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基于微震的底板采动裂隙扩展及导水通道识别技术研究
作者(Author)：靳德武,段建华,李连崇,燕斌,牟文强,鲁晶津,周麟晟
关键词(KeyWords)：煤层底板,微震监测,导水通道,能量密度,连通度
摘要(Abstract)：华北型煤田开采面临奥陶系石灰岩岩溶富水性强、水压高、地质构造复杂、隔水层薄等问题，防治水工作面临巨大挑战，导水通道识别是底板水害防治的关键问题。论文结合微震监测原理，提出基于微震能量密度及岩层破裂连通度反演导水通道的识别方法，以河北葛泉矿东井11916工作面底板突水监测工程为背景，应用上述基于震源参数的底板导水通道识别技术，通过连通路径反演得到11916工作面内陷落柱区域存在1～3条主导裂隙，通过视电阻率监测数据验证了导水通道的存在。结果表明，以微震能量密度及连通度表征底板岩层采动裂隙的导通性是可行性的;研究成果为推动微震监测技术在底板水害防治中的应用提供了一条新途径，同时，为提升底板突水监测预警水平奠定了重要基础。
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淮南煤田潘集煤矿外围勘查区水压致裂地应力测量研究
作者(Author)：吴基文,张文永,彭华,翟晓荣,沈书豪,孙贵,毕尧山
关键词(KeyWords)：水压致裂法,地应力测量,地应力分布,超千米深部,淮南煤田
摘要(Abstract)：为分析淮南煤田潘集煤矿外围勘查区的地应力分布规律，采用水压致裂法及装置，对研究区深部勘查区域地应力进行了测试。本次研究共完成3个钻孔、28个测点的现场实测，3个钻孔深度均超过1400 m，其中最大测点深度为1460 m。通过实测和分析，获得了勘查区的地应力状态及其分布规律。研究结果表明:(1)勘查区深度466～1460 m范围内最大水平主应力为13.62～54.58 MPa，最小水平主应力为11.79～37.93 MPa，最大水平主应力方向为NEE向，实测地应力值随着深度增加成近似线性增长的关系;(2)勘查区最大水平主应力与垂直应力的比值为1.03～1.44，平均比值为1.28，表明勘查区地应力状态以水平应力为主导;(3)在埋深450 m以深地应力场类型表现为构造应力场型，且随深度增加，构造应力显现也增大。测量结果可为勘查区矿井规划与煤炭开采设计提供科学依据。
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基于DFOS的采场围岩变形破坏监测研究进展与展望
作者(Author)：孙斌杨,张平松
关键词(KeyWords)：采场围岩,分布式光纤传感,变形,监测,深部开采
摘要(Abstract)：原生地质体在煤岩层采掘条件下将发生变形破坏，相关物理属性(应变场、渗流场、化学场、温度场、地球物理场)随之改变，为了对变形破坏机理进行精细化分析需对场源特征进行重构反演，因此，亟需一种高灵敏度、性能稳定且分布式的监测系统对上述场源信息进行实时动态监测。基于光纤传感测试技术自身的优点(分布式、稳定性高、抗电磁干扰等)，可以弥补常规电阻式和振弦式传感器的不足，能够对采场围岩变形进行动态监测，获得的海量数据体为围岩变形场、应力场的恢复和重构提供支撑。详细介绍了布拉格光纤光栅(FBG)、光时域反射技术(OTDR)、布里渊光时域反射技术(BOTDR)、布里渊光时域分析技术(BOTDA)、布里渊光频域分析技术(BOFDA)的工作原理、优缺点及适用条件，阐述了其在顶底板变形破坏、支承压力、断层活化监测、煤柱稳定性监测及破碎岩体注浆加固稳定性监测等方面的研究进展。分析了分布式光纤传感测试技术在当前研究中存在的问题、研究的热点，指出了后期研究的发展趋势，提出建立井上下一体化多参量信息融合监控预警平台，构建多相多场融合判别技术体系，为透明化智慧矿山建设提供数据支撑。
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煤层顶底板采动破坏同步动态监测电性特征分析
作者(Author)：杨海平,刘盛东,杨彩,章俊
关键词(KeyWords)：采动破坏,同步动态监测,电阻率,自然电位,煤层顶底板
摘要(Abstract)：随着煤炭开采深度的增加,深部复杂条件下开采的水害问题日益严重。复杂条件下煤层回采过程顶底板破坏动态监测对于工作面突水预测、采煤方法改进等具有重要意义。本文基于并行电法监测技术,结合双模式电极数据采集方式,同时在采煤工作面进行煤层顶、底板全空间地电场特征监测研究,获得了煤层围岩顶底板采动前后电阻率及自然电位同步响应特征。研究表明:顶底板跨孔电阻率监测动态变化可以显示孔间电阻率随采煤工作面逐步推进的动态变化情况,可有效表征顶底板破坏带发育范围,同时顶板垮落造成的电阻率变化程度大于底板破裂引起的电阻率变化程度;自然电位数据可分辨顶、底板岩层及裂隙张合形态、以及破裂程度,研究区域内顶板自然电位值明显高于底板自然电位值,且顶板的破裂引起的自电位变化强度明显大于底板破裂引起的自电位变化。采用多参数对煤层顶底板采动破坏进行同步动态监测,对保障采动工作面安全回采具有现实应用价值。
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一种节理围岩巷道开挖物理模型试验方法及其应用
作者(Author)：李光,马凤山,郭捷,雷扬,黄业强,刘爱民
关键词(KeyWords)：节理岩体,巷道开挖,物理模型试验,浇-砌混合,金川矿区
摘要(Abstract)：物理模型试验是研究矿山巷道开挖稳定性问题的重要方法，特别是对于深部节理岩体相似模型的制作，难度高，周期长，工艺复杂。为解决这一技术难题，提出了一套节理围岩巷道开挖的物理模型试验方法，依托金川矿区典型的菱块状围岩巷道进行了试验，详细介绍了模型搭建和开挖过程，并将模型试验与现场调查结果进行了对比，主要得到以下几点结论:(1)提出了一种浇-砌混合搭建方法，在模型内圈采用砌块堆砌的方式，外圈选择浇筑的方式，既能体现出节理围岩的结构特征，又能提高试验效率；(2)自主研制了一种巷道开挖装置，通过螺旋牵引拉出预埋模具的方式完成开挖，巷道成型好，扰动小；(3)以金川矿区巷道为原型进行的物理模型试验，真实还原了工程中巷道的变形破坏特征，证明了该方法的科学性、实用性和高效性，为类似模型试验的设计和制作提供了技术参考。
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金川矿区深部巷道开挖损伤数值模拟研究
作者(Author)：孙琪皓,马凤山,万洋,郭捷,李光
关键词(KeyWords)：开挖损伤,深部,巷道,离散元,演化模式
摘要(Abstract)：在地下深处开挖巷道会诱发应力的急剧调整，无疑会使围岩产生不同程度的损伤。开挖的动态作用虽然持续时间较短，但造成的损伤为后续时效变形和工程扰动影响下的失稳破坏提供了基础条件。为了能够得到开挖作用引起的金川矿区深部巷道损伤区演化规律，从而对巷道损伤破坏进行针对性的防治，本文基于矿区的实际巷道埋深和岩体结构种类，采用等效开挖模拟方法和非均质模型进行了巷道开挖损伤问题的数值模拟研究。模拟结果揭示了在不同水平和岩体结构条件组合情况下开挖损伤区的演化过程和规律。根据研究区巷道的损伤破坏规律，本文提出了深部巷道开挖损伤演化的5种模式，并揭示了各种模式的诱发条件、表现特征、力学机制及发展趋势。相关认识和结论期望为理论和工程实践提供一定的借鉴和参考。
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双重采动影响下复采煤层巷道稳定性分析与维护方案设计
作者(Author)：张大明,孙贵洋,李刚
关键词(KeyWords)：复采煤层,数值模拟,双重采动影响,稳定性分析,补强支护
摘要(Abstract)：为了解决薛虎沟煤矿复采煤层回采巷道受双重采动影响下的支护问题，经现场观测，部分巷道顶板存在上部空巷与煤体并存现象，增加了支护难度。通过理论分析和数值模拟的方法对2-106A2巷道在双重采动影响下围岩稳定进行了受力状态分析，并对原支护方案进行了校验，结果表明原支护方案不能满足此条件下的巷道稳定，需要对巷道顶板和右帮(2-106B工作面侧)采取补强支护。利用数值模拟的方法对2-106A2巷道采取补强支护方案后的围岩稳定性进行了分析，模拟结果表明所设计的补强方案合理。另外，在现场采用十字布点法对2-106A2巷道受双重采动影响230 m这段巷道进行了围岩变形量观测，巷道顶板下沉最大量195 mm，左、右两帮移近量分别为124 mm、265 mm，巷道顶板破碎区变形得到了很好的控制，实现了工作面的安全高效回采。
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淮北青东煤矿深层地热水的水文地球化学特征与水源识别
作者(Author)：许继影,桂和荣,葛春贵,倪建明,郭艳,庞迎春,胡杰,聂锋
关键词(KeyWords)：地热水,水岩作用,水源识别,淮北青东煤矿
摘要(Abstract)：深层地热水是矿井地质灾害的警示因素，探究其水文地球化学特征及来源，对矿井水害和热害防治具有现实意义。本文以淮北煤田青东煤矿深层地热水为研究对象，采集同水平（-585 m）的13个地热水样和11个非地热水样，对比分析两类水体离子特征差异，探讨地热水水化学成分形成作用及控制因素，同时收集矿井各突水含水层水样共31个，基于Fisher突水识别模型对地热水水源展开识别，结合地下水循环及构造条件，分析地热水成因。结果表明，地热水的TDS、Ca2+、Cl-指标高于非地热水，水化学类型以SO4·Cl-Ca·Mg为主，呈弱碱性;两类水水化学差异是不同地下水化学成分的综合反映，地热水的水化学成分主要受水岩作用和离子交替作用共同控制，其中水岩作用以硅酸盐溶解、含煤地层黄铁矿氧化、蒸发盐溶解最为显著，地热水的水岩作用和离子交替作用程度相比非地热水强;地热水由深部奥灰水补给，经断裂导水通道至太原组石灰岩含水层混合而成，且奥陶系石灰岩含水层水混合比例高。研究结果对矿井防治水工作提供了指导。
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考虑覆岩结构影响的近松散层开采导水裂隙带发育高度预测模型研究——以淮北煤田为例
作者(Author)：陈陆望,王迎新,欧庆华,彭智宏,陈逸飞,李蕊瑞
关键词(KeyWords)：覆岩结构,近松散层,导水裂隙带,径向基函数神经网络,淮北煤田
摘要(Abstract)：近松散层开采覆岩导水裂隙带沟通上覆含水层导致了顶板水害事故的发生。在其他开采因素相似时，工作面顶板覆岩结构的不同会致使导水裂隙带发育高度出现较大差异。为此，通过收集淮北煤田17例近松散层开采覆岩导水裂隙带发育高度实测数据作为训练样本，利用一行两列向量对近松散层工作面顶板覆岩结构进行量化，并联合煤层采厚、煤层倾角、工作面斜长、开采深度、松散层厚度共计6个影响因素作为输入数据，实测导水裂隙带发育高度作为输出数据，依据径向基函数神经网络建立了考虑覆岩结构影响的近松散层开采导水裂隙带发育高度预测模型。并将该预测模型应用于淮北煤田中的青东煤矿，经钻孔冲洗液漏失量与钻孔彩色电视观测验证，获得预测结果相对误差为3.3%，低于《"三下"开采规范》中经验公式计算误差19.2%。该方法为近松散层开采导水裂隙带发育高度的合理确定提供了理论支持。
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我国煤矿离层涌突水致灾机理及其防控关键技术研究进展
作者(Author)：张培森,朱慧聪,吴玉华,段中稳,牛辉,李复兴
关键词(KeyWords)：离层水,致灾机理,预测预控,光纤探测,无损采矿
摘要(Abstract)：离层水害严重影响煤矿安全，明确其突水致灾机理及防控技术的研究现状对促进煤矿安全生产具有重要作用。本文系统地总结论述了离层动态发育机制、突水致灾机理和突水预测预控技术3个方面的研究进展。离层随工作面推进过程呈现动态发育的特征，当某一层位离层具备密闭可持续的离层空间、补水通道、稳定的补给水源、突水通道这4个条件后即存在突水致灾的可能。进而，当离层存在上位高强度岩层破断产生的强冲击、离层积水产生的静水压、采场持续性回采活动的强扰动3个动力源中的一个(及以上)时，离层即发生涌突水。对离层水害的治理可从预防和预控两个角度入手，预防手段包括基于实用矿山压力理论、关键层理论构建离层发育层位预判模型及通过调整工作面推进速度和采高、运用绿色开采技术等减缓覆岩的运移和沉降，预控手段包括超前疏放水、钻孔截流、地面排水等。最后，指出了当前离层水害的研究过程中亟待攻克的难题，如积水探测技术不够精准、超前疏放水技术体系不够完善等，并展望了光纤探测技术、"地面+井下"抽疏(截)联动预控方法、一种无损采矿方法等防治离层水害的新方向。
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