急倾斜煤层冲击地压防治的可行性研究

针对京煤集团木城润矿大台井地质条件与煤的赋存状况，通过相似模拟实验和数值模拟方法，讨论急倾斜煤层开采解放层的可行性。通过观测相似模拟实验中的煤岩失稳过程，定性地了解冲击地压的发生规律，裂隙带发生、发展过程和解放范围。采用反映煤岩等脆性材料破坏特征的五参数Wilianm-Warnke强度准则破坏模型，利用有限单元法单元“处死”的功能真实模拟开挖过程，进行急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压的数值模拟研究，作为定量分析依据。为急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压制定较为合理的方案、安全技术措施等提供重要的科学依据和理论指导作用。     

急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压数值模拟

采用反煤央等脆性材料破坏特征的五参数Wilianm-Warnke强度准则破坏模型,利用有限单元单元“处死”的功能真实模拟开挖过程,进行急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压的数值模拟研究,揭示了急倾斜煤层开采解放层的煤岩层应力场、变形场等物理量的变化规律和解放范围以及解放程度,为急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压制定较为合理的方案、安全技术措施等提供重要的依据和指导作用。     

冲击地压工作面爆破卸压效果的数值模拟

随着煤矿开采深度增加，综放开采回采巷道易发生冲击地压危害。研究综放工作面回采巷道冲击地压发生机理，结合工程实例，运用FLAC^3D软件模拟综放面回采。分析了采用卸压措施前后煤层顶底板及两帮煤体移动变化规律、深部煤岩体受栽及变形破坏规律、煤层应力变化及转移规律。研究结果对防治冲击地压有一定参考价值。     

钻孔卸压防治巷道冲击地压的数值模拟

基于ADINA有限元分析软件,对某矿巷道冲击地压应力集中区钻孔卸压效果进行了数值模拟研究;根据实际开采条件建立了ADINA有限元模型,通过模拟3,5,8 m不同钻孔深度,得到了巷道垂向应力图,分析了不同钻孔深度的卸压效果.数值模拟结果表明:在3种钻孔深度的对比下,钻孔深度越深,卸压效果越明显.冲击地压应力集中区钻孔卸压数值模拟对工程应用具有一定指导意义.     

急倾斜综放开采冲击地压防治技术研究

急倾斜煤层开采,冲击地压动力灾害严重,通过煤样测定与地质因素分析,得出王家山煤矿冲击地压的发生原因是煤体物理性质、埋深、顶底板岩性与地质构造综合作用的结果。基于冲击地压开采范围的应力集中现象,结合监测预警、定向解危及高强度支护控制,提出了矿井冲击地压的防治技术,可为类似矿井的安全生产提供了借鉴。     

钻屑法预测冲击地压的数值模拟研究

RFPA软件可实现对岩石破坏全过程的应力、应变的连续模拟显示,可对比分析不同位置煤岩的应力、位移特征。本文以耿村煤矿的具体地质条件为原形,通过RFPA数值模拟,研究向煤体打钻屑孔过程中应力和位移等变化规律,以预测冲击地压的危险性。     

中厚倾斜煤层残留煤的复采数值模拟

采用FLAC3D模拟了在大变形模式下,开采倾角25°下分层煤对上覆岩层应力状态、变形、位移等参数的影响规律。模拟结果表明:同一工作面上,复采比初采顶板下沉量和底板鼓起量大2～3倍;从初采到复采完毕后采空区上覆围岩会形成"回"字型不均匀沉降;通过抽样选取的25°复采现场支架反馈值与模拟顶板压力值进行对比分析,吻合性较好,且采空区顶板中部比两侧所受压力大,压力沿走向变化趋势与位移变化趋势相同。     

复合厚煤层孤岛工作面冲击地压的数值模拟

复合厚煤层发生冲击地压动力灾害事故,严重地影响矿山的安全生产。以南屯煤矿两边采空的9303复合厚煤层孤岛工作面为工程背景,利用Flac数值模拟软件,研究同一开采条件下,单一硬煤、软煤及复合厚煤层孤岛工作面回采过程中的采场压力分布规律,并进行对照模拟。结果表明:复合煤层支撑应力峰值小于单一硬煤和单一软媒。复合厚煤层工作面回采见方阶段时,产生明显的集中应力,易出现动力灾害事故。该研究成果在南屯煤矿实际开采中得到应用。     

钻孔冲击试验的数值模拟

通过对钻孔冲击试验方法的介绍,以及对钻孔冲击试验结果的分析,证明存在一个临界压力,可作为发生冲击地压的应力条件的判据.用RFPA软件对煤样钻孔冲击进行了数值模拟研究,验证了钻孔冲击试验得出的临界压力.随着施加在煤样上的载荷增加,钻孔冲击次数显著增多,冲击强度增大.在临界压力附近,钻孔冲击前后的应力降及声发射急剧增加.     

高压水射流割缝防治冲击地压的数值模拟

冲击地压是采矿业中突发性、瞬息难以预见的灾害,它的发生常常会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,研究便捷、可靠的防治方法,成为防冲减灾工作中的重要课题之一。传统的防治方法各有不足,将高压水射流割缝技术引用到防治冲击地压当中来,实现了本层煤的解放。基于ANSYS有限元软件建立高压水射流防治冲击地压的有限元模型,并对割缝后各部分的应力变化进行了数值模拟。结果表明,高压水射流割缝技术不但能够实现煤层卸压,而且卸压效果较好,具有很好的发展前景。     

不同轴向应力下瞬态卸载诱发岩爆破坏数值模拟

运用RFPA2D进行岩石试样瞬态卸掉围压数值试验研究,旨在探讨在不同地应力条件下隧道、洞室等实际工程开挖时诱发的岩爆过程和机理.首先进行单轴加载数值试验,然后进行同围压不同轴向应力下瞬时卸载围压诱发岩爆数值试验.结果表明:单轴加载时试样集中某狭窄带破坏,有少量微震事件;瞬态卸载却集中自由面附近较大面积损伤,卸载前几乎没...     

岩爆模拟材料研制及模拟试验分析

根据岩爆模拟试验的要求,进行了相似材料的配合比试验,筛选出适合作为岩爆模型的相似材料,进一步制作含孔模型试样,进行了不同加载比,不同开孔方式,不同几何特性的模型试验,探讨了岩爆发生机制,得到 一些规律性的结果。     

圆柱形煤自然发火实验台的数值模拟研究

XK型煤低温自然发火实验台能够较好地模拟实际条件下煤体的自燃过程，但由于受模拟实验用煤量大、周期较长、费用较高等条件的限制，不可能对各种不同条件下的煤样自燃过程进行多次实验模拟。为此，本文根据圆柱形实验台结构特点和煤样自燃特点，建立圆柱形实验台煤样自燃过程二维数学模型；然后，应用有限差分法对自然发火模型进行数值计算。最后，以兖州东滩矿煤样自然发火实验为基础，对圆柱形煤样自燃过程进行数值模拟，其结果与实验基本一致。     

房山矿无冲击倾向煤层冲击地压的成因分析

针对北京矿务局大安山矿房山采用四槽煤发生冲击地压的特殊性进行了分析,指明了该煤层发生冲击地压的主原因是其特殊的地质特点和应力特点。并得出房山矿煤层是属于无冲击倾向的软弱煤层,而冲击地压发生是由于层间滑动失稳破坏引起。     

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。     

高位顺层钻孔瓦斯抽放数值模拟

针对八连城煤矿19号煤层62.1%~71.6%的瓦斯来源于采空区的问题,提出高位顺层钻孔抽放采空区瓦斯的治理方案.基于关键层理论和"O"形圈理论,分析了采空区上覆岩层裂隙形态,对瓦斯在其中的运移规律进行了研究,认为在上覆岩层采动裂隙中瓦斯流动符合达西定律.利用商业软件COMSOL-Multiphysics对瓦斯抽放进行了数值模拟,直观展示了瓦斯抽采时的瓦斯分布状态.模拟结果表明瓦斯抽放有效降低了瓦斯压力,给现场瓦斯抽放提供了理论依据,具有重要的实践意义.     

水对大理岩岩爆影响的模拟实验研究

通过双向加载模拟了大理岩含水与干燥情况下的岩爆,记录了声发射特性。分析了含水和干燥情况下岩爆现象、声发射特性及其原因。提出水对防治岩爆的积极作用和声发射预测岩爆的可行性。     

岩爆形成机理研究

岩爆是高地应力区地下工程洞室开挖施工中常见的一类动力失稳地质灾害现象。作者根据川藏公路二郎山隧道和雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞勘探中的岩爆实例调研,详细地描述了岩爆破坏的几何形态特征,并通过岩爆岩石断口扫描电镜分析和岩爆岩石力学测试等研究,总结出岩爆形成的力学机制主要有压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折（溃屈）等3种基本类型。     

湍流粉煤燃烧和稳定性的数值模拟

对炉内粉煤两相湍流燃烧过程作了数值模拟，计算结果与实验数据较为吻合．同时，用气相燃烧的火焰稳定性模型对煤粉燃烧的火焰稳定性作了初步分析，并与实验结果进行了比较