水岩耦合作用对煤层采动影响数值模拟分析

为研究水岩耦合作用对五沟煤矿1019工作面开采的影响,建立Flac~(3D)模型,使用Flac~(3D)内置的渗流模式分析渗流作用下"四含"对工作面采动的影响,并与关闭渗流模式的分析结果进行对比,发现水岩耦合作用提高了水平应力集中程度,增加了开采区上方的竖向位移和开采区两侧的水平位移,对煤层的开采带来不利的影响。     

采用工作面超前注水法提高跨采底板巷道围岩稳定性

在蒋庄煤矿3下煤层710工作面实际跨采工程中,为降低上部工作面超前支承压力峰值对底板巷道的影响,提出工作面超前注水法。通过分散上部工作面开采形成的超前支承压力,降低支承压力峰值,避免过大的应力峰值集中传递到底板巷道围岩而导致底板巷道围岩失稳。结果表明,超前注水后,煤体强度降低23%,底板巷道的顶底板移近量最大160mm,超前影响距离为70m,达到预期效果。     

大倾角综采工作面覆岩运移规律

为研究大倾角综采工作面覆岩运移规律,运用FLAC3D数值模拟软件建立模型,分别模拟了煤层开采过程中不同推进距离的围岩垂直应力分布,以及顶底板垂直位移,并通过现场对液压支架工作阻力沿推进方向和倾斜方向的统计分析,进一步分析了大倾角工作面覆岩运移特征.结果表明:大倾角煤层开采过程中,沿工作面倾斜方向垂直应力和位移具有非对称性,中部和上部覆岩位移量和垂直应力释放范围均较下部大,覆岩活动较为剧烈.研究结论为工作面支架安全管理提供了依据.     

带压开采底板应力场及变形破坏特征试验研究

本文结合朱庄煤矿3629工作面实例,利用数值模拟、相似材料模拟研究方法探讨了带压开采煤层底板及断层处的应力场及变形破坏特征。重点讨论了煤层底板的应力、位移随工作面开采的变化规律,为带压开采突水防治提供理论依据。     

五沟煤矿1010工作面含水层注浆改造数值模拟分析

为研究注浆改造前后对五沟煤矿1010工作面开采的影响,利用Flac~(3D)数值模拟,选取合适的注浆孔间距,在此基础上通过对比分析研究围岩应力变化和移动破坏规律。结论表明:注浆孔间距的布置宜45m至50m为宜,发现注浆改造后煤层的应力及位移变化比改造前有所减小。因此,进行注浆改造数值模拟对煤层的安全开采提供了有效的评估依据。     

五沟煤矿00工作面含水层注浆改造数值模拟分析

为研究注浆改造前后对五沟煤矿1010工作面开采的影响,利用Flac3D数值模拟,选取合适的注浆孔间距,在此基础上通过对比分析研究围岩应力变化和移动破坏规律.结论表明:注浆孔间距的布置宜45 m至50 m为宜,发现注浆改造后煤层的应力及位移变化比改造前有所减小.因此,进行注浆改造数值模拟对煤层的安全开采提供了有效的评估依...     

近浅埋煤层大采高综采面矿压规律研究

霍洛湾煤矿所采煤层为近浅埋煤层,其22110工作面为一盘区第四个综采面,同时也是末采面,工作面赋存条件与接替的二盘区工作面条件及其相似,具体表现在煤层厚度、顶底板岩性、倾角、埋藏深度等。经对其进行矿压观测研究及支架适应性,得到工作面来压步距、过谷沟地形的矿压规律及支架工作阻力与动载系数,研究结论对二盘区安全高效开采具有现实指导意义,对可能存在的问题得以提前判知与解决。     

大倾角断层下煤层开采诱发顶底板及附近含水层应力变化规律的试验研究

以某煤矿田岗及二龙岗断层地质条件为背景,并以相似材料模拟试验为研究方法,研究了断层附近煤层顶、底板以及含水层在煤层开采过程中的一般变化规律。研究结果表明:由于断层的"屏障"作用,集中应力很难穿过断层而被限制在工作面一侧,导致断层附近越靠近断层应力集中程度越高;煤层的开采导致顶、底板出现应力集中,随着工作面推进,集中应力向前方转移,离断层越近集中应力越大,顶、底板发生破坏的可能性就越大;由于断层明显的"屏障"作用,工作面开采对断层另一盘三灰含水层的影响较小。     

受顶底板双向承压水威胁煤层开采技术研究

8601面为查庄煤矿深部8层煤首采工作面,直接顶为四灰含水层,下距徐灰含水层32．8m,由于四灰、徐灰含水层岩溶裂隙发育,含水丰富,该煤层开采受顶底板双向承压水威胁,为此对该煤层安全开采进行了技术研究,通过综合手段探查条件,制定了针对性的防治水措施,实现安全开采。该面为肥城矿区开采标高最深,受承压水威胁最严重的工作面,它的成功开采,开创了肥城矿区8层煤大采深、高水压开采的先河,为同类条件下其它煤层开采奠定了较好的基础。     

大倾角近距离煤层开采覆岩运移及顶板破坏特征

大倾角近距离煤层采场的矿压显现规律较大倾角单一煤层长壁采场更为复杂,需进行深入的研究。以2130煤矿4#煤和5#煤近距离大倾角煤层开采为背景,采用物理相似材料模拟实验、数值计算、理论分析和现场试验相结合的研究方法,系统研究了大倾角近距离煤层采场的覆岩运移及顶板破坏特征。结果表明,大倾角近距离煤层的连续开采,影响采场的覆岩垮落规律、围岩应力分布、顶底板变形破坏特征;近距离煤层两工作面不同的位置关系导致下煤层工作面顶板形成不同的力学结构、发生不同的变形破坏及位移,影响下层煤开采的矿压显现; 25221工作面的基本顶岩梁首先于上端处发生破断,并在之后的运移中于中部再次发生破断,影响了工作面支架载荷与稳定性,使工作面支架呈现出倾斜中部受载较大、下部次之、上部最小和中下部支架受载稳定、中上部受载多变的非对称特征。研究结果可为大倾角近距离煤层开采提供理论依据,并为2130煤矿的后续开采提供参考。     

急斜特厚煤层残留煤柱稳定性分析及其动力灾害防治

为研究急斜特厚煤层开采过程中残留煤柱的稳定性及其应力异常区引起的回采安全问题,以乌鲁木齐矿区乌东煤矿南采区87°急斜特厚煤层为研究背景,运用块体理论构建了残留煤柱滑移失稳力学模型,采用FLAC~(3D)数值模拟软件分析开采扰动下残留煤柱的应力演化特征,提出了残留煤柱分段深孔爆破弱化的卸压措施。结果表明:当煤层倾角α,顶板侧围岩与残留煤柱的摩擦系数μ_1,底板侧围岩与残留煤柱的摩擦系数μ_2之间满足αarctan(μ_1+μ_2)时,残留煤柱将发生滑移失稳;残留煤柱易使顶底板应力状态改变,在开采扰动和顶底板高应力双重作用下,残留煤柱极易诱发动力灾害;卸压措施有效削减残留煤柱内部储存的应力强度,降低动力灾害的发生频率,实现工作面安全通过煤柱危险区域。     

急斜煤层大段高开采采空场围岩稳定性

为了研究急斜煤层大段高开采采空场围岩的稳定性,利用相似模拟及理论分析,对急斜煤层大段高开采过程中的矿压显现特征及围岩变形规律进行了深入研究。结果表明:大段高开采条件下,支架的工作阻力并没有随着采深与段高的增加而大幅增加,工作面支架会受到其上方临时结构的保护。充填体沿槽形采空区域下移过程中对顶板岩层的结构支撑作用,有助于形成工作面上方暂时稳定的结构,控制顶底板的运动,有效降低工作面大范围悬空后顶板大范围垮落可能形成的灾害。该成果对于乌鲁木齐矿区及赋存有类似地质特征矿区急斜煤层的安全高效开采有积极的指导意义。     

朝阳煤矿矿压观测与分析

为掌握朝阳煤矿II-31煤层在煤层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。对在既定条件下使用支架的架型、参数、特性和支护效果提出评定性意见。采用现场实测法对朝阳煤矿II-31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、围岩破坏活动过程中煤壁中应力变化大小和应力影响范围。为现场管理提供完善、准确的资料,以直接指导生产实践解决工程问题。     

孤岛工作面沿空掘巷合理窄煤柱宽度模拟

针对孤岛工作面的回采巷道留设大煤柱造成煤炭资源的损失,且较宽的区段煤柱在工作面回采后形成应力集中,影响邻近煤层的开采和底板巷道的稳定的问题.以城郊煤矿2107孤岛工作面回采巷道沿空掘巷为工程背景,采用UDEC数值模拟软件对2107工作面回采巷道不同宽度条件下的围岩稳定进行了分析研究,结果表明:当区段煤柱宽度为4m时,巷道围岩控制能满足工作面安全生产的需要.     

临近水库浅埋煤层防水煤柱留设宽度数值模拟

留设防水煤柱是临近水库煤层保水开采最为有效的方法,而如何确定防水煤柱留设宽度是当前迫切需要解决的问题。分析保水开采问题的流固耦合机理,建立流固耦合作用的控制方程,以张家峁矿井常家沟水库周边4^-2煤层开采为工程依托,采用数值模拟研究煤层采动对库岸边坡变形和孔隙水压力的影响规律,分析浅埋煤层开采覆岩采动破坏特性与岸坡失稳模式,进而提出防水煤柱的合理留设宽度。结果表明：当工作面临近库岸边坡时,库岸坡体先后出现向采空区侧倾倒转动和向水库方向滑移失稳的破坏模式;当坡面顶点产生反向水平位移且竖向位移急剧增加时,岸坡开始向水库方向滑移;当煤层顶底板孔隙水压力突变为0时,顶底板开始突水;取以上两种情况下较大煤柱宽度作为临界煤柱宽度,可以保证岸坡不出现失稳破坏且煤层顶底板不发生突水事故。在此基础上确定4^-2煤层防水煤柱宽度为109 m,工程实践证明该宽度可以保证安全开采。研究成果可为确定临近水库煤层开采的防水煤柱宽度提供理论支撑和实践依据。     

基于数值模拟的不同工作面宽度下开采煤层底板流固耦合破坏规律研究

随着煤矿开采业的迅速发展及规模的不断扩大,采煤工作面的宽度越来越宽。采用数值模拟的方法,综合考虑地质构造,煤层开采,矿山压力,含水层水压力等因素,从渗流与应力耦合作用的角度入手建立了底板含水层均布水压流固耦合模型。运用FLAC3D有限差分数值模拟软件对采动工作面底板进行数值模拟,分析了不同工作面宽度下采动煤层底板应力分布状态以及破坏特征和渗流特性。重点模拟工作面推进过程中不同工作面宽度下底板的变形,破坏区域,导升带高度变化情况,得出在进行采矿活动过程中,要在综合考虑多种因素前提下,选取合理的工作面宽度,以保证安全开采的结论。     

钱营孜煤矿首采面应力分布特征的数值模拟

为了分析综采工作面超前支承压力的分布特征,以及塑性区、围岩位移分布规律和采动影响下煤层底板的破坏规律,应用UDEC软件对钱营孜煤矿3212综采工作面进行了数值模拟对比分析.结果表明工作面推进190 m,前方支承压力基本维持不变,应力集中系数为2.4左右,超前影响范围为35 m左右,底板岩层破坏的程度和深度在几个开采周期中保持一致.这些结果与现场矿山压力观测结果基本吻合,为巷道超前支护、加强支护提供了理论与技术依据,也可以为相似条件下工作面的安全开采及支护提供借鉴.     

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。     

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。     

回采工作面冲击危险性评价及防治技术研究

唐口煤矿5 3 0 1工作面采深近千米,在高采深条件下,巷道所处的围岩应力环境大为改变,高应力现象将尤为突出,由此带来的冲击地压等煤岩动力灾害已成为影响矿井安全生产的一大难题。为防止深井条件下破坏性冲击地压的发生,该文采用综合指数法进行工作面冲击地压危险性评价,利用钻孔卸压和爆破卸压进行冲击地压防治,为5301工作面安全开采提供了保障。根据对唐口煤矿5301工作面冲击地压危险性评价方法与防治技术的研究,对具有类似条件下的煤层开采,具有相应的借鉴作用。