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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
富水沟谷区浅埋煤层导水裂隙演化特征
  • 55
  • 作者

    来兴平乔浩单鹏飞吴龙泉朱浩宇赵浩州戴自强

  • 单位

    西安科技大学能源学院西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室

  • 摘要
    富水沟谷区域下浅埋煤层赋存条件特殊,采场上覆岩层导水裂隙发育演化特征复杂。为了揭示沟谷区浅埋煤层在回采扰动作用下覆岩裂隙演化规律,以朱家峁煤矿1305-2工作面过沟谷区回采阶段为工程背景,采用理论分析,物理相似模拟,数值模拟与现场效果验证的方法,建立了覆岩裂隙-渗流场概念模型,开展了覆岩结构发育与微震能量演化研究,分析了覆岩变形与塑性破坏分布特征,提出了针对沟谷区下浅埋煤层导水裂隙防治措施,并应用于现场工程实践。结果表明,开采扰动下裂隙-渗流场模型呈“梯台”结构,并依次划分为初渗区域、稳渗区域、紊渗区域三个区域;将所研究矿井的工况数据代入模型结构,计算出各个渗透区域范围,并根据计算结果对矿井的稳渗区域采取注浆措施。工作面回采至沟谷区段,覆岩裂隙域形态呈现“拱形-梯形-复合梯形”的扩展演化特征,裂隙纵向发育高度达到163m,并与沟谷区地表贯通。随工作面推进,地表裂隙依次经历“滑移-挤压-撕裂”过程;沟谷区域位移云图呈现出滞后开采“高位梯形”破断形态,在沟底处下沉位移值最大,达3.47m。针对开采导致的裂隙大范围扩展贯通,提出在地面进行采动裂缝注浆处理,在工作面上覆岩层进行注浆封堵,实现过沟谷区开采“井上-井下”联合防治,保证安全开采。该研究结果可为浅埋煤层的过沟谷区开采、采动裂隙防治及富水区“保水采煤”提供新的科学依据。
  • 关键词

    浅埋煤层覆岩裂隙发育形态裂隙治理沟谷区开采

  • 文章目录
    0 前言
    1 工程背景
    2 覆岩裂隙-渗流场概念模型
    2.1 覆岩“梯台”结构模型
    2.2 覆岩渗流区域划分
    2.3 裂隙-渗流场模型建立
    3 覆岩裂隙演化规律相似模拟
    3.1 模拟试验设计
    3.2 试验结果与分析
    3.2.1覆岩结构演化特征分析
    3.2.2覆岩微震能量演化规律
    4 数值模拟计算分析
    4.1 数值模型建立
    4.2 数值模拟结果及分析
    4.2.1 覆岩变形运移分布特征
    4.2.2 覆岩塑性破坏分布特征
    5 沟谷区域裂隙防治
    5.1沟谷区域治理措施
    5.2防治效果验证
    6 结论
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