浅埋深煤层矿区生态环境影响预测方法研究

煤矿区生态环境恶化,严重影响着人们的生存环境。对矿区生态环境的质量和发展变化进行预测,及时采取防治和保护措施,对生态环境的修复及建设具有重要意义。本文通过对当前生态环境影响预测方法进行研究,分析各预测方法的优缺点,并希望找出一种适合浅埋深煤层煤矿开采的预测方法-灰色系统理论模型,从而为今后的研究提供科学依据。     

基于不同漏风源浅埋煤层采空区自燃“三带”分布规律研究*

为解决浅埋自燃煤层采空区因地表及工作面漏风而自燃的难题,以沙坪煤矿1818工作面为例,利用SF6示踪法检测采空区地表漏风通道和风速,利用FLUENT数值模拟分析不同漏风源采空区自燃“三带”分布的特征,并通过现场束管测试结果对比分析浅埋煤层采空区地表漏风对自燃“三带”分布的影响,同时限定工作面最小推进速度,确保工作面的安全生产。研究结果表明:地表漏风风速为0.06～0.30 m/s,漏风通道多且复杂;相比于工作面单一漏风源,有地表漏风存在时,自燃危险性加大;限定工作面最小推进速度为1.24 m/d。因此,多漏风源煤层开采条件下自燃“三带”分布的确定对浅埋藏自燃煤层采空区遗煤自燃预测预报及预防工作具有重要的指导和借鉴意义。     

浅埋近距离煤层群开采过程中上覆采空区自燃危险区预测研究

为揭示浅埋深近距离煤层群开采过程中地表裂隙发育对上覆采空区遗煤自燃的影响规律及影响范围,以苏家沟煤矿为研究背景,建立采空区流场流动及低温氧化的数学模型和三维几何模型。采用FLUENT模拟软件模拟了下煤层工作面推进过程中上覆采空区的氧气分布情况,得到了浅埋近距离煤层上覆采空区基于裂隙动态发育的氧气场和风流场的分布规律。依据采空区自燃危险区域判定理论,对上部煤层采空区内的自然发火危险区域进行预测。结果表明：连通地表与采空区的裂隙数量随工作面的推进而增加,上覆采空区氧化升温区域主要集中在滞后工作面0～20 m范围内,采空区深部的氧化带分布在新、老裂隙附近,在进风侧靠近地表且在回风侧靠近裂隙底端;当工作面推进120 m,即产生3条贯通型裂缝时,采空区自燃危险性最大,结合风流场云图确定上煤层底板自燃危险区距工作面水平距离为97.5 m,是煤矿开采过程中的重点防护区域。     

地下铁矿扩界开采地表影响范围预测

矿山开采活动形成的地下空区往往会对地表造成一定的影响,为确保矿山的安全生产并提供地表影响范围计算的科学依据,现根据某铁矿采用下向胶结充填法采矿需进行扩界开采的工程实际,将该矿的地表影响范围运用概率积分法进行预测。在已知该矿9条勘探线矿体形状的基础上,根据图件可得矿体的埋深、倾角、产状等基础资料,对于较薄矿体以及尖灭部位需做适当的处理,提供更为客观正确的计算数据。以地表沉陷数值的大小为参考标准运用概率积分法计算出地表移动边界和需监测范围,并计算倾斜、曲率和水平应变判断地表建筑物是否位于安全区。可得矿区周边房屋均处于安全区内和地表移动边界之外,扩界开采对地表影响较小,为同类工程提供参考和建议。     

浅埋煤层开采覆岩运动规律模拟与试验研究

为了进一步掌握浅埋煤层开采覆岩运动规律,以神东矿区某矿22616面为工程背景,采用数值计算与相似试验相结合的方法研究了浅埋煤层开采覆岩下沉位移与应力分布特征,并进行了现场验证。发现现场监测数据和数值计算与相似试验结果较为一致,表明22616面属于典型浅埋煤层工作面,老顶初次来压步距46~48 m,周来压步距12~19 m,来压期间老顶瞬间垮落,下沉位移明显,台阶下沉特征显著;随工作面推移,采场前方煤体20 m范围内出现超前支承压力,应力峰值达到4.3 MPa,因此应提前采取加强支护措施。     

兖州矿区土地破坏主导影响因子筛选及其作用机理

以兖州矿区为研究对象,选取8个样本矿点,采用理论分析法和专家咨询法,初步确定出14个土地破坏的一般影响因子;利用SPSS软件对因子进行相关分析,降低因子间相关性,消除重复信息,筛选出10个一般影响因子;采用地表下沉值作为衡量土地破坏程度的指标,分析其与10个因子的关联程度,最终确定可采煤层平均总厚、深厚比、地下水埋深、基岩厚度、宽深比、松散层厚度为兖州矿区土地破坏的主导影响因子,并分析其作用机理。为后续的土地破坏程度评价及复垦方案制定等奠定了基础,同时为其他类型矿区土地破坏主导影响因子的筛选确定提供借鉴。     

贵州省煤矿瓦斯赋存规律研究

贵州省煤矿多处于复杂地质地形条件的山区,矿井中煤层瓦斯含量大,“高突”矿井数量占的比例较大,瓦斯灾害严重.选取煤层埋深这个矿区内影响煤层瓦斯含量变化的重要因素与煤层瓦斯含量之间的关系进行灰色分析和回归,通过研究复杂地质地形条件下“高突”矿并瓦斯含量与煤层埋深的实测数据,发现瓦斯含量与埋深符合对数函数规律,即随着煤层埋深的增加,瓦斯含量逐渐增加,增加的速率逐渐减小,直至煤层瓦斯含量不再增加.     

缓倾斜矿体崩落法开采地表移动规律研究

为研究缓倾斜矿体崩落法开采地表移动规律,在程潮铁矿西区埋设监测点进行监测,并得到地表移动变形实测数据。本文通过FLAC三维数值模拟计算,对矿区水平开采引起的地表塌陷与错动机理进行系统研究,并对不同开采阶段的岩层移动特征进行分析。通过模拟计算后可得不同开采阶段典型部位岩体的移动角范围,其结果为预测不同开采阶段地表移动规律提供参考。     

浅埋薄基岩煤层短壁连采模式及应用研究

随着短壁连采技术的发展和应用,给浅埋薄基岩煤层的高效开采创造了有利条件。本文以神东煤田浅埋区域2-2煤层为研究对象,从分析其覆岩活动规律入手,借助实践经验、实验数据、理论计算及计算机模拟等结论,得出浅埋薄基岩煤层短壁回采工艺的一系列合理参数(主要包括:工作面长度、采硐布置方式、宽度、同采数量、煤柱尺寸、支护方式等),从而确定出浅埋薄基岩煤层短壁连采技术适用条件分类(划分为五个类别:Ⅰ单一采硐式、Ⅱ5间10m-多硐间隔式、Ⅲ5间5m-多硐间隔式、Ⅳ10间5m-多硐间隔式、Ⅴ多硐连续式),形成了浅埋薄基岩煤层开采模式。经过在苏家壕煤矿的应用,成功解决了薄基岩条件下短壁工作面高产高效的问题,并取得了良好效果,对其他相似煤层的开采具有广泛的指导意义。     

基于钻孔数据煤矿开采地表沉陷预计

开采沉陷引起的环境损害评价是环评工作中的重要内容,现有预计软件基本不适应在大面积环评工作中开展沉陷预计工作。针对现有问题,以矿区钻孔数据为基础,基于Delaunay三角形剖分算法建立了煤层开采地表沉陷预计模型。通过设计对比试验,验证了新建模型预计结果较传统的预计方法更加符合实际地表沉陷情况,预计结果的可靠性较高。将该模型运用到工程实例中,可以节省人力资源,使煤矿生态环评从原来以定性分析、半定量预计为主的状况,提高到以定量预测为主的高度,更好地为矿区生态环境保服务。     

榆神府矿区开采沉陷损害影响因素的灰色关联分析

运用灰色关联分析法分析了榆神府矿区煤炭赋存条件和开采设计方面7个重要因素对矿区开采沉陷损害程度的影响。关联度分析结果表明,这7因素与开采沉陷损害程度的关联序是:扰动系数宽深比覆岩综合普氏硬度下沉系数深厚比煤层倾角初长比。希望从煤炭赋存条件和开采设计的角度出发,为煤矿区内的开采沉陷损害控制和评价提供科学依据。     

PCA-BP神经网络模型预测导水裂隙带高度

导水裂隙带高度的预测对煤矿安全开采有重要意义,而传统回归方法未考虑因素间相关系数对预测结果的影响。选取采深、煤层倾角、煤层厚度、煤层硬度、岩层结构、顶板岩石单轴抗压强度、开采厚度和采空区斜长作为预测导水裂隙带高度的影响因素,建立基于PCA-BP神经网络的导水裂隙带高度预测模型。测试结果表明,煤层厚度对导水裂隙带高度的影响最大,其余各因素对导水裂隙带高度的影响较大,采深和开采厚度对导水裂隙带高度的影响较小;PCA-BP神经网络模型的训练速度和预测效果均优于BP神经网络模型,且最大预测误差仅为5.58%。     

矿区岩溶地表塌陷神经网络预测模型研究

针对矿区岩溶地表塌陷存在的非线性动力学特征,为更准确预测岩溶地质矿区地表塌陷区域分布,在分析研究某矿区岩溶地表塌陷机理及其影响因素基础上,确定矿区地表塌陷的影响因素,构建矿区岩溶地表塌陷BP神经网络非线性动力学预测模型。采集并分析某岩溶矿区大量岩溶地表塌陷历史数据,应用Matlab神经网络工具箱,采用构建的矿区岩溶地表塌陷BP神经网络预测模型,对上述矿区岩溶地表塌陷区域分布情况进行非线性预测。研究结果表明,采用训练的神经网络预测模型可以实现对矿区岩溶地表塌陷危险性的合理预测。     

高头窑煤矿河流下浅埋煤层综放开采安全限采研究

导水裂隙带高度是水体下安全采煤的主要依据,本文通过数值计算、相似材料模拟、规程预测和工程类比等方法,对高头窑煤矿水多湖川和大哈他土沟河下浅埋煤层开采时导水裂隙带高度进行了预测研究,结果表明：几种方法预测结果有一定的误差,综合工程类比结果,高头窑煤矿水多湖川和大哈他土沟下采煤时裂采比定为15。由于高头窑煤矿2-3煤层上覆基岩段厚度较薄,根据三下开采规程,煤层开采需要进行安全限采控制,采高h≤H/19,以达到控制导水裂隙带高度的目的,实现河下采煤的安全开采。     

强制电流阴极保护阳极地床杂散电流干扰特性研究*

为研究杂散电流干扰影响范围及严重程度,通过现场测试典型深井和浅埋阳极地床地表电位梯度,探讨地表电位梯度分布规律,分析阳极地床杂散电流干扰特性。结果表明:深井阳极地床地表电位梯度沿阳极井中心辐射线方向先增大后减小,浅埋阳极地床地表电位梯度沿垂直于阳极体方向呈递减趋势;浅埋阳极地床地表电位梯度峰值和衰减速率均大于深井阳极,但强干扰平均影响半径仅为深井阳极的1/2;从强干扰影响半径看,应优先选用浅埋阳极地床;可通过适当增加井深、对干扰区内金属构筑物排流等方式,缓解深井阳极地床杂散电流干扰影响。研究结果可为强制电流阴极保护阳极地床选型和选址提供理论指导。     

采动底板力学特征及其对回采巷道稳定性影响

应用理论分析、计算机模拟和现场实测,分析了采动底板应力传播规律及其对底板巷道稳定性影响规律。研究表明:煤壁前方应力增高区附近底板压应力分布呈现"球根"状,随着埋深的增加,垂直应力先增加后减小,剪应力浅部采场边界高度集中,是引起层状底板剪切滑移的根本原因。张集矿1113(1)工作面回采过程,活化了已回采稳定的两工作面层间似连续-非连续-散体结构,导致非连续结构的剪切滑移失稳,和散体冲破相互咬合摩擦力的移动,引起了1113(1)工作面轨道巷广距离失稳。相邻采区开采顺序由上下煤层间隔同采调整为上下煤层顺序开采后,巷道表面位移显著降低,技术经济效益显著。研究成果可为煤层群开采采区设计、底板巷道稳定性控制提供理论基础。     

浅埋近距离煤层内错布置采空区自燃危险区域研究

浅埋近距离煤层内错布置开采下部煤层时,地表裂隙易与复合采空区相互贯通,造成地表漏风,使采空区,特别是上部老采空自燃危险区域的分布难以预测。针对此问题,以酸刺沟煤矿6上109工作面至地表空间为研究对象,在漏风测定及束管监测的基础上,建立地表与复合采空区漏风模型,借助FLUENT数值模拟软件,研究地表漏风对复合采空区自燃危险区域的影响。研究表明,地表漏风最终汇入下部采空区回风侧,加大了其自燃危险区域范围;漏风流在向回风侧偏移的过程中,由于煤柱的阻挡,风速逐渐降低,与下部漏入的风流共同作用,使上部老采空区形成了氧浓度中间低四周高的不规则环状自燃危险区域;下部采空区进风侧向上的漏风增加了本煤层采空区的总漏风量,加大了其自燃危险区域宽度,同时增加了上部老采空区局部氧浓度,使其自燃危险性增大。     

湖南道县后江桥铁锰铅锌矿区水文地质条件分析及涌水量预测研究

矿坑突涌水在矿体开采过程中经常出现,严重制约了矿产资源的开发利用,有时也威胁到矿区附近人民生命财产安全。因此,如何有效开展矿区涌水量预测成为保证矿区安全开采所面临的关键问题。通过对湖南道县铁锰铅锌矿区水文地质条件研究分析,采用解析法对矿区涌水量进行了预测评价,为矿区开采方案制定提供依据。     

急倾斜煤层采空区地表移动盆地对油气管道安全影响分析

分析了急倾斜煤层开采地表移动盆地形成的原因及其破坏规律.将急倾斜煤层实际开采空间转换为滑移空间后,根据管道走向与地表移动盆地走向的关系求得了急倾斜煤层开采地表移动盆地对管道的影响范围,并使用相关公式计算了急倾斜煤层开采地表移动盆地的最大沉降量.同时,参照有关石油行业标准,对一定长度范围内的管道的最大允许沉降量进行了计算,并给出了算例.通过对急倾斜煤层开采地表移动盆地的最大沉降量与地表移动盆地影响宽度内的管道的最大沉降量进行对比,初步判断了管道的安全性.     

鸿吉煤业8#煤层瓦斯赋存规律研究

本文结合鸿吉煤业有限公司8~#煤层,对8~#煤层进行瓦斯含量测定及其赋存规律研究,从而得出8~#煤层的瓦斯含量与埋深呈线性关系。为煤矿的安全生产提供了保障,也为研究瓦斯赋存规律打下基础。