华北科技学院安全科学技术研究所
- 作品数：5 被引量：209H指数：4
- 相关机构：中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院CNPC物探重点实验室中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院更多>>
- 发文基金：中国博士后科学基金教育部“新世纪优秀人才支持计划”更多>>
- 相关领域：矿业工程天文地球建筑科学医药卫生更多>>
- 北方岩溶陷落柱的充水特征及水文地质模型被引量：93
- 2005年
- 岩溶陷落柱是中国北方型石炭二迭纪煤田的一种特殊隐伏垂向构造,广泛分布于20个煤田45个煤矿区,对煤矿安全生产危害极大。为实现岩溶陷落柱的数学模拟并准确预测其涌(突)水量,进行了其充水特征及受控机制的研究,并建立了水文地质模型。研究表明,陷落柱的充水受地质构造运动、地下水径流条件、柱体内物质组成、压实和胶结情况以及承受水压大小等多种条件与因素的控制和影响,而各种因素又彼此促进和相互制约,只有处在现代岩溶水强径流带和集中排泄带并隐伏埋藏在地下水水位以下者,才能构成突水的潜在威胁。真正造成突水危害的还需要其他条件的配合,这就决定了绝大部分北方岩溶陷落柱并不充水也不导水。若岩溶陷落柱一旦突水,水量大且迅猛,预测及防治难度极大。按照系统论的观点,灰岩地下水是其补给源,柱体本身是充水通道,井巷或采煤工作面是其排泄点,岩溶陷落柱作为矿井地下水广义三重介质渗流系统的一类介质,自身又构成了独特的岩溶陷落柱水文地质子系统。对于子系统内部特征的详细深入研究,可将陷落柱划分为全充水强导水型、边缘充水导水型和不导水或微弱导水疏干型等3种类型,在地下水系统中相应地概化为垂向管道、主干裂隙或垂向越流介质、隔水体或无影响介质,通过数学模型的解算实现矿井涌(突)水量的?
- 尹尚先武强王尚旭
- 关键词：岩溶陷落柱充水特征水文地质模型突水
- 范各庄矿井地下水系统广义多重介质渗流模型被引量：27
- 2004年
- 为充分体现矿井裂隙水系统的强烈非均质性和不连续特征,运用广义多重介质理论,系统地研究了范各庄煤系含水介质。地质研究及水文地质试验表明,陷落柱作为含水介质的主干裂隙,其水文地质特征、渗流量计算等均不同于断裂裂隙或褶皱轴部裂隙,应概化为另一类主干裂隙介质;范各庄矿井地下水系统以煤层底板砂岩介质为主要目标含水层,F0断层及其伴生构造、井口向斜轴部、塔坨向斜轴部、13#陷落柱为主干裂隙,其间为等效裂隙岩块;主干裂隙控水且主干裂隙水流服从水流三次方定律,陷落柱等同水流管道,裂隙岩块等效多孔渗流介质;用水量交换耦合组成了广义三重介质渗流模型,该模型充分体现了煤系裂隙含水系统流场的空间特征,特别是强径流带和局部非连续渗流特征。广义三重介质渗流模型的流场和模型识别显示,范各庄矿井底板砂岩含水层正常裂隙岩块的渗透性及储水性较差,矿井水主要来源于构造导通的下部灰岩含水层;以不同矿井(突)涌水量为输入,运行系统模型,所得的流场形态分析认为,三水平12煤—14煤含水层的正常涌水量以0.167m3/s较为适当,最大涌水量不超过0.25m3/s,矿井正常总涌水量为0.333～0.417m3/s,矿井最大总涌水量为0.5m3/s。
- 尹尚先武强王尚旭
- 关键词：水文地质
- 煤层底板陷落柱突水模拟及机理分析被引量：77
- 2004年
- 岩溶陷落柱是中国北方型石炭二迭系煤田的一种特殊塌陷,广泛分布于20个煤田45个煤矿区,其导致的突水具有隐蔽性、突发性且与岩溶水有天然联系等特点,对煤矿安全生产危害极大。为研究煤层底板陷落柱破坏特征及突水机理,采用FLAC3D模拟分析了陷落柱影响下采面推进过程的不同阶段。数值模拟及实验显示,由于陷落柱的面积有限,矿压和水压力联合作用下使其发生弯曲并形成拉张破坏的可能性较小,一般产生剪切破坏,虽然升、降错动产生的剪应力、上凸弯曲产生的拉应力和压应力的三重作用导致煤层底板岩层失稳破坏,但以剪应力作用为主;同时,陷落柱的存在改变了煤层底板的地质环境和岩体结构,底板有效隔水层厚度减小,岩体强度降低,应力-应变分布不均,局部应力集中系数增大,使关键层的最小主应力进一步降低,一旦承压水压力大于关键层的最小主应力,承压水的渗水软化和压裂扩容即起作用,使底板岩层破坏裂隙沿最薄弱方向进一步扩展,导致裂隙贯通,最终形成管涌,发生突水。特别是,陷落柱的边壁、工作面底板压缩区与膨胀区的分界线重合在一条线上时,是底板岩层发生剪切破坏的最佳状态,最容易发生底臌突水。
- 尹尚先武强
- 关键词：采矿工程突水机理陷落柱煤层底板岩溶水煤矿安全
- 松软煤层综放面顶底板采动应力分布规律研究被引量：4
- 2005年
- 以某矿综放采场为背景,通过现场实测、相似材料模拟等手段,研究了松软煤层综放开采中液压支架受力状态、两巷单体支柱受力特征和顶底板的采动应力分布规律,结果表明液压支架在工作面不同位置受力状态不同,处于中部位置的支架受力最大,同一支架前立柱受力大于后立柱;风巷围岩应力大于机巷围岩应力,两巷的超前采动应力峰值位置在工作面前3～11m;顶板岩层同一层位中采动应力分布随工作面的距离不同而不同;不同层位应力分布也不同,离煤层越近的岩层中应力集中系数越大;底板岩层在工作面前方6m左右处应力达到最大,在工作面处应力为零。该研究结果有效地指导了该矿井同一煤层综放面巷道布置、两巷支护及工作面顶板管理。
- 凌标灿蒋伟丁后稳廉法宪
- 关键词：松软煤层顶底板综放面相似材料模拟综放采场底板岩层
- 华北岩溶陷落柱突水的水文地质及力学基础被引量：45
- 2004年
- 为了有效预测、预防岩溶陷落柱突水,通过实际资料的水文地质背景分析,以及"厚壁筒"力学模型的模拟,研究了突水形成的基本条件.研究表明,陷落柱的充水受多种条件和因素的控制和影响,适当的水文地质基础是其突水的必要条件,但真正形成突水还必须满足突水的充分条件,即达到或超过力学临界状态,这就决定了绝大部分华北岩溶陷落柱并不充水,一般也形不成突水.
- 尹尚先武强王尚旭
- 关键词：岩溶陷落柱突水水文地质
