采场应力变化的流闯耦合模拟研究

随着矿井开采深度的增加,瓦斯压力对煤层开采过程中采场应力的影响越来越明显。,根据煤层瓦斯渗流特性和固体介质变形基本理论,考虑煤层瓦斯压力的变化对煤岩体破裂的影响,建立了煤层开采过程中应力场和瓦斯运移场相耦合作用的数学模型对含有不同煤层瓦斯含量和不同瓦斯压力的煤岩体,在开采过程中采场应力所发生的变化进行了数值模拟研究与分析。通过研究煤层开采过程中,在不同地应力和煤层瓦斯压力的影响,得出采场应力的变化规律。其结果对于矿井煤层正常开采时,解决采场应力的变化所引起冲击地压灾害事故隐患的技术性问题等提供可靠的理论指导。     

采场应力变化的流固耦合模拟研究

随着矿井开采深度的增加,瓦斯压力对煤层开采过程中采场应力的影响越来越明显。根据煤层瓦斯渗流特性和固体介质变形基本理论,考虑煤层瓦斯压力的变化对煤岩体破裂的影响,建立了煤层开采过程中应力场和瓦斯运移场相耦合作用的数学模型。对含有不同煤层瓦斯含量和不同瓦斯压力的煤岩体,在开采过程中采场应力所发生的变化进行了数值模拟研究与分析。通过研究煤层开采过程中,在不同地应力和煤层瓦斯压力的影响,得出采场应力的变化规律。其结果对于矿井煤层正常开采时,解决采场应力的变化所引起冲击地压灾害事故隐患的技术性问题等提供可靠的理论指导。     

探讨无保护层的突出煤层采煤方法

针对无保护层的煤与瓦斯突出煤层,在合理安排掘进、抽放、回采三者超前与接替关系的基础上,提出了对采方法的一些看法。矿井在采掘过程中,只要发生过一次与瓦斯突出该矿井定为突出矿井,发生突出的煤层即定为突出煤层。在突出矿井中开采煤层群时,必须首先开采保护层。开采保护层后,在被保护层中,受到保护的区域按无突出危险煤层进行采掘工作。但是,我们在实际设计工作中,往往会遇到这样的情况。有的矿井属于煤与瓦斯突出矿井,而作为煤与瓦斯突出危险的煤层,又无保护层存在;或者是虽然有保护层,但保护层的开采厚度大薄,开采保护层的实际保护效…     

对江南煤矿煤层群开采保护层选择分析

基于对江南煤矿煤层群开采时遇到的实际问题,以及对该矿井田范围内可采煤层赋存及瓦斯赋存条件进行分析,提出了对江南煤矿煤层群开采保护层的方法来解决矿井瓦斯灾害的重要性。通过对对江南煤矿煤层突出危险性指标、瓦斯赋存、煤层赋存条件分析,同时对该矿可采煤层的开采顺序进行分析研究,确定优先选择突出危险程度较小的M51煤层作为保护层先行开采的技术方案。通过开采保护层的方法来解决对江南煤矿煤层群开采时矿井瓦斯灾害问题,是一种综合治理瓦斯问题的有效合理化建议,可为黔北矿区具有类似条件的矿井在科研、初步设计过程中提供借鉴指导意义。     

断层带煤体瓦斯地质特征与瓦斯突出的关联

针对煤与瓦斯突出煤层开采期间的突出与断层之间的关联问题,采用瓦斯地质方法,通过矿井开采实例研究了井田内断层封闭与开放的瓦斯地质特征,并根据断层附近瓦斯涌出规律判断断层与突出的关系.研究结果表明:断层的开放性与封闭性对煤与瓦斯突出具有控制作用.封闭性断层带附近瓦斯涌出异常增大,构造应力集中、常常封闭有高能瓦斯以及发育的构造煤,为煤与瓦斯突出创造条件;开放性断层带附近具有煤层瓦斯压力相对较低,煤层瓦斯含量较正常下降的特征,而在远离断层面的一侧,伴随有平行断层的条带状煤层应力集中区,其中具有煤层瓦斯压力大、煤层瓦斯含量高的特征.该成果对煤矿在煤层断层带开采瓦斯防治具有一定的理论价值和实用意义.     

瞬变电磁法——整合矿井火区探测的有效方法

 世界煤炭储量十分丰富,居各能源之首。煤炭资源的开发,有效缓解了社会发展中的能源压力,但煤层开采中存在矿井坍塌、瓦斯泄漏、矿井火灾等隐患。煤层开采过程中上覆煤层形成的塌坑及裂隙成为供氧通道,氧气与空气接触后发生氧化作用,积热增温易发生煤自燃并发展为火区。     

构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用

为了研究华北聚煤区南缘逆冲推覆构造带东北缘的区域构造应力场对平顶山矿区八矿己15煤层煤与瓦斯突出的控制作用,基于地质动力区划方法,对己15煤层顶板的岩体应力状态进行数值模拟,以应力等值线图的形式展示岩体应力的变化情况,将己15煤层顶板构造应力进行构造应力区的三级划分.分析得出构造应力场对煤与瓦斯突出起控制作用,构造应力区的分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布,为研究构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用提供了例证,为矿井开采过程中煤与瓦斯突出的预测和防治提供了依据.     

单井间歇注气开采煤层气生产过程分析

描述了注气开采煤层气生产过程,分析表明间歇注气生产模式的增产机理主要是竞争吸附置换,而边注边采生产模式主要是驱替;反映基质孔隙扩散能力的综合传质系数不仅影响煤层气井的生产能力,而且影响矿井煤与瓦斯的突出;建立了单井间隙式注气开采煤层气的扩散渗流数学微分方程组;注气过程和采气过程渗流方程式形式相同,但质量源的流向不同,生产井内的边界条件不同.     

浅析瓦斯涌出的影响因素

瓦斯涌出是造成煤矿生产过程中事故频发的主要因素.只有明确瓦斯涌出的主要影响因素,才有利于进一步的开展瓦斯预测工作,而且对提高矿井瓦斯地质图中相关内容的可靠度和精确性也具有非常重要的现实意义和应用价值.在综合分析大量资料的基础上,探讨了影响矿井瓦斯涌出的地质因素和开采技术因素.结果认为,影响瓦斯涌出的因素中,起主导作用的因素随各矿井地质条件的差异而有区别.瓦斯地质因素决定了煤层瓦斯含量,也是瓦斯涌出量大小的决定因素.瓦斯含量越高,瓦斯涌出量越大.井田封闭型构造带、地质构造变化带、岩浆侵入区以及无露头区受采动影响时瓦斯涌出量大.煤层倾角、煤变质程度、煤层厚度以及煤层埋深与矿井瓦斯涌出量成正相关关系.     

吴寨矿庚组煤层煤与瓦斯突出危险性预测

随着采深的延伸和采掘强度的增大,非突出煤层或矿井的突出危险性预测与评价为保证煤层的安全开采提供了重要保障。平煤股份二矿庚20煤层曾发生煤与瓦斯突出现象,作为相邻矿井的吴寨矿在开采庚20煤层前需要确定其煤与瓦斯突出危险性。应用单项指标法对吴寨矿西翼采区标高-400 m以浅庚20煤层进行了煤与瓦斯突出危险性预测。结果表明,在该区域内庚20煤层的煤体破坏类型、坚固性系数均达到了突出煤层的临界指标值,但是煤层瓦斯压力和瓦斯放散初速度未达到临界指标值,因此,在该区域范围内庚20煤层不具有煤与瓦斯突出危险性,该结论指导了矿井安全生产和高产高效。     

煤矿开采覆岩渗流场的有限差分分析

为了确保下沟矿在白垩系基岩裂隙承压强含水层下特厚煤层安全开采,结合煤矿的开采实际情况,利用有限差分软件FLAC3D流固藕合模块建立数值模型,分析了该矿开采过程中地下水渗流场的变化规律、覆岩稳定性以及覆岩变形情况,并结合井下电视对覆岩裂隙场的直接观测分析结果,确定导水裂隙高度,取得了试验工作面的成功开采,这对于控水采煤、含水地层煤矿的安全设计、提高煤炭资源回收等具有一定的指导意义。     

采动岩体瓦斯渗流规律

为了实现瓦斯的高效抽放,解决煤与瓦斯的安全共采问题,基于煤岩介质力学性质及变形破裂过程的渗透特性,采用相似模拟试验和岩石破裂分析系统(RFPA2D)数值计算方法,模拟研究受采动影响的上覆岩层裂隙发育规律和瓦斯渗流规律。研究结果表明,随着开采工作面推进,顶板出现周期性垮落,老顶垮落步距约为12 m,其顶板破断角度约为50°,工作面和切眼上方裂隙发育基本对称,覆岩下沉曲线整体呈左右对称碗状;在卸压带内,煤体膨胀变形生成的大量次生裂隙,增加了煤体的渗透性,覆岩横向离层裂隙和竖向破断裂隙的动态发育变化,为实现煤与瓦斯的共采创造条件。工业性试验验证了受采动影响下推进距离和工作面瓦斯抽放量间呈非线性关系,为进一步理解采动影响下煤与瓦斯共采提供了理论基础和科学依据。     

基于多元回归分析的瓦斯灾害预测

为了解决瓦斯灾害给煤矿带来的安全生产问题。以多元线性回归方法为基础,通过对铁法大刑矿4_(-2)煤层含煤岩系的沉积环境,岩性组合特征,煤层顶、底板岩性及其隔气、透气性能、煤的变质程度、区域地质构造、水文地质条件、火成岩的侵入与覆盖作用、以及煤层埋藏深度影响因素进行分析,对未采区煤层瓦斯涌出量进行预测。研究结果表明,矿井开采煤层瓦斯突出危险区域主要为煤层瓦斯含量较大的地质构造与火成岩体破坏相组合的块段。该成果对大兴矿的安全生产具有重要的现实意义。     

注水法软化煤层在梅河一井综放中的应用

为了降低综放工作面粉尘体积分数,采用煤层注水的方法对梅河一井综采放顶工作面煤层进行降尘,结果表明:通过合理的选择煤层注水钻孔施工工艺,优化煤层注水参数,减少影响煤层注水效果的因素,加强煤层注水的日常管理,使水从煤体的裂隙和孔隙中挤走大量的游离沼气,延迟了瓦斯解吸释放的时间,降低了煤层开采时的瓦斯涌出量及上隅角瓦斯体积分数,杜绝了瓦斯超限现象。另外,在高瓦斯矿井煤层注水能使煤质变软,增加塑性,从而减少冲击,降低煤与沼气突出次数。实践证明:是煤层注水是一种行之有效的方法,为其他采区的综放工作提供了先进的方式和经验。     

大安山矿倾斜近距离煤层群上行开采可行性研究

 针对大安山煤矿煤层群上行开采回采巷道围岩控制、开采滞后、水平接替困难及单一工作面回采率不高等实际问题,分别运用理论推导和数值模拟分析方法对倾斜近距离煤层群上行开采的顶板运移及矿山压力变化规律进行了研究演算.为确定大安山矿煤层群开采顺序,根据大安山具体地质条件并结合现场实践对大安山煤矿各煤层进行分析,运用数值模拟分析的方法进行模拟研究.分析结果表明,煤层间的间距对能否采用上行开采具有决定性作用,模拟结果显示当依次开采3、4、5号煤层后,5号煤层顶板剪切破坏高度为18m,远小于6号与5号的间距35.98m.因此,大安山煤矿近距离煤层群采用上行式开采是可行的,结合现有开采技术条件,最终确定采用先对3、4、5、6号煤层进行上行开采,然后开采2号煤层的开采方案.     

台头煤矿工作面矿压观测与分析

为掌握台头煤矿1#煤层在开采过程中工作面上覆岩层运动规律,回采空间围岩与支架相互作用关系,采动引起的支承压力分布规律.对在既定条件下使用的支架架型、参数、特性和支护效果提出评定意见.采用现场实测法对台头煤矿11102工作面进行了矿压观测,掌握了该煤层在工作面开采过程中的顶板初次来压和周期来压步距、工作面支架支护强度、围...     

含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合数值模拟

根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论,并引入煤体变形过程中细观单元损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含瓦斯煤岩破裂过程固气耦合作用模型·应用该模型模拟研究了煤矿开采诱发的煤与瓦斯突出过程、突出前后煤体中瓦斯压力的变化规律以及采动影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律,这对于进一步深入理解煤与瓦斯突出机理、瓦斯抽放作用机制等并采取相应的预防和控制措施等具有重要的理论和实践意义·     

降雨条件下急倾斜煤层开采的仿真分析

基于多孔介质流体力学、高等土力学等理论,考虑降雨对急倾斜煤层开采的影响,建立降雨条件下急倾斜煤层开采的流固耦合模型,采用FLAC3D有限差分软件进行数值模拟。通过数值模拟,对降雨条件下急倾斜煤层顶底板附近雨水渗流以及产生的围岩变形进行深入分析,得出不同开采时步下围岩的位移情况,通过与未降雨时围岩变形的对比,得出降雨入渗导致围岩变形加剧的结论。在此基础上,提出了降雨条件下近地表急倾斜煤层围岩在开采过程中的变形情况,为安全开采与防护提供了理论基础和定理依据。     

地下工程渗流场与应力场耦合的相似材料模拟

针对工程岩体中存在的渗流场与应力场耦合问题，在研制固液耦合实验材料的基础上制作了固液两相相似材料模拟模型，通过地下煤炭开采中渗流场与应力场耦合的相似材料模拟，得到了水在工程破坏岩体中的渗流以及岩体在渗流场作用下的破坏规律，确定了上湾保水采煤工作面的合理推进距离及基岩保护层的厚度。实验得出的结论和现场实践所取得的结论一致，进一步证实了实验的可靠性，这一实验的成功为以后研究渗流场与应力场的耦合开辟了新的途径。     

煤层注水水气驱替的理论分析

将根据煤层注水过程实际上是水区逐渐扩大、瓦斯区域逐渐缩小的实际,对注水过程中,水在煤层中的流动状况进行研究,建立注水驱气(瓦斯)的基本理论,建立起渗流与煤层特性、注水工艺参数的定量关系,得到界面处欧拉观点的渗流速度和拉格朗日观点的质点实际速度的关系式,由此得到水前锋到达的位置和时间的关系式,从而建立了煤层注水驱替的基本理论和基本的处理方法,为从理论上研究煤层注水预防冲击地压提供方法和途经.