采矿前沿结课论文--

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1、米矿前沿结课论文姓名：班级采矿1101班学号1111104007指导老师：李海洲矿井突水与数字矿山研究与进展摘要：矿山行业在数字化方面的发展不容乐观，信息化建设的总体水平不高，没有形成企业信息化决策和矿业信息产业化发展的规模优势，信息基础设施落后,可共享的信息量少，信息流向单一而无序，严重地影响了矿山企业的市场竞争与可持续发展能力。关键词：釆矿技术突水数字正文：随着矿山开采的规模不断扩大，深度不断增加，岀现的技术难题越来越多，而矿山突水又是矿山事故屮比较常见的，对矿山人员安全以及矿井内材料设备产生很大的危险

2、。对于国内的突水研究，已经取得了一定的进展。数字矿山是一个相对较为新兴的矿山方面研究，但正在越来越被重视起来。其实数字矿山就是一个矿山范围内的以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的信息的总称。下面分别进行论述：一、目前顶板突水及水灾害防治研究存在的问题1、顶板突水机理地下开采后岩层和土层的隔水性可能受到影响。隔水层位于垮落带内时，其隔水性将完全被破坏；隔水层位于裂隙带内时，其隔水性也被破坏，破坏的程度由裂隙带的下部向上部逐渐减弱，隔水层位于覆岩弯曲带下部时，其隔水性可

3、能受到微小影响；隔水层位于覆岩弯曲带中部或上部时，其隔水性不受采动影响。从岩层破坏稈度来讲，垮落带和裂缝带可统称破裂带或破坏影响带，弯曲带称为非破坏影响带。在煤矿水文地质学上，将采动破坏的顶板垮落带、裂隙带统称为导水裂隙带或渗透性增强带，而弯曲带称为渗透性微小变化带。采矿活动对上覆水体的影响有两方面：一是上覆岩层的移动和破坏，形成了充水通道，使水体中的水渗透和溃入井下，影响矿井的安全生产；二是地表的移动、变形与破坏，使地表水体的附属建筑物受到影响，如堤坝下沉量很大或断裂时，河湖中的水就要出槽漫流。水体下采煤

4、的重点之一就是要分析开采后覆岩冒落带和导水裂隙带对水体的影响，通常所说的“两带高度”即是垮落带和裂隙带的高度。下面将重点介绍一下导水裂隙带高度的确定方法：(1)经验公式在《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中，根据煤层的倾角和煤层覆岩岩性分别列出了两种计算公式。经验公式法概念明确，简单易求，但每个矿区的具体地质条件、采矿条件、采煤方法皆不同，所以一般这个经验公式得出的结果只能作为参考数据，需结合其它方法来综合判定。(1)物理模拟可以模拟开采煤层开采时的覆岩破坏过程，覆岩破坏特征和规律，并且

5、重点模拟在不同覆岩特性、不同开采煤厚、断层活化时情况下的覆岩破坏规律和高度,得到导水裂隙带发育高度及其计算方法，与上述经验公式得到的结果对比，修止模型。(2)数值模拟数值模拟法主要包括有限元法和离散元法，其中有限元法是迄今为止在应力和变形方面最为成熟的方法之一。刘红元等在研究采动影响下覆岩垮落的动态发展过程中，应用自行开发的岩层破断过程分析系统(RFPA)，模拟了开挖后岩梁悬露在重力作用下发生离层、弯曲、沉降、端部和屮部开裂直至冒落的全过程，再现了采动影响下覆岩破坏的动态发展过程。并且为了验证数值模拟的正确

6、性，也做了相似材料模拟，两种方法相比较，结果相似。近年来发展起来的快速拉格朗FI分析(FLAC)法已被程序化、实用化，其基本原理类同于离散单元法。美国Itasca公司开发的FLAC-2D软件，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析，对于煤层开采时的顶板应力分布状态能直观的反映出来，能很好的揭示顶板破坏过程及开采临近断层时对断层的扰动情况，从而对断层煤柱的合理留设起到重要的指导意义。新集矿将此法应用于导水裂隙带高度预测中，也取得了较为满意的效果。(3)现场实测现场实测是确定导水裂隙带

7、的主要途径，其他的方法都是辅助手段。为了验证现场实测的结果，可以结合物理模拟或者数值模拟的结果相比较，减少误差。现场实测法主要有注水试验法、高密度电阻率法、超声成像法、声波CT层析成像法等。现行的各种计算公式是在总结了大量的实际资料的基础上，归纳出的经验公式，具有一定的代表性，但是如何利用计算结果来判断顶板是否突水，不能单从导水裂隙带是否沟通了含水层来判断，应结合煤层上覆岩层的具体地质条件加以分析。2、顶板突水的影响因素煤层顶板突水是应力场与渗流场共同作用导致围岩破坏的结果，因此在分析其突水条件时，应从含水

8、层特性、顶板岩体特性及原岩与采动应力场特征三个方面进行分析和研究。(1)基本因素分析含水层的特性包括岩层的储水性能，导水性能和压力水头。压力水头的大小决定了水对顶板岩体破坏的程度。压力水可以使岩层中原生裂隙扩展、张开，并冲刷裂隙中的充填物，弱化裂隙的粘结力，而含水层的储水性能与导水能力的大小乂直接决定了压力水穿透上覆岩层的补给状况。若含水层导水性能与储水性能良好，则压力水的补给速度高，一旦发生突水，其突水量与危害