煤层底板变形与破坏规律直流电阻率CT探测

从煤层开采引起底板破坏的一般规律出发,探讨了底板岩层破坏与其电阻率的响应关系。介绍了直流电阻率CT探测技术的原理与方法,按照采动底板岩层活动规律设计了探测方案,进行煤层底板破坏深度的动态直流电阻率CT探测。通过在淮北某矿1028工作面风巷中底板位置施工2个钻孔,在孔中埋置一定数量电极,形成孔间探测剖面,并根据工作面回采进度探测不同时期岩层电场变化特征,反演其电阻率值,得出煤层底板采动裂隙演化过程中的岩层电阻率响应特征和1028工作面底板破坏深度为17 m,为煤矿安全生产提供直观有效的技术参数。试验结果表明:采用直流电阻率CT探测煤层底板采动破坏带演化过程效果明显,能显示出底板在回采过程中变化破坏情况,有利于煤矿底板突水预测和突水防治措施的制订。     

用钻孔放注水法探测煤层采动后底板的破坏深度

在奥陶系灰岩岩溶承压水体上带压开采时,采用放注水法在井陉一矿、三矿观测了三个采面,测得了大量的第一手资料。通过对资料的综合分析研究,得到了各采面煤层采动以后底板的破坏深度及底板遭受采动破坏一般由上往下分为三带,即上部破坏带、中部未破坏带、下部导高发育带。是否突水决定于三个带的存在和发育状况。     

基于断裂力学倾斜煤层底板采动破坏深度研究

为掌握倾斜煤层开采后采空区底板破坏情况,基于断裂力学理论,构建倾斜煤层采后空间底板应力求解力学模型,结合应力场与双剪强度理论,推导底板采动破坏深度求解公式,并应用实例进行验证.依据求解公式分析了底板破坏形态及影响因素,结果表明：倾斜煤层底板采动破坏区域分布具有非对称性特征;破坏范围及深度主要受工作面赋存状态和底板岩性影响,其中破坏深度与工作面斜长、采深和底板内摩擦角正相关,与底板黏聚力呈反比;随着倾角的增大破坏深度呈现先升后降趋势,而随着测压系数的增大破坏深度呈现先降后升趋势.该文研究成果可为倾斜煤层承压水防治、邻近煤层开采提供一定的理论指导.     

下分层千米瓦斯抽采钻孔布置层位优化

为确定特厚煤层分层开采时,千米钻孔在下分层中合理布置层位,提高千米钻孔瓦斯抽采效果,以亭南煤矿205工作面下分层瓦斯抽采为例,采用理论计算和Flac3D数值模拟的方法,对采动过程底板破坏规律进行研究.由理论计算可知,底板以下6 m位置为抽采钻孔布置的临界层位,低于该层位有发生塌孔危险.数值模拟得出同样结果,采场底板以下4 m位置,煤体发生剪切和拉张破坏;底板下6 m,以剪切破坏为主;底板下8 m,煤体受采动影响不明显塑性变形较小.研究结果表明:将千米钻孔布置在底板下6 m位置,可保持长期有效地抽采下分层煤体瓦斯.据此在工程试验布置千米抽采钻孔,抽采效果较好,实现了对千米定向钻孔在下分层的位置进行了优化.     

带压开采下组煤底板采动破坏深度现场实测及模拟

以团柏煤矿10#煤层10115综采工作面作为工程背景,研究带压开采下组煤10#煤层底板采动破坏深度。通过对开采前后煤层底面下不同深度岩石段开展压水试验,测取不同水压下的进(侵)水量,获得了大量的压水实测数据,同时采用F-RFPA2D分析系统模拟整个采场开挖对底板隔水岩层采动破坏规律及其深度,最后将现场实测数据与数值计算结果进行对比分析。研究表明,煤层开采所引起的底板直接破坏深度为9.5 m,底板采动最大破坏深度为12 m左右;运用F-RFPA2D模拟分析得出,老顶板初次来压步距为40 m,周期来压步距在12~16 m,当工作面推进至84 m时,底板破坏深度达到最大值12 m,该结果与现场测试结果基本吻合,同时验证了实测数据的可靠性和有效性。综合结果分析可知,团柏煤矿10#煤层底板采动破坏最大深度为12 m,该结论可为团柏煤矿带压开采下组煤水害防治提供参考依据和科学指导。     

采动条件下底板潜在导水通道形成的微震监测与数值模拟

以某矿综放工作面开采过程为背景,利用微震监测技术进行现场监测,并借助有限差分FLAC^3D进行数值分析,研究在采动应力场不断变化过程中底板岩体微震破裂事件的时空演化规律,揭示煤层采动条件下潜在导水通道的孕育、发展和贯通过程.微震监测结果表明:微震事件数一定程度上反映了开采扰动对底板岩体破坏程度的影响;采煤期间,回采工作面附近微震事件呈现密集分布,底板岩体采动破坏严重,底板破裂深度达15m.数值分析表明:由于煤层采动导致采场周围应力重分布,工作面前方应力增高,采空区下方应力降低,底板岩体随工作面回采经历了应力集中、释放并最终破坏;底板塑性破坏区深度达14m.     

煤层覆岩圆拱结构下底板破坏深度的解析估算

在考虑煤层覆岩圆形拱结构内跨落岩层自重作用的基础上,将底板岩体视为半无限均匀完整介质,并对底板上的支承应力分布进行了简化,结合叠加原理,建立了煤层覆岩圆形拱结构下底板最大采动破坏深度的解析估算公式,为类似底板条件与构造弱面结构底板奈件下的最大采动破坏深度的准确预计以及底板水害预测预报提供了科学依据。     

高承压水体上开采底板岩层变形特征研究

在承压水体上开采时,煤层底板突水过程是一个复杂的非平衡、非线性的演化过程。结合朱庄煤矿3629工作面实例,利用理论分析、相似材料模拟研究方法探讨了高承压水体上开采底板变形规律,解析煤层底板隔水层在采动矿压及底板含水层水压的复合作用下的破坏深度、应力传播特征、底板突水极限压力,并将解析解应用于朱庄煤矿3629工作面底板突水预测的实际工程中,取得较好的实际应用效果。     

回采工作面底板活动及其对突水影响的研究

本文应用平面有限元方法计算分析回采工作面底板应力分布状况,研究底板岩层变形和破坏规律,初步揭示底板破坏带的形成机理及采动对底板突水的影响。文章结合现场底板综合观测成果,讨论底板破坏深度与工作面地质开采条件的关系。研究结果为承压水上煤层安全开采问题提供一定的基础。     

应力应变法在底板破坏深度测试中的应用

文中针对轩岗矿区刘家梁煤矿受底板下伏奥陶系灰岩岩溶裂隙水威胁的情况,指出当前底板突水防治成为矿井防治水的主要工作任务,需要探查回采工作对底板的破坏程度。通过采用应力应变法进行底板破坏深度测试,利用混凝土的破坏时产生的极限应变作为判断底板岩层破坏深度的依据,得到综放开采条件下采场底板破坏深度为13 m,为合理评价带压开采条件下8416工作面底板突水提供了可靠的数据支撑。     

中厚煤层采场围岩破坏规律准动态数值模拟研究

以杨村煤矿8601综采面地质及开采条件为背景,采用大型非线性三维计算机数值模拟,对不同推进步距的采场围岩变形与破坏进行了准动态模拟研究。结果表明,随着工作面推进,煤层底板岩层具有采前应力升高、采后应力降低和恢复三个阶段,并每隔22m重复出现;受采动影响的岩层在采空区中间下沉值最大,向两侧逐渐减小;底板临界破坏深度为5m;应力集中系数为1.25。     

急倾斜煤层分段开采下部煤岩体应力及位移演化规律

为了掌握急倾斜特厚煤层分段开采时工作面下部煤岩体应力及位移演化规律,采用数值模拟方法研究了工作面下部煤岩体和工作面底板的应力及位移分布,并分析了分段高度和开采深度对下部煤岩体应力及位移的影响。研究表明：上分段开采后,下部不同深度煤岩体卸压范围均呈长轴沿煤层走向的椭圆状,但卸压范围并不对称,底板侧和顶板侧的煤岩体卸压程度不同,靠近底板侧卸压程度更大。下部煤体卸压深度大小为底板侧>工作面中部>顶板侧。煤层底板不同深度出现不对称卸压区,靠近回采分段上端部的煤层底板处垂直应力明显集中。急倾斜煤层分段开采,段高对下部煤体的卸压深度范围影响较小。开采深度不同时,随着埋深增加,工作面下部煤岩体应力集中区域增大,下部同一深度煤体的垂直应力、垂直位移均出现明显增加,开采深度对工作面下部煤岩体的卸压范围影响明显,埋深越大卸压范围也越大。     

采面底板应力计算及应用

本文利用弹性理论推导了煤层底板任意点的应力计算公式。提出了通过计算岩石的强度指数来预计煤层底板的破坏深度。依据底板破坏深度与承压水的“原始导高”的关系预测煤层底板突水的可能性,并以现场实测数据验证了这种计算方法的可靠性。图5,表2,参考文献2。     

辛置煤矿10409工作面底板破坏特征

根据辛置煤矿底板下三带的现场测试成果,分析了开采煤层底板破坏带厚度、阻水性变化以及破坏带时空特征,提出了评价带压开采的最小临界突水系数,为辛置煤矿带压开采评价提供了符合实际的评价依据,成果可为其它矿井借鉴采用。     

“三软”煤层采动底板变形特征数值模拟与实测对比分析

通过数值模拟系统研究了矿山压力作用下郑州矿区超化煤矿22061工作面"三软"煤层底板采动变形破坏的深度及其受岩层组合结构控制的变化规律.提出了在正常采动情况下软顶、厚的软煤和软底的"三软"煤层底板变形仅发生在一定浅部范围内,厚的软煤和软底对应力和变形的传播具有一定的缓冲作用.揭示了中段灰岩组(L7、8灰)对应力分布和变形破坏的重要控制作用,并与该面的实测相关结果进行了对比分析.这为豫西煤炭资源向深部开采所引起的底板水防治提供了部分力学的参考依据.     

含瓦斯厚煤层顶分层开采解放作用分析

通过相似材料模拟实验，分析了含瓦斯厚煤层顶分层开采时支承压力对煤层底板的破坏作用，并根据压力分布和破坏程度对煤层底板裂隙沿度方向进行定性定量分带，计算出底板最大破坏深度及其位置，探讨了各分带瓦斯运移特征，进而阐述了顶分层开采对下分层的解放作用，为安全、合理开采含瓦斯厚煤层且有效抽排煤层瓦斯提供了理论依据。     

煤层底板破坏深度的综合测试方法

在奥陶系灰岩岩溶承压水上带压开采时,用综合方法进行了观测,在室内做了相似材料模拟试验,得到了不同情况下的放(注)水规律;底板岩层水平及垂直方向受力情况;附加最大剪应力值;主压力方向;应力分布曲线;底板位移曲线及底板裂隙发育状况等,从而确定了底板破坏深度。     

基于人工蜂群算法优化支持向量机的 采场底板破坏深度预测

为确定合理的底板防水煤岩柱尺寸,减少底板突水安全事故的发生,利用支持向量机(SVM)与人工蜂群算法(ABCA)综合研究底板破坏深度问题。由于SVM训练参数惩罚因子C和核函数宽度g的选择对预测精度的影响显著,采用ABCA优化该训练参数的选择过程,建立基于SVM的底板破坏深度预测模型。选取采深、煤层倾角、采厚、工作面斜长、底板抗破坏能力和是否有切穿断层或破碎带作为影响底板破坏深度的主要影响指标,利用现场实测的30组数据作为样本对该模型进行训练和预测。结果表明:该预测模型的平均相对误差为12.5%,平均绝对误差为0.986m,均方误差为0.005,平方相关系数为0.980,较其他预测模型具有更强的泛化能力和更高的预测精度。     

近距离薄煤层群开采技术方案综合评价

为合理有效的开采出煤炭资源,采用UDEC数值模拟软件对枣庄泉上煤矿三采区近距离16,17煤层开采方案进行了比较,从岩石的抗拉破坏强度,裂隙发育程度和导水裂缝带高度及底板破坏深度方面综合评价了泉上煤矿在采用单一煤层开采和联合开采16,17煤层时的采动破坏情况,为矿井选择合理的开采方案提供了理论依据。