关于下煤组综放开采过程中上覆老空区积水突水风险的研究

文摘   科学   2024-07-04 10:43   湖北  
智利  
煤矿开采中水突涌风险  /MetaGeo

APA 格式引文:

Yang, Z., Zhu, S., & Chen, Y. (2024). Study on water inrush risk of overlying old goaf water in fully mechanized caving mining of lower coal group. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 57(3). https://doi.org/10.1144/qjegh2023-064   

研究亮点


 应力和损伤特征的数值模拟利用 FLAC3D 数值模拟软件,该研究根据现场条件和钻井数据建立了综合地质模型。分析表明,开采上、下煤层时,覆盖层中应力集中明显,垂直应力集中高达 24.8 MPa。两个煤层的损伤总高度达 121 米,表明存在相当大的变形风险。


 突水风险评估:对旧采空区水的彻底调查显示,水量和压力各不相同,证实在 300 米半径范围内分布不均匀。尽管如此,经验和模拟结果表明,导水断裂带未到达旧采空区水,从而降低了下煤层开采期间的即时突水风险。然而,持续监测对于预防潜在危险至关重要。


 经验公式和模拟验证:利用经验公式和数值模拟确定导水断裂带的高度和底板破坏的深度。研究结果表明,开采下部煤层导致断裂带高度为 69.0-151.4 米,而开采上部煤层导致底板破坏深度为 4.7-7.8 米。这些结果强调了结合经验和模拟方法进行准确危害评估的必要性



编者按:在地质工程领域,综放开采条件下上覆老空区积水突水的风险一直是困扰矿工和工程师的难题。本文通过数值模拟和现场监测相结合的方法,深入研究了乌里厚煤矿15号煤层2101工作面的水突入风险,并提出了有效的预防措施。通过科学合理的风险评估和预防措施,能够有效减少因水突入导致的安全事故,保障煤矿工人的生命安全和企业的经济利益。

摘要:本文聚焦于在综放开采条件下,上煤组老空区积水向下煤组首采面突水的风险。研究利用乌里厚煤矿15号煤层2101工作面的数据,计算了首采工作面的导水裂隙带高度和上覆5号煤层的底板破坏深度。为此,建立了一个综合考虑上下煤组岩性组合、地质和水文地质条件的工程地质模型,并通过数值模拟分析了双煤层开采后顶板和底板的变形与破坏特征。结果显示,底板破坏深度为12米,导水裂隙带高度为109米。现场监测数据证实,2101工作面开采后,上覆老空区积水不会通过导水裂隙带进入15号煤层,不存在突水风险。

研究成果为在类似条件下的综放开采中预防老空区积水突水事故提供了重要参考。这一研究不仅为煤矿安全生产提供了科学依据,更为未来类似工程的设计和实施提供了宝贵的经验

背景:水突入是煤矿开采中常见的地质灾害之一。随着开采技术的发展,特别是在综放开采条件下,如何预防上覆老空区积水突入下煤组工作面成为一个重要的研究课题。历史上,因水突入导致的矿难时有发生,造成了严重的人员伤亡和经济损失。因此,研究如何有效预防水突入具有重要的现实意义

科学问题:本文主要探讨了在综放开采条件下,上煤组老空区积水向下煤组首采面突水的风险问题。研究的核心科学问题包括:如何通过数值模拟和现场监测,准确预测上覆老空区积水对下煤组工作面的影响,并制定有效的预防措施

方法:利用FLAC3D数值模拟软件,建立了综合考虑岩性组合、地质和水文地质条件的工程地质模型,模拟双煤层开采后顶板和底板的变形和破坏特征。在乌里厚煤矿15号煤层2101工作面进行现场监测,通过钻孔数据和实测数据验证数值模拟结果,评估水突入风险

结果与结论本文的结论基于详尽的数值模拟和现场监测数据,具有较高的可靠性和科学性。研究结果表明,在综放开采条件下,上覆老空区积水不会通过导水裂隙带进入下煤组工作面,预防措施是有效的


图文赏析:


图.  2101工作面综合勘探方案。 


图. 工程地质模型。(a)三维示意图。(b)沿开采方向的主剖面。


要点问答

 
Questions & Answers




█ 综放开采条件下,如何评估上煤组老空区积水突入下煤组首采面的风险

通过FLAC3D数值模拟和现场监测相结合的方法,评估了上煤组老空区积水突入下煤组首采面的风险。建立了一个综合考虑岩性组合、地质和水文地质条件的工程地质模型,计算了首采工作面的导水裂隙带高度和上覆煤层的底板破坏深度。数值模拟结果显示,底板破坏深度为12米,导水裂隙带高度为109米。现场监测数据证实,2101工作面开采后,上覆老空区积水不会通过导水裂隙带进入下煤组煤层,不存在突水风险。

本文采用了哪些关键方法来分析隧道开采过程中顶板和底板的变形和破坏特征

采用了数值模拟和现场监测相结合的方法来分析顶板和底板的变形和破坏特征。通过FLAC3D数值模拟软件,建立了一个工程地质模型,模拟了双煤层开采后顶板和底板的变形和破坏特征。现场监测包括钻孔数据和实测数据的收集与分析,验证了数值模拟的准确性。结果表明,数值模拟和现场监测的数据高度一致,为研究提供了可靠的依据

█ 本文的研究结果对煤矿开采的安全生产有何重要意义

研究结果对煤矿开采的安全生产具有重要意义。通过数值模拟与现场监测相结合的方法,系统评估了上覆老空区积水在综放开采条件下的突水风险,为煤矿安全生产提供了科学依据。研究表明,科学合理的风险评估和预防措施能够有效减少因水突入导致的安全事故,保障煤矿工人的生命安全和企业的经济利益。这一研究为类似条件下的煤矿开采设计和实施提供了宝贵的经验



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文案:刘晓
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