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动静载荷作用下矿井底板断层突水机制研究 被引量：1
1
作者 黄波 贾方晶 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2024年第3期46-53,共8页
断层突水是矿井生产中的重大灾害之一,针对矿井底板含水断层和保护层的空间位置关系,利用断裂力学理论建立了动静荷载、开挖卸荷和承压水共同作用下断层突水的力学模型,推导了断层发生活化的临界水压计算公式,并分析了临界水压的影响因... 断层突水是矿井生产中的重大灾害之一,针对矿井底板含水断层和保护层的空间位置关系,利用断裂力学理论建立了动静荷载、开挖卸荷和承压水共同作用下断层突水的力学模型,推导了断层发生活化的临界水压计算公式,并分析了临界水压的影响因素。结果表明:临界水压随断层长度的增加而减小,随卸荷系数的增加而减小,随侧压系数的增加而增加,随摩擦系数的增加而增大;临界水压随断层角度和动荷载的变化较为复杂,动荷载会促进或抑制断层的活化;断层活化是矿井底板发生突水的必要条件;断层贯通保护层未贯通距离H是发生底板突水的充分条件;推导了断底板保护层未贯通段的最小安全厚度H,并通过一组地质数据,验证了理论推导结果的合理与可靠性。 展开更多
关键词 断层突水 应力强度因子 临界水压 安全距离
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基于灰色关联分析的断层突水阶段化感知方法
2
作者 孙文斌 张纪扬 +3 位作者 王晓 杨辉 樊建聪 ABDUMALIK Olimov 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期63-70,共8页
为提升煤矿断层水害感知水平,提出一种以断层活化演变机制和关键控制因素识别的断层突水阶段化感知方法,通过断层突水演化过程相似模拟试验研究工作面底板与断层破坏的演化特征,以底板破坏带应力、断层裂隙带应力、导水通道内水压等为... 为提升煤矿断层水害感知水平,提出一种以断层活化演变机制和关键控制因素识别的断层突水阶段化感知方法,通过断层突水演化过程相似模拟试验研究工作面底板与断层破坏的演化特征,以底板破坏带应力、断层裂隙带应力、导水通道内水压等为阶段监测参数,揭示各监测参数与涌水量变化的阶段特征;结合灰色关联性分析法,判定断层突水阶段转化的关键控制因素,进而根据断层突水分析与研究过程,提出断层突水阶段化感知方法。结果表明:底板破坏带、断层裂隙带的应力,导水通道内的水压等监测参数的数值变化特征在断层活化突水过程中呈现出明显的阶段特征,控制因素与涌水量的灰色关联度排序为:底板破坏带应力>断层裂隙带应力>导水通道水压,通过对关键控制因素的识别,可实现断层突水阶段的感知,揭示基于灰色关联分析的感知方法在原理上具备可行性。 展开更多
关键词 灰色关联性分析 断层突水 阶段化感知 关键控制因素 相似模拟试验
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断层突水过程中地温变化及流固热耦合预测模型研究
3
作者 刘殿德 陈志峰 糜行军 《山东煤炭科技》 2024年第12期121-125,共5页
矿井突水灾害是威胁我国煤矿安全生产的重大隐患和技术难题,为更准确地预测预报矿井突水灾害,通过耦合多孔介质流动方程、多孔介质传热方程和固体力学方程,利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics建立了温度场-渗流场-应力场(... 矿井突水灾害是威胁我国煤矿安全生产的重大隐患和技术难题,为更准确地预测预报矿井突水灾害,通过耦合多孔介质流动方程、多孔介质传热方程和固体力学方程,利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics建立了温度场-渗流场-应力场(THM)多场耦合数值模拟模型,模拟断层导通含水层和工作面引发顶板水害,研究多场耦合作用下不同含水层水压下地下水渗流速度分布及其变化规律,以及渗流场作用下地下岩体温度场分布及其变化规律。研究得出,煤层上部含水层水压越大,对工作面附近煤岩体的降温作用就越大,能够用来反映渗流场的变化及预测突水危险性的大小,对矿井突水灾害的预防具有指导意义。 展开更多
关键词 多场耦合 温度 渗流 应力 断层突水
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断层突水预测控制理论研究 被引量：60
4
作者 宋振骐 郝建 +1 位作者 汤建泉 石永奎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1511-1515,共5页
为研究断层突水机理及其预测控制方法,以"实用矿山压力控制"理论为指导,在考虑采动引起的岩层运动及矿山压力对岩溶水压及断层煤柱的影响的基础上,理论分析了底板岩溶水剧增的原因及传统防治水方法存在的问题,以此为基础,建... 为研究断层突水机理及其预测控制方法,以"实用矿山压力控制"理论为指导,在考虑采动引起的岩层运动及矿山压力对岩溶水压及断层煤柱的影响的基础上,理论分析了底板岩溶水剧增的原因及传统防治水方法存在的问题,以此为基础,建立了跨断层开采的预测控制力学模型,制定了相关控制准则。结果表明:岩溶水压的增大与采动所引起的上覆岩层运动有重要关系,特别是对于封闭型溶洞其水压会在支承压力作用下剧增;留设断层煤柱的传统防治水方法是不合理的,应采用把开切眼布置在经相邻工作面推进,构造应力已经释放的"内应力场"中,以最短距离推过断层的方案;"工作面长度越大,突水可能性越大"的传统观点是不准确的,工作面长度必须大于基本顶第1次断裂步距才能有效抑制底f板回弹,防治底板突水。 展开更多
关键词 奥灰岩溶水 断层突水 断层煤柱 预测控制理论
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基于采动和承压水作用下断层突水关键路径的力学分析 被引量：13
5
作者 李常文 柳峥 +1 位作者 郭好新 法立滕 《煤炭工程》 北大核心 2011年第5期70-73,共4页
断层突水是煤矿典型的动力灾害,是煤岩体在采动和承压水共同作用下失稳破坏过程。论文针对导水断层缩短了煤层和含水层距离特点,建立了断层突水的关键路径力学模型。将极限平衡理论和尖点突变理论引入断层突水分析,建立了承压水及采动... 断层突水是煤矿典型的动力灾害,是煤岩体在采动和承压水共同作用下失稳破坏过程。论文针对导水断层缩短了煤层和含水层距离特点,建立了断层突水的关键路径力学模型。将极限平衡理论和尖点突变理论引入断层突水分析,建立了承压水及采动影响下断层突水关键部位失稳破坏模型,获得了断层突水的力学判据,以及防突煤柱预留临界宽度。同时分析了断层参数、煤柱参数对突水条件的影响规律。 展开更多
关键词 断层突水 关键路径 极限平衡 突变理论 防突煤柱
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承压水上采煤断层突水的固流耦合研究 被引量：56
6
作者 刘志军 胡耀青 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1046-1050,共5页
在理论分析的基础上,建立了承压水上采煤的固流耦合数学模型,并编制了有限元程序,利用该程序用数值模拟的方法,系统地分析了各断层要素影响下采场的应力分布规律及突水机理,得出了断层倾角、断层厚度和断层断距与突水的关系;采用三元线... 在理论分析的基础上,建立了承压水上采煤的固流耦合数学模型,并编制了有限元程序,利用该程序用数值模拟的方法,系统地分析了各断层要素影响下采场的应力分布规律及突水机理,得出了断层倾角、断层厚度和断层断距与突水的关系;采用三元线性回归法,确立了正、逆断层下临界断层防水煤柱宽度与各断层要素的拟合关系式,给出了突水判据. 展开更多
关键词 承压水 断层突水 固流耦合模型 数值方法
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张村矿断层突水特征分析研究 被引量：6
7
作者 黄存捍 文广超 +1 位作者 黄俊杰 邓寅生 《煤炭工程》 北大核心 2013年第6期90-92,共3页
针对张村矿断层突水问题,分析了矿区断层分布规律,利用距离判别法对张村矿主要断层的突水等级进行了判别分析,结果表明:因煤层与太原组石灰岩之间的隔水层太薄,小于底板采动破坏深度,太原组石灰岩水比寒武系石灰岩水更容易发生突水;断... 针对张村矿断层突水问题,分析了矿区断层分布规律,利用距离判别法对张村矿主要断层的突水等级进行了判别分析,结果表明:因煤层与太原组石灰岩之间的隔水层太薄,小于底板采动破坏深度,太原组石灰岩水比寒武系石灰岩水更容易发生突水;断层落差越大,在高水压作用下突水或涌水量会越大,其富水性会越强。分析结果与矿区实际情况和瞬变电磁探测结果是吻合的,并根据研究结果提出矿区断层突水防治措施,对于矿井安全生产具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 断层突水 寒武系石灰岩含水层 距离判别法 瞬变电磁探测
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采场底板断层突水及其防治方法 被引量：27
8
作者 杨善安 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第6期620-265,共1页
阐述了采煤过程中底板岩层在矿压作用下的变形特征及其规律。在理论上提出了当倾向采场且平行其边缘的底板断层面同底板岩层中的最大膨胀线相吻合时，该类断层两盘的相对位移量最大，也最容易发生突水事故，并通过实例说明了底板断层的... 阐述了采煤过程中底板岩层在矿压作用下的变形特征及其规律。在理论上提出了当倾向采场且平行其边缘的底板断层面同底板岩层中的最大膨胀线相吻合时，该类断层两盘的相对位移量最大，也最容易发生突水事故，并通过实例说明了底板断层的突水机理。最后，从水文地质和采煤方法两个方面，提出了防治突水的措施。 展开更多
关键词 底板岩层 矿山压力 膨胀线 断层突水 矿山水灾
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断层突水治理的注浆工艺 被引量：14
9
作者 吴振岭 《矿业安全与环保》 北大核心 2005年第B06期99-100,共2页
介绍了断层突水治理的注浆工艺,并对注浆材料的选择,注浆钻孔的合理布置,合理的注浆方法作了祥细的介绍。
关键词 断层突水治理 注浆工艺 注浆钻孔 注浆材料
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断层突水风险的数值模拟 被引量：2
10
作者 王强 曹代勇 《煤炭工程》 北大核心 2007年第3期78-80,共3页
本文依据巷道穿越刘桥断层时的水文地质条件和构造条件,结合已有的岩石物理力学试验资料,采用数值模拟法对延伸巷道穿越刘桥断层时,突水的危险性进行了初步分析,对矿井的安全生产具有一定的指导意义。
关键词 刘桥断层 数值模拟 断层突水
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断层突水定向造斜注浆技术的应用 被引量：3
11
作者 董亚宁 陈轲 +1 位作者 孙茂贵 郝鸿声 《现代矿业》 CAS 2010年第5期118-121,共4页
通过对白象山铁矿风井-470m水平F4断层突水原因的分析,提出了定向造斜注浆综合治理技术,从而保证了矿井建设的安全。
关键词 断层突水 注浆 白象山铁矿
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断层突水的力学机制浅析 被引量：7
12
作者 谭志祥 《江苏煤炭》 1998年第3期16-18,共3页
基于岩体极限平衡理论，分析了煤层底板及断层突水的力学机制，给出了底板及断层附近是否突水的判别公式，并由实例进行了验证。
关键词 煤矿 底板突水 断层突水 力学机制
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赵固二矿工作面断层突水防治技术 被引量：10
13
作者 慕松利 张二蒙 +2 位作者 赵霖 陈新明 侯家琪 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第12期64-68,共5页
为解决焦作矿区断层突水问题,以赵固二矿11011工作面为背景,采用高密度三维地震对工作面附近断层、底板岩层等进行勘测;利用探明断层建立数值模拟,分析了工作面断层突水机理,同时提出断层立体预加固技术并进行现场实验。结果表明:从断... 为解决焦作矿区断层突水问题,以赵固二矿11011工作面为背景,采用高密度三维地震对工作面附近断层、底板岩层等进行勘测;利用探明断层建立数值模拟,分析了工作面断层突水机理,同时提出断层立体预加固技术并进行现场实验。结果表明:从断层上盘方向回采引起的断层活化程度强于从下盘回采,结合三维地震勘探结果采用立体预加固方法能有效降低工作面断层突水危险,注浆后每孔水量均未超过3 m^3/h。验证了基于精准物探结果进行断层活化特征研究与所提出的断层综合防治水技术是可靠的,并成功推广应用。 展开更多
关键词 断层突水 三维地震勘测 断层特征 数值模拟 立体预加固技术
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煤矿断层突水问题的研究现状与展望 被引量：3
14
作者 邢鹏飞 王恩营 《煤》 2015年第10期59-61,79,共4页
煤矿突水灾害主要是由断层引起的,通过对断层导含水性、突水类型及突水机理分析,系统性地总结了突水问题的研究现状,认为该领域还缺少一些具有普遍认识的学说或理论,加强研究方法与实际问题的结合以及多学科之间的合作研究会是今后的发... 煤矿突水灾害主要是由断层引起的,通过对断层导含水性、突水类型及突水机理分析,系统性地总结了突水问题的研究现状,认为该领域还缺少一些具有普遍认识的学说或理论,加强研究方法与实际问题的结合以及多学科之间的合作研究会是今后的发展方向。 展开更多
关键词 断层突水 导含水性 突水类型 突水机理 研究综述
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桃园煤矿F_(28)断层突水原因及堵水技术 被引量：4
15
作者 邢茂林 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第6期156-160,共5页
以桃园煤矿工作面底板超前区域治理后F28断层突水为背景,阐述了突水过程,分析了水文地质条件、长观孔水位、突水水质和水温,基于经验和理论公式计算了“下三带”厚度,综合分析了断层突水原因,利用地面定向孔罐注骨料和水泥,封堵了突水通... 以桃园煤矿工作面底板超前区域治理后F28断层突水为背景,阐述了突水过程,分析了水文地质条件、长观孔水位、突水水质和水温,基于经验和理论公式计算了“下三带”厚度,综合分析了断层突水原因,利用地面定向孔罐注骨料和水泥,封堵了突水通道,井上下联合验证了堵水效果。结果表明:区域治理将三灰含水层改造为隔水层,切断了太灰与奥灰的水力联系,F28断层突水与奥灰无联系;突水原因是特殊地质条件下,注入的粉煤灰-水泥浆不凝固,断层带裂隙充填不充分,再开采扰动下断层活化导致突水;利用地面定向孔注骨料和水泥技术,以及改进的骨料连续灌注工艺,完成了断层导水通道封堵,经水位动态和井下钻孔验证,堵水率达到100%。 展开更多
关键词 底板水害 断层突水 地面定向孔 注浆堵水 骨料灌注
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断层突水温度-非线性渗流-应力耦合模型研究 被引量：2
16
作者 刘伟韬 赵吉园 丁希阳 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第11期59-62,68,共5页
为了研究深部矿井高地应力、高承压水压及高地温条件下断层突水过程中的底板承压水运移规律和地温变化规律,运用COMSOL建立温度场(T)-非线性渗流场(H)-应力场(M)耦合模型,其中非线性渗流方程耦合Darcy定律, Brinkman方程和Navier-Stoke... 为了研究深部矿井高地应力、高承压水压及高地温条件下断层突水过程中的底板承压水运移规律和地温变化规律,运用COMSOL建立温度场(T)-非线性渗流场(H)-应力场(M)耦合模型,其中非线性渗流方程耦合Darcy定律, Brinkman方程和Navier-Stokes方程。结果表明:模型能够很好地描述温度场、渗流场和采动应力场之间的相互作用关系以及底板承压水从含水层经过断层破碎带到达巷道的非线性运移过程;采动应力场和渗流速度对断层带温度场的影响很大,通过监测断层带的温度变化,可以预测断层带渗流场的变化,从而预测断层突水。 展开更多
关键词 断层突水 THM耦合 数值模型 非线性流动 温度
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煤层底板区域治理后断层突水原因及探讨 被引量：2
17
作者 邢茂林 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第3期204-211,共8页
以桃园煤矿底板区域改造后Ⅱ1028工作面F28断层突水为背景,阐述了突水过程;根据水位、水质和水温分析了突水水源和通道,通过理论公式计算了断层带的底板破坏深度和承压水导升带高度,阐明了突水的原因;利用地面定向孔灌注骨料和水泥封堵... 以桃园煤矿底板区域改造后Ⅱ1028工作面F28断层突水为背景,阐述了突水过程;根据水位、水质和水温分析了突水水源和通道,通过理论公式计算了断层带的底板破坏深度和承压水导升带高度,阐明了突水的原因;利用地面定向孔灌注骨料和水泥封堵了突水通道,探讨了区域治理钻孔布置、注浆方式和材料配比。结果表明:区域治理虽有效封堵了奥灰导水通道,避免了灾害性突水,但粉煤灰-水泥浆在断层带不凝固、钻孔穿陷落柱且在末端对断层的注浆有效压力低,治理效果差,采动断层活化导致突水;对于将受采掘扰动的断层、破碎带等应注入高强度的水泥单液浆提高强度;注浆沿程压力损失量随孔深先大后小,损失速率随孔深递减,注浆钻孔不宜太长;中途分流“短路”压力会整体降低,孔内无压段长度随分流量增大,注浆钻孔经异常构造、巷道底板应进行试压,避免注浆“短路”现象。 展开更多
关键词 底板水害 断层突水 地面定向孔 注浆堵水 骨料灌注
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浅析姚桥煤矿井下断层突水成因及特征
18
作者 李明山 禹云雷 《江苏煤炭》 2000年第2期7-7,45,共2页
通过分析姚桥煤矿井下的断层突水案例 ,总结出该矿断层突水成因和突水特征 。
关键词 断层突水 贮水盆地 水文地质 煤矿 矿井
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陈四楼煤矿隐伏断层突水的力学判据研究
19
作者 李新明 《山东煤炭科技》 2017年第7期114-116,共3页
利用有限元数值模拟技术,建立陈四楼煤矿隐伏断层的断裂力学模型,研究了最小主应力、断层倾角、断层延伸长度和断层到底板松动区的距离四个因素对于临界突水水压力的影响。提出了以压剪裂纹扩展理论为基础的永煤集团陈四楼煤矿隐伏断层... 利用有限元数值模拟技术,建立陈四楼煤矿隐伏断层的断裂力学模型,研究了最小主应力、断层倾角、断层延伸长度和断层到底板松动区的距离四个因素对于临界突水水压力的影响。提出了以压剪裂纹扩展理论为基础的永煤集团陈四楼煤矿隐伏断层突水危险性评价的力学判据,判断陈四楼煤矿现有设计具有较好的安全裕度,保守安全。 展开更多
关键词 煤矿 隐伏断层突水 力学判据
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煤矿隐伏断层突水的断裂力学模型及力学判据研究
20
作者 贺倩 《内蒙古煤炭经济》 2021年第18期58-59,共2页
煤矿突水危险性评价近年来受到业界高度重视,这一评价需要得到断裂力学模型及力学判据的支持,这使相关理论研究和实践探索大量涌现。基于此,本文围绕断裂力学模型开展研究,深入探讨断层突水的力学判据,以此对某煤矿隐伏断层突水危险进... 煤矿突水危险性评价近年来受到业界高度重视,这一评价需要得到断裂力学模型及力学判据的支持,这使相关理论研究和实践探索大量涌现。基于此,本文围绕断裂力学模型开展研究,深入探讨断层突水的力学判据,以此对某煤矿隐伏断层突水危险进行评价,可确定该煤矿设计的安全裕度较好。 展开更多
关键词 煤矿 断层突水 断裂力学模型
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