综采工作面覆岩下沉量三维表达及采空区孔隙率分布计算

以赵庄煤矿3号煤层的3304工作面为研究对象,运用UDEC模拟方法,对采动覆岩移动变形破坏情况及采空区的孔隙率的分布进行研究。结果表明:岩层的下沉形态类似于"簸箕"状分布,得到了采空区孔隙率分布的定量计算表达式及孔隙率分布情况,随着高度的增加,冒落破碎岩体的孔隙率逐渐减小。     

区段煤柱宽度对采煤工作面冲击危险性的影响研究

通过研究不同宽度区段煤柱的支承压力和弹性应变能密度的分布规律,发现当煤柱宽度10 m时,随着宽度的增加,侧向支承压力峰值逐渐增大;当宽度10 m时,煤柱中侧向支承压力峰值开始逐渐降低,并且煤柱中的应力峰值由小变大,然后再变小,其支承压力分布曲线由"拱形"向"马鞍形"过渡。当煤柱宽度为5 m时,煤柱中剩余弹性应变能最小,发生冲击危险的可能性最小。     

落锤冲击破碎下矿石碎屑分布特征实验研究

为了研究矿石冲击破碎后的块度分布情况,利用落锤冲击实验装置,对磁铁矿石试件进行不同冲击高度的破碎实验。通过定义碎屑形态特征、引入分形理论,系统地研究了碎屑的尺寸特征、分形维数等变化规律。研究表明,随着输入能的提高,相同宽厚比的碎屑累积数量与累积质量减少,长宽比则反之;相同长厚比的碎屑数量逐渐降低;长板状碎屑逐渐减少,片状碎屑逐渐增加,碎屑以长板状、柱状与板状居多;由"质量-频率法"与"特征尺度法"所求得的分形维数均逐渐增大。经比较得出,在"特征尺度法"中以碎屑的最大宽度作为特征尺度计算分维值最准确。     

上下行通风对东峡矿大倾角采空区自燃危险区域的影响

以东峡煤矿37220-1大倾角采空区为研究对象,聚焦采空区自燃"三带"划分问题,运用GAMBIT和FLUENT这2种软件,建立了数值模拟模型,对上下行通风条件下采空区氧气浓度分布进行了模拟研究,并根据模拟结果绘制出不同高度条件下采空区自燃"三带"分布情况。模拟结果显示:大倾角采空区自燃"三带"在分布上呈三维立体状态;采用上行通风时,采空区氧化带宽度较下行通风时大;随着距底板高度的增大,采空区氧化带范围以下顺槽尾部为圆心逐渐缩小。     

平山湖勘查区主采煤层煤质特征及其变化规律研究

根据平山湖勘查区可采煤层煤样的煤岩、工业分析、全硫分及发热量分析数据,评价了平山湖勘查区主采煤层的煤岩煤质特征,在此基础上重点研究了煤中灰分、硫分及挥发分变化规律。研究表明,平山湖勘查区煤具有中灰分、低硫分、高挥发分、中发热量等特征。纵向上原煤灰分自下而上逐渐增大,全硫分变化不明显,挥发分逐渐增大;平面上灰分具有呈"中间高,四周低"的分布特点,硫分分布则正好相反。     

沿空掘巷底板渐次破坏机理数值模拟研究

围绕采动影响时沿空掘巷底板破坏剧烈的问题,采用理论分析和数值模拟等方法,研究了不同阶段沿空掘巷底板的应力分布特征及渐次破坏机理。结果表明:巷道掘进后,采空区边缘煤体中"给定载荷"和"给定变形"共同作用使得底板位移及应力分布偏向实体侧;本工作面回采时,巷道两帮应力的非对称分布情况加剧,底板形成层状分布的双滑移场,位移及应力分布逐渐趋于偏向煤柱侧,滑移场的变化加剧了底鼓发生。     

煤层倾角对区段煤柱应力分布特征影响研究

针对娘姆特矿煤层倾角变化很大的具体赋存条件,采用理论分析和数值模拟研究了煤层倾角分别为0、30°、45°、60°时区段煤柱应力和破坏区的分布特征。研究表明:随着煤层倾角增加,区段煤柱的垂直应力值先增加后减小,应力分布逐渐由对称分布变为非对称分布,位于上区段运输巷顶板和下区段回风巷底板位置的应力影响范围逐渐增加;水平应力值线性增加,应力分布逐渐偏向下区段回风巷,并且煤柱水平应力的影响范围逐渐减小;煤柱塑性破坏区面积先增大后减小,当煤层倾角为30°时塑性破坏区分布面积达到最大。     

急倾斜煤层开采应力及裂隙演化规律研究

在急倾斜煤层的开采过程中,应力集中和裂隙发育威胁着工作面的安全生产。借助FLAC~(3D)三维数值软件对乌东煤矿进行了急倾斜煤层开采数值模拟,对煤岩体及顶板应力及裂隙演化规律进行了研究。结果发现:煤岩体垂直应力会沿着走向呈现明显"横三区"分布,但回采巷道顶、底部垂直应力分布规律恰好相反;顶板的应力集中程度会随距离煤层的垂直距离的增大而逐渐降低;工作面顶板破坏前期以剪切破坏为主,逐渐发展为拉伸破坏,最终导致顶板垮落。上述研究对回采巷道下部的卸压区域的瓦斯抽采工作具有一定的理论指导意义。     

综采工作面覆岩应力分布及运移规律分析

分析了综采工作面覆岩应力分布及运移规律，主要研究了不同工作面推进距离下上部覆岩的应力分布及上覆岩层运移规律。研究得出:随着工作面推进，产生的集中应力逐渐向煤层底板和前方扩展，支承压力的峰值点位置先增加后逐渐稳定，工作面上覆岩层逐渐垮落，垂直位移和水平位移逐渐增加，上覆岩层围岩运动的影响范围也逐渐增大。     

孤岛煤柱条件下冲击危险工作面终采线位置优化设计

针对姚桥煤矿采区下山孤岛保护煤柱,工作面回采末期微震释放总能量、频次持续上升,现场冲击危险性增强的现象;基于理论分析和数值模拟分析了孤岛煤柱区应力分布形态及工作面开采前后煤柱区应力分布特征;结合工作面开采条件,优化了工作面终采线位置。研究表明:工作面回采前采区孤岛煤柱应力分布特征呈"马鞍形"分布,当工作面走向开采尺度大于920m时,煤柱区支承应力曲线由"马鞍型"逐渐向"单峰型"过渡,煤柱区应力集中系数从2.20升高到2.56。现场实践表明:工作面走向实际回采尺度900 m,比原设计停采线提前30 m停止回采,该工作面区段保护煤柱宽度由175 m增加至205 m,煤柱区应力呈"马鞍形"分布,有效保障了工作面安全生产,降低了采区保护煤柱区应力集中度,为后续工作面开采创造了有利条件。