垮落带

摘要： 煤炭开采引起的覆岩运动、变形和破坏直接影响地下水库的储水库存与水源补给能力,为了科学精确化计算地下水库库容,有必要考虑采空区垮落岩体在渐进压实过程中体现出的应变硬化力学特性对采场覆岩“两带”高度分布特征的影响作用。以李家壕煤矿为工程背景,基于垮落岩体在压实过程中体现出的应变硬化力学特性,采用双屈服模型和提出的反演计算方法对采场覆岩破坏特征进行研究,推导得出垮落岩体应力表达式,分析其影响因素,提出了数值仿真计算方法,并采用理论分析与现场实测等研究手段揭示了垮落岩体应变硬化特性对采场覆岩“两带”发育规律的影响作用。研究结果表明:(1)随着应变的增加,垮落岩体的应力先缓慢增大,当达到某一临界应变后,应力呈近似指数型快速增长;且随着碎胀系数的增加,应力呈现指数型增长所对应的临界应变亦随之增大。(2)基于FLAC^(3D)内置的双屈服模型,并提出了盖帽压力与材料特性的反演计算方法,实现了采空区垮落岩体应变硬化特性的仿真计算。(3)模拟结果表明,当考虑垮落岩体的压实和支撑作用时,顶板岩层运动范围和程度降低,引起的塑性区破坏范围亦随之降低,垮落带高度为15 m,减少16%,断裂带高度为65 m,减少13.3%,并基于现场实测结果,验证了上述仿真计算方法的可行性。

摘要： 为提高大采高工作面采空区瓦斯抽采效率,基于采空区覆岩“三带”划分对瓦斯抽采量的影响,展开对采空区覆岩“三带”的研究。以成庄矿4321大采高工作面为研究对象,综合运用经验公式理论计算、PFPA数值模拟分析、现场实测最佳瓦斯抽采层位来确定采空区覆岩“三带”高度和裂隙带最佳抽采层位。研究结果表明:经验公式理论计算和PFPA数值模拟分析两者数据基本吻合,该采面垮落带分布范围为采空区范围0~16 m,裂隙带分布范围为16~60 m左右。裂隙带最佳瓦斯抽采层位水平分布在距煤壁小于50 m垂直高度26~39 m的区域。

摘要： 望云煤矿15号煤层开采后形成的导水裂隙带可能与3号煤层的采空区积水有沟通,威胁15号煤层安全生产,因此需要对15号煤层采后形成的导水裂隙带进行实测。通过井下网络并行电法进行现场实测,根据探测剖面的电性参数分布特性,分析煤层顶板岩层的变形和破坏规律,确定了垮落带和导水裂隙带发育高度值;15号煤层首采面垮落带发育高度实测值为18m,导水裂隙带发育高度值为71m;垮落/采厚比为3.83,裂缝/采厚比为15.11。

摘要： 为了解决古汉山煤矿采空区下煤巷支护困难问题,系统分析了以往被动支护情况下巷道变形破坏的原因,基于覆岩破坏规律和胶结再生顶板特征,结合锚杆支护的组合梁理论和悬吊理论,提出了有针对性的锚网索主动支护方案,设计了顶板“双工钢锚索梁+短梁”支护结构,并进行现场应用实践。结果表明:采空区下煤巷锚网索支护技术的应用,实现了矿井下分层巷道支护形式由被动支护向主动支护的转变,提高了巷道支护强度,实现了大断面下分层煤巷一次支护成巷,且支护效果良好,能有效控制巷道围岩变形,可为类似条件下的巷道围岩控制提供参考。

摘要： 在充分分析高庄煤矿地质资料的基础上,采用并行电法对煤层顶板岩层破裂过程进行现场监测,分析垮落带和导水断裂带的动态发育规律。分别采用孔内视电阻率法、直流电法进行超前探测、电极电流比值法进行反演解译,并将反演结果与“三下”开采规范经验公式计算结果进行对比。结果表明:高庄煤矿3;303工作面顶板垮落带发育高度为20 m,垮采比为3.7;导水断裂带高度为54 m,裂采比为10.2;采动应力超前影响距离最大为48.6 m;现场实测结果与计算结果基本一致,动态监测反演结果真实可靠。将孔内视电阻率法和直流电法超前探测相结合,有效解决了松散层不易成孔的难题,为煤层顶板垮落带、导水断裂带发育高度监测提供了一种新方法。

摘要： 采用高位定向长钻孔抽采瓦斯技术代替高抽巷抽采采动卸压瓦斯不仅能够大幅缩减岩石巷道掘进量,有效缓解矿井采掘接替紧张局面,而且瓦斯治理效果显著,但高位定向长钻孔抽采瓦斯技术在实际应用中经常会出现因采动覆岩“三带”发育高度范围确定失准,定向长钻孔布置层位过高或过低导致应用效果不佳的问题。针对该问题,以河南平顶山天安煤业股份有限公司八矿己_(15)−15050工作面为研究背景,采用经验公式法和数值模拟实验法确定该工作面煤层采动断裂带发育高度,得到了垮落带最大发育高度为13.2 m,断裂带最大发育高度为48 m。利用千米定向钻机在己_(15)−15050工作面施工高位定向长钻孔对所得的断裂带发育高度进行验证,结果表明:距煤层顶板20 m处上覆岩层岩性较为破碎,断裂带高浓度瓦斯区在距顶板23 m以上;当己_(15)−15050工作面推进至105 m时,高位定向长钻孔与采空区断裂带已充分沟通;己_(15)−15050工作面上隅角及回风流瓦斯均保持在0.47%,且高位定向长钻孔单孔最大瓦斯抽采体积分数达13.2%,日抽采纯量保持在3~4 m^(3)/min,配风量按2500 m^(3)/min计算,高位定向长钻孔抽采瓦斯量可达风排瓦斯量的25.5%~34.0%,期间未出现瓦斯超限,高位定向长钻孔布置在当前层位内能够成功治理上隅角和回风流瓦斯,验证了综合2种方法确定断裂带发育高度的正确性。

摘要： 基于采空区上覆岩层裂隙发育对合理确定高位钻孔抽采区域的重要性,对兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿采空区上覆岩层裂隙发育规律采用多种方法进行分析。以相似理论为基础,采用物理相似模拟方法研究了采场覆岩“两带”(垮落带、裂缝带)分布特征,通过分析覆岩下沉量变化规律,得出“两带”高度;利用UDEC数值模拟软件模拟随着工作面推进覆岩垮落情况,得出模拟结果;综合两种方法得出,(4-5)04工作面覆岩垮落带高度为21.3~25.0 m,为平均煤层厚度的3.46~4.07倍。利用钻孔窥视法在工作面进行实测,验证垮落带高度为22 m,满足垮落带高度与采高倍数关系。

摘要： 为进一步提升煤矿生产的安全性,在对15112综采工作面顶底板、地质、水文等情况分析的基础上,基于“两带”高度观测方案对其实际观测结果进行分析,并结合富水系数比拟法得出该工作面的涌水量预测结果;最后,结合分析结果和防治水经验提出有效的防治水工作建议。

摘要： 煤矿采动覆岩“竖三带”(垮落带、断裂带与弯曲下沉带)范围的合理确定,对瓦斯抽采、“三下”采煤和采煤沉陷区建(构)筑物的地基稳定性评价等具有重要意义。采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法研究了基于岩层挠曲变形的采动覆岩“竖三带”的理论判别方法,并将该理论判别法进行工程应用。根据某矿采矿地质条件,通过数值模拟试验方法,从采动覆岩的离层、破断和垮落三方面系统分析了采动覆岩的破坏运移规律,得到了垮落带和断裂带的分界判别依据(破断岩层能否形成稳定“砌体梁”结构)、断裂带和弯曲下沉带的分界判别依据(岩层是否发生破断);基于上述分界判别依据采用理论分析方法,推导出了破断岩层的形成“砌体梁”的稳定条件和岩层破断临界条件下的挠度弯曲变形公式,提出了基于岩层挠曲变形的“竖三带”理论判别方法及其适用条件;该方法被应用于采动覆岩“竖三带”的理论计算与判别,并与现场双端堵水器观测法和钻孔电视观测法的实测结果进行了对比验证。研究结果表明:应用提出的理论判别法计算得到了采空区上方垮落带高度、导水裂缝带发育高度与弯曲下沉带厚度,该计算结果与现场实测结果相近,验证了所提出采动覆岩“竖三带”理论判别法的合理性及实用性。

摘要： 针对某矿18102工作面水文地质复杂、涌水裂隙发育的情况,利用理论分析和现场实测方法,进行顶板导水裂隙带发育高度确定的研究。

摘要： 本文分析提出了溶腔层状覆岩中关键层的破断影响着溶腔覆岩中垮落带的发育高度,基于关键层理论推导出确定盐岩单井水溶溶腔层状覆岩垮落带发育高度的方法和判据.选用弹性圆薄板理论建立了盐岩单井水溶开采溶腔覆岩关键层判别基本模型,推导出了岩溶单井水溶开采溶腔层状覆岩中关键层的确定方法;建立了溶腔层状覆岩中关键层悬露直径是否小于2a1是关键层是否发生破断的判据;根据关键层破断后形成的岩块之间的力学关系,推导了判断关键层发生破断情况下是形成断块铰合而不垮落,还是直接垮落的判据.

摘要： 本文对近距离煤层群采空区垮落带破碎煤岩的渗透率进行量化研究,推导回来期间采空区垮落带的渗透率半理论化的表达式,得出其分布规律.建立"U"型工作面模型,分析了"U"型通风采场瓦斯分布规律,揭示了近距离保护层开采上隅角瓦斯积聚原因。

摘要： 由于采场煤层直接顶厚度以及采高不同,有的采场老顶进入裂隙带,而有的采场老顶仍属垮落带,采场老顶属于垮落带还是裂隙带,对于支架载荷影响很大.本文在讨论有关假说和理论提出的进入裂隙带老顶的判别公式基础上,首次推导出了裂隙带老顶判别的理论公式.

摘要： 水下采煤安全是湖区采煤重点关注的安全焦点之一,本文在地层与构造分析的基础上进行了垮落带和导水裂缝带高度发育高度计算,并结合第四系冲积层、侏罗系砂、砾岩和山西组的3煤顶板砂岩等含水层特性,论证了微山湖下采煤的安全可行性,并针对存在的问题提出本次应采用最大煤层厚度，通过类比实际经验、现场实测分析等方法来确定3上、3下煤层的垮落带和导水裂缝带高度，经分析分别确定为34.12m、103.64m和25.OOm、129.87m，最终确定3上、3下煤层所需的防水安全煤岩柱尺寸分别为120.70m、142.37m。根据资料分析可知，研究区域内3上煤层基岩柱最小厚度约为300m，远大于所需的120.70m的防水安全煤岩柱尺寸；同理分析可知3下煤层的基岩厚度小于33.33m区域不开采，间距大于33.33m的区域可开采。在开采过程中应考虑基岩风氧化带对煤质和支护的影响，防砂煤柱应大于或等于风氧化带高度。在靠近风化带边界附近，在条件许可的情况下，应在井下应布设钻孔进行探查。根据计算，3煤层防砂煤柱应大于33. 33m，据此建议730采区3煤层防砂煤岩柱按第四系底界面下垂深35m留设。矿井内采区地层及水文地质条件不完全相同，防砂煤柱或防水煤柱的留设应按照相关规范规定，在做足工作的前提下进行合理选择。根据计算，3煤层防砂煤柱应大于33.33m，据此建议3煤层防砂煤岩柱按第四系底界面的下垂身35m。本留设方法，较矿井初步设计留设的防水煤柱提高了近40余米，解放了约320万t的煤柱储量，具有显著的经济和社会效益。

摘要： 本区域第四系底部为砂层,富水性较弱,但砂层易随水流动,因此3煤层开采上限确定时,可不留设防水煤柱,按垮落带高度留设防砂煤柱即可,即防砂煤柱按第四系底界下垂深35m留设.在开采过程中应考虑基岩风氧化带对煤质和支护的影响,防砂煤柱应大于或等于风氧化带高度.

摘要： 杨庄矿含煤地层被第四系厚冲击层覆盖，九采区3层煤位于山西组下部，煤层顶板为泥岩、粉砂岩或中砂岩，厚0. 80~15.18m，上覆第四系，使得煤岩层较软弱，覆岩具有软弱型顶板的特征。两带高度最大值的理论计算参照《建筑物水体铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中厚煤层分层开采垮落带和导水裂隙带最大高度的经验公式.杨庄矿进行九采区残煤复采，在九采地面采空区进行补充勘探，钻孔成孔后，在四个孔内的基岩段分别进行了钻孔电视成像，以对孔内成像揭示的岩层结构变化及水文地质情况进行分析。

摘要： 以带不同尺寸裂缝的混凝土块模拟采动裂缝岩体,以黏土、粉土、粗砂和砾砂配制不同颗粒组成的7种土样,采用改装的渗透仪,对松散层经过采煤上覆垮落带和裂缝带发生渗透变形破坏的类型和机制进行研究,得出采煤垮落带和裂缝带上覆松散土层发生从上往下渗透变形破坏的临界水力坡度与土层粒度成分、物理力学性质和裂缝尺寸的关系.试验结果表明,黏粒含量较少的粉土、粗砂、砾砂比较容易发生水砂突涌,土的d50小于裂隙宽度的1/10时,容易出现潜蚀甚至涌(突)砂现象;当临界水力坡度大于1时,同一种颗粒组成的土样重度越大,液性指数越小,土的黏聚力越大,则临界水力坡度越大;同一种土样发生通过裂缝的渗透变形破坏时,裂隙宽度越大,临界水力坡度越小,发生破坏的临界水力坡度随裂缝宽度的增大呈指数下降.试验还获得溃砂时水砂涌出量与裂缝的宽度和初始水头高度的关系,在相同初始水头条件下,随着突砂口尺寸的加大,突砂量基本呈线性增加;在相同突砂口张开的情况下,涌砂量随着初始水头增大而增大.发生水砂突涌的涌出物中含砂量随时间延续逐渐减少.由此可见,含水层的初始水头和突砂口张开程度是控制矿井工作面突砂量的关键因素.

摘要： 一种覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法，包括步骤：(1)在工作面上方打孔；(2)从钻孔顶端至底端进行探测，记录内壁特征；(3)对裂隙数量等进行统计分析；(4)将同时满足(a)裂隙数量达到10条/m，(b)倾角大于50°的裂隙超过总量50％，(c)裂隙平均宽度达到20mm的钻孔上限位置确定为导水裂隙带顶点；(5)将同时满足(a)裂隙数量达到20条/m，(b)倾角大于80°的裂隙超过总量50％，(c)裂隙平均宽度达到40mm的钻孔上限位置确定为垮落带顶点；(6)根据H

摘要： 本发明提出一种测定裂隙带高度及垮落带高度的方法、系统和存储介质，方法包括：获取孔位置煤层顶板距孔口的距离、裂隙带顶点至孔口的距离、垮落带顶点至孔口的距离和采高；根据孔位置煤层顶板距孔口的距离、裂隙带顶点至孔口的距离、垮落带顶点至孔口的距离和采高计算裂隙带高度及垮落带高度，计算公式分别为：裂隙带高度＝孔位置煤层顶板距孔口的距离‑裂隙带顶点至孔口的距离+采高x系数；垮落带高度＝孔位置煤层顶板距孔口的距离‑垮落带顶点至孔口的距离+采高x系数。本发明解决了现有技术中通过采用经验公式计算的方式计算出的裂隙带高度及垮落带高度不准确的技术问题。

摘要： 一种覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法，包括步骤：(1)在工作面上方打孔；(2)从钻孔顶端至底端进行探测，记录内壁特征；(3)对裂隙数量等进行统计分析；(4)将同时满足(a)裂隙数量达到10条/m，(b)倾角大于50°的裂隙超过总量50％，(c)裂隙平均宽度达到20mm的钻孔上限位置确定为导水裂隙带顶点；(5)将同时满足(a)裂隙数量达到20条/m，(b)倾角大于80°的裂隙超过总量50％，(c)裂隙平均宽度达到40mm的钻孔上限位置确定为垮落带顶点；(6)根据H

摘要： 本发明公开了一种模拟井下垮落带矸石浆体流动规律的试验方法，包括以下步骤：首先，依据井下回采工作面的走向坡度和倾向坡度修整模拟垮落带场地地形；接着，洗选矸石，制作矸石浆体；然后，将制成的矸石浆体连续运输到模拟垮落带场地；最后，灌浆充填，监测矸石浆体在模拟垮落带场地内不同位置的分布形态，进而确定浆体在模拟垮落带场地内的扩散规律。本发明以实现直观高效的确定矸石浆体在垮落带内的流动规律及堆积形态，为低位灌浆充填参数的确定提供有力依据。

摘要： 本发明提供了一种煤矿地下水库垮落带的储水系数的获取方法，包括：获取采空区域上方的地表最大下沉值；获取采空区域的高度值；通过以下公式得到第一储水系数：η1＝1‑W/H；其中，η1为第一储水系数，W为采空区域上方的地表最大下沉值，H采空区域的高度值。应用本发明的技术方案，能够有效地解决相关技术中的煤矿地下水库的储水系数计算不精确的问题。

摘要： 本发明公开了一种模拟垮落带充填浆体三维流态的试验装置及方法，该试验装置由输送泵、浆体扩散试验箱体、加载装置和监测系统组成。箱体内部为透明石散体材料均匀堆积，通过加载装置实现模拟采空区垮落带三维堆积形态；含示踪粒子的浆体在输送泵中通过高位注浆管或邻位注浆管注入箱体内，通过激光器的作用，示踪粒子发生散射，可以清楚的观察到浆体沿堆积裂隙在三维空间的扩散形态，并通过高清广角摄像机定时进行图像采集。该试验方法可以研究不同浓度、不同堆积形态、不同介入位置影响下，采空区垮落带充填浆体的三维扩散规律。本发明对井工煤矿充填开采、采空区治理等绿色开采领域的基础理论研究具有一定参考价值。

摘要： 本实用新型公开了一种煤矿垮落带和导水裂隙带高度观测钻孔封堵装置，包括反丝连接杆、连接杆推帽、推杆、推盘、顶盖、不锈钢叶片、速凝胶胶囊、底座、助推器、螺钉、沿底座径向开设的卡槽和孔眼，所述反丝连接杆与推杆通过反丝螺纹连接，所述推杆的底部与推盘顶部焊接，所述推盘的圆周外边为空心结构，所述顶盖置于推盘上方，且顶盖套设于推杆的外壁上，所述不锈钢叶片穿过推盘并焊接于底座上。本实用新型中，不锈钢叶片通过推盘向下移动向四周展开，遮挡岩块间裂缝，速凝胶胶囊在顶盖作用下被压坏后相互粘接，形成充填体结构简单、便于安装，能够快速高效封堵“两带”孔，具有封堵质量高、适用性强的优点。

摘要： 本实用新型提出了一种模拟垮落带充填浆体三维流态的试验装置，涉及浆体填充实验装置技术领域，用以解决无法对箱体的角度进行多角度调节的问题，包括用于盛放透明石材与浆体的箱体，所述箱体的底端转动连接有支撑座，所述支撑座的底端连接有用于调节倾斜角度的转动架，所述转动架的底端转动连接有用于所述转动架转动的滑动座，所述滑动座的内壁螺纹连接有用于驱动所述滑动座移动的螺柱，所述箱体的底端连接有贯穿至所述支撑座下方的旋转轴，本实用新型通过将支撑座与箱体转动连接，并通过螺柱驱动箱体进行弧形运动，使得箱体的倾斜角度更加多变，更加适应与不同条件下的实验。

摘要： 本实用新型公开了一种模拟不同倾角下采空区垮落带浆体流动规律的试验装置，包括试验箱体、注浆泵、翻转平台、光纤解频仪、湿度光纤传感器、数据采集线和注浆管路组成。试验箱体与翻转台一端进行铰接，通过翻转台顶部的千斤顶实现箱体一定角度的翻转，模拟不同煤层的倾角。箱体内部预埋好湿度光纤传感器，箱体底部的插槽安装好三面护板后，将散体材料均匀填入箱体，随后打开注浆管路，含有染色剂的浆体通过注浆管路流入散体材料，浆体沿着裂隙扩散流动，通过数据采集线和光纤解频仪对浆体扩散规律进行定量分析。

摘要： 本实用新型公开了一种模拟垮落带充填浆体三维流态的试验装置，该试验装置由输送泵、浆体扩散试验箱体、加载装置和监测系统组成。箱体内部为透明石散体材料均匀堆积，通过加载装置实现模拟采空区垮落带三维堆积形态；含示踪粒子的浆体在输送泵中通过高位注浆管或邻位注浆管注入箱体内，通过激光器的作用，示踪粒子发生散射，可以清楚的观察到浆体沿堆积裂隙在三维空间的扩散形态，并通过高清广角摄像机定时进行图像采集。该试验装置可以研究不同浓度、不同堆积形态、不同介入位置影响下，采空区垮落带充填浆体的三维扩散规律。本实用新型对井工煤矿充填开采、采空区治理等绿色开采领域的基础理论研究具有一定参考价值。