科学与工程学系浙江杭州310058 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江省交通规划设计研究院浙江杭州310006

通过大量滑坡案例的地质调查,发现隔水层在滑坡过程中产生重要的影响.为了揭示相对隔水层对边坡稳定性的影响机制,构建包含隔水层的边坡模型,模拟降雨和斜坡后缘地下水入渗的物理力学作用.模型试验结果表明,降雨入渗主要影响隔水层上部... 详细信息

通过大量滑坡案例的地质调查,发现隔水层在滑坡过程中产生重要的影响.为了揭示相对隔水层对边坡稳定性的影响机制,构建包含隔水层的边坡模型,模拟降雨和斜坡后缘地下水入渗的物理力学作用.模型试验结果表明,降雨入渗主要影响隔水层上部土体,使含水量快速升高、土体变形和坡体的下滑推力迅速增大,隔水层下部土体的含水量等参数基本不变.在模型试验中当使后缘地下水入渗到隔水层下部坡体时,虽然只影响隔水层下部坡体的含水量和孔隙水压力,但力学作用影响整个边坡,不仅引起隔水层下部土体的变形,使下滑推力增大,而且在更大程度上影响隔水层上部土体的变形,使隔水层上部土层的下滑推力大幅提高.

关键词：边坡隔水层承压水模型试验

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采动覆岩隔水层稳定性力学模型及应用研究

采矿与安全工程学报 2012年第3期29卷 307-311页

作者：姚邦华白海波黄汉富浦海中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

为了研究覆岩隔水层的稳定性,预防煤矿顶板突水灾害,实现保水采煤,本文将单一岩层形成的顶板隔水层简化为地基上四边固支的薄板,考虑了隔水层以下破碎岩体对隔水层的支撑作用,根据能量法推导了其挠度以及应力表达式,得到了覆岩隔水层应... 详细信息

为了研究覆岩隔水层的稳定性,预防煤矿顶板突水灾害,实现保水采煤,本文将单一岩层形成的顶板隔水层简化为地基上四边固支的薄板,考虑了隔水层以下破碎岩体对隔水层的支撑作用,根据能量法推导了其挠度以及应力表达式,得到了覆岩隔水层应力分布特性,求出了临界载荷随工作面推进距离的变化规律,并结合具体工程实例,利用数值模拟软件进行了覆岩隔水层稳定性分析。研究结果表明:1)煤层开采后,覆岩隔水层在长边边缘中间应力最大,容易发生破坏;2)破碎岩体的支撑作用对隔水层的稳定性具有重要的影响,煤层采厚越小,破碎岩体对覆岩隔水的支撑作用越强,隔水层越不容易破断。研究成果可为煤矿顶板防治水研究以及保水采煤实践提供一定的参考。

关键词：隔水层力学模型薄板理论能量法

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浅埋煤层黏土隔水层下行裂隙弥合研究

采矿与安全工程学报 2010年第1期27卷 35-39页

作者：黄庆享蔚保宁张文忠西安科技大学能源学院陕西西安710054

通过对隔水层土样实验,获得了离石黄土和三趾马红土的应力应变全程曲线、渗透系数和膨胀率.基于考虑黏土应力应变全程相似和水理性相似的固液耦合相似模拟,揭示了浅埋煤层长壁开采覆岩采动裂隙带分布规律,发现了"上行裂隙"和"下行裂隙"... 详细信息

通过对隔水层土样实验,获得了离石黄土和三趾马红土的应力应变全程曲线、渗透系数和膨胀率.基于考虑黏土应力应变全程相似和水理性相似的固液耦合相似模拟,揭示了浅埋煤层长壁开采覆岩采动裂隙带分布规律,发现了"上行裂隙"和"下行裂隙"是隔水层稳定性的主要因素,"下行裂隙"是潜水流失的主要通道之一.发现了隔水层土体膨胀性将产生的"裂隙弥合"现象,可减缓"下行裂隙"的发展.建立了"下行裂隙"模型,给出了"下行裂隙"弥合判据,为隔水层稳定性和保水开采研究提供了理论依据.

关键词：浅埋煤层保水开采隔水层裂隙弥合