采空区瓦斯渗透影响的综放面瓦斯运移模拟研究

采用UDEC数值模拟软件,结合实验数据,分析了上层煤层采动对相邻煤层之间岩层的影响,得出岩层裂隙发育规律;依据岩层裂隙发育规律和现场监测数据,利用Fluent软件建立模型,分析工作面不同推进距离时的瓦斯渗透规律。模拟结果表明:随着采煤工作面的推进,综放面后方未冒落区底板受采动影响破坏深度趋于稳定值,邻近煤层采空区瓦斯的渗透量逐渐增加,对综放面瓦斯运移的影响相应变大。     

亭南煤矿101综放面瓦斯运移及顶煤活动特征

含瓦斯煤层开采使工作面煤壁前方煤体及顶煤乃至顶板的原生结构遭到破坏,顶煤从煤壁前方始动点开始运移至放煤口经历了复杂的过程,煤岩体中的孔隙率也随之发生变化,致使煤岩体中瓦斯的赋存状态和运移形态亦相应发生变化,分析其变形特征可更好的认识放煤规律及煤体瓦斯运移特性。本文根据亭南煤矿101综放面的矿压观测和瓦斯监测结果,得出了综放面围岩移动影响下的采场瓦斯涌出特征,为有效地指导含瓦斯特厚煤层的综放开采,防治瓦斯事故以及合理抽取利用瓦斯资源提供了理论依据和技术支持。     

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.     

煤岩灾变过程应力场-损伤场-渗流场耦合效应数值模拟

为了揭示采动下煤岩灾变过程损伤-渗流诱发煤与瓦斯突出的灾变机制,基于含瓦斯煤岩破裂过程气固耦合理论,运用真实破裂过程分析RFPA2D系统中的GasFlow模块,模拟了采动过程中煤岩突出多场耦合效应与瓦斯卸压抽放渗流规律,研究了煤岩层中应力状态的变化及裂隙演化过程对透气性的影响.模拟结果表明:随着开采的进行,在扰动应力场和瓦斯压力的共同作用下,工作面与邻近高压瓦斯区之间的煤岩出现了裂纹萌生、扩展与最终贯通的演化过程;并且裂纹导通后,工作面与邻近高压瓦斯区之间煤岩的透气系数显著增大,其大小可能是贯通前的数倍.上述结果验证了采动下煤岩突出灾变过程的应力场-损伤场-瓦斯渗流场耦合效应,为采取合理的卸压消突或瓦斯抽放措施提供了一定的理论依据.     

煤层巷道预排瓦斯带的流固耦合效应数值模拟

针对在研究本煤层瓦斯涌出规律时,没有准确方法确定煤层巷道预排瓦斯带宽度的问题,基于瓦斯渗流和煤岩变形理论,建立含瓦斯煤岩体瓦斯渗流方程和煤岩巷道变形场方程,确立了煤层巷道预排瓦斯带流固耦合数学模型,以沁水煤田综掘煤层巷道作为实例进行数值模拟计算,研究得出含瓦斯煤岩巷道损伤的时空演化规律.提出基于示踪原理的实测煤层巷道预排瓦斯带宽度的方法,实测考察与数值计算结果具有一致性.研究提出的方法能够解决煤矿工作面瓦斯涌出量预测精度问题.     

首采被保护层综放面的回采实践研究

本文以新集一矿131303首采被保护层工作面的回采实践为工程背景，分析了被保护层工作面回采时工作面矿压显现规律和支承压力分布规律；同时，针对131303工作面回采期间的瓦斯治理目标和综放工艺特点，采取了合理有效的局部瓦斯防治措施和自然发火防治措施，取得了宝贵的经验。首采被保护层工作面的成功开采以及围绕该面所取得的一系列研究成果，对相似条件下综放工作面开采具有重要的指导意义。     

大采深综放开采地表移动变形规律

为研究在大采深综放工作面开采条件下地表移动变形规律,以陈家沟煤矿八采区8512,8513综放工作面地表移动观测数据为基础,分析在大采深综放工作面条件下开采一个工作面与开采两个工作面后的地表移动变形规律。另外,运用概率积分法建立模型,根据观测数据进行反演模拟修正预计参数,得出在该条件下的概率积分预计参数,并总结充分采动条件下地表移动变形规律。结果表明:在大采深综放开采条件下,开采一个工作面时,地表属于极不充分采动,大采深极不充分采动地表移动变形一般较小,地表损害一般在Ⅰ级以内,开采后地表建筑物能够安全使用;开采两个工作面后,地表属非充分采动,地表水平移动范围较常规开采条件下范围要大,且水平移动范围一般比下沉范围大;预计在第四个工作面开采后地表达到充分采动。非充分采动条件下,下沉盆地呈非对称分布,最大下沉点不在采空区中心上方;在达到充分采动条件时,最大下沉值处于采空区中心上方,从盆地中心至边缘下沉值逐渐减小趋于0;拐点处的水平变形值与曲率值均为0.反演得出大采深综放工作面地表移动预计参数及地表移动角量参数,预计地表达到稳态时,地表最大下沉量为5 003 mm.此成果能够为该矿"三下开采"评价提供理论依据。     

采用工艺巷防止高瓦斯易自燃综放面上隅角瓦斯积聚的探讨

上隅角瓦斯积聚是采用综呆放顶煤技术开采高瓦斯易自燃煤层必须面对的难题。文章提出了利用工艺巷防止综放面上隅角瓦斯积聚的方法。并且,根据计算流体力学理论建立数学物理模型,模拟计算了综放工作面及采空区内空气、瓦斯流动的规律,有力地论证了该方法的可行性和有效性,为我国高瓦斯易自燃煤层综放工作面的瓦斯防治工作提供了新的思路。     

南庄煤矿综放工作面初采瓦斯涌出异常治理研究

南庄煤矿15#煤层采用综放开采,综放工作面在初期开采过程中,由于受上覆临近煤岩层瓦斯涌出以及综放面初采不放煤的影响,导致工作面初采期间瓦斯涌出异常。经过不断研究和探索,南庄煤矿采用初采高抽巷和钻孔抽放两类三种治理方式,经8816和8818等工作面应用,有效治理了工作面初采期间的瓦斯涌出异常,取得了良好的效果。     

综放开采顶煤瓦斯渗透性研究

综放开采由于采高的加大,导致采场前方顶煤中瓦斯渗透性与分层开采有较大的差异.针对目前综放开采瓦斯渗透性理论存在的问题,在有关研究的基础上,结合综放开采的实际,通过引入等效弹模、裂隙不均匀系数及有效应力对已有岩体渗透系数表达式进行修正,从而给出综放开采采场前方顶煤中瓦斯渗透系数的数学表达式,并给出现场计算实例.图1,参14.     

综放全厚开采20 m特厚中硬煤层数值模拟研究

针对酸刺沟煤矿6-1号煤层的具体条件,基于矿山压力对顶煤的压裂作用,运用数值模拟方法系统研究了综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的合理工作面长度和工艺参数。主要结论有:工作面前支承压力峰值随工作面推进距离增大而变化;工作面前支承压力峰值随工作面长度的增加而增大;顶煤破坏系数随工作面推进距离和工作面长度的增加而变化。考虑矿山压力对顶煤的压裂作用,20m特厚中硬煤层综放工作面的长度应大于300 m;建议综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的底层工作面应采用4.5 m的大采高;支架合力作用点位置和支架阻力对顶煤压裂和支护系统的稳定性起着十分重要的作用;给出了合理的开采工艺参数及其匹配。     

基于拉格朗日算法的综放采场矿压显现规律研究

着重分析了时间、工作面推进距离及上覆岩层压力对采空区冒落矸石物理力学特性的影响,运用数值模拟方法,系统研究了工作面长度对综放采场矿压显现和顶煤破碎的影响规律,为综放开采技术方案的确定提供了理论依据。     

深部综采面侧向支承压力监测研究

为了获得回采期间厚煤层综放工作面侧向支承压力分布情况,基于回采工作面矿山压力理论,通过在回采工作面轨道顺槽外侧煤体中布置钻孔应力计,对回采期间及顶板垮落后巷帮受力进行监测,进而摸清工作面侧向支承压力的分布规律,为工作面区段煤柱留设提供依据。     

近距离煤层顶层预采综采放顶煤试验

根据改造型支架低位放顶煤特点,提出了现场生产合理放煤方式选择的原则,在综放工作面进行一刀一放,、二刀一放、三刀一放和三刀二放,以及不同放煤工艺放煤试验的基础上,确定了放煤步距为1.2 m的双轮间隙放煤方式,这是近距离煤层预采顶层后,下层煤综放开采时最佳放煤方式,并在义马煤业集团常村煤矿进行了推广应用.     

综放无煤柱复合采场漏风示踪分析

针对综放无煤柱复合采场漏风形式的复杂性，在山东兖州东滩矿对综放工作面邻近通风系统进行压能测试，初步确定采场漏风源汇，用瞬态法释放SF6示踪气体，通过测试分析综放复合采场各漏风点的漏风风速和采场漏风量及其分布情况。     

古城矿采煤工组面冲击地压防治研究

以五年时间内先后发生过35次冲击地压的古城煤矿为研究背景,结合古城煤矿条带式综采放顶煤开采特点,对采煤工作面冲击地压显现规律进行科学总结,提出行之有效的防治措施,经生产实践验证,在强化科学监测监控手段的基础上,采取合理的防治措施是解决该矿采煤工作面冲击地压的有效手段.     

综放工作面生产系统可靠性及其最优控制

应用系统控制论的分析方法,在对综放工作面生产系统可靠性综合分析的基础上,建立了可靠性最优控制模型,为解决综放生产系统的维修控制提供了一种思想方法和理论依据。     

厚夹矸煤层综放开采岩层移动的相似模拟

针对综放开采技术在结构复杂煤层中应用效果不理想的情况,通过相似模拟实验研究结构复杂厚煤层综放开采时厚夹矸层、顶煤及顶板岩层的移动特征。结果表明：含厚夹矸层厚煤层顶煤冒放性较差,其位移显著增加的位置更接近于煤壁;顶煤破碎受夹矸层厚度的影响较大,夹矸层达到一定厚度,顶煤放出效果不理想,直至不能放出。开采模拟观测和实测数据分析结论基本一致。该研究为扩大放顶煤安全高效开采范围提供了参考。     

采动裂隙椭抛带内瓦斯运移理论基础

研究采动裂隙椭抛带的基本性质及其采空区瓦斯运移的规律,可以采取有效措施进行瓦斯治理。根据五阳煤矿7601综采工作面上覆岩层的特性与工作面在推进过程中的矿压显现特征,确定了采动裂隙带的高度、切眼上方椭抛带的高度、采动裂隙椭抛带内煤与岩碎胀系数,并计算出其渗透率。该研究为建立数值模拟的分析模型提供依据。