上保护层开采下伏煤岩力学特性及瓦斯抽采效果

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,模拟保护层开采过程,下伏煤岩应力及变形特征,得出了下伏煤岩应力随保护层开采变化规律及被保护层煤层变形呈现压缩、膨胀、膨胀减小到稳定的变化规律,并在现场进行了工业性试验,考察了保护层开采过程,被保护层变形及煤层透气性变化,理论分析与现场测定基本吻合,依据研究结论,优化了被保护层卸压瓦斯抽采设计,通过被保护煤层卸压瓦斯抽采,残余瓦斯含量降到了2.33 m3/t,残余瓦斯压力降为0.35 MPa,均低于煤层突出临界值;被保护范围内煤层瓦斯抽采率达到44.8%;被保护层的瓦斯含量得到有效降低,消除了突出危险性,确保了被保护层的安全开采。     

保护层开采过程中增透效果及卸压范围研究

基于保护层开采条件下煤层变形破坏特征,采用RFPA2D-flow数值模拟软件,对被保护煤层的应力分布特征、煤层透气性变化规律和煤层变形量进行了数值模拟分析;同时对潘三矿近水平煤层进行下保护层开采试验研究,考察了保护层开采保护边界范围的卸压增透效果.结果表明,保护层开采后,过渡卸压区内煤体膨胀率为1.85％,煤层透气性系数可增大到原来的70倍.结合瓦斯抽采可以使保护层在走向方向和倾斜方向的有效保护卸压角从原来的锐角扩展到90°,使被保护煤层的卸压范围得到扩大.     

下保护层开采上覆煤岩层卸压效果研究

以晋城矿区开采9~#煤层作为3~#煤层下保护层为工程背景,采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体具有分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙;煤层瓦斯参数测定指出被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%。     

开采上保护层下伏煤岩应力效应演化规律

为研究青龙煤矿上保护层开采过程中下伏煤岩层的应力效应演化规律,评价保护层开采效果,利用数值模拟的方法,研究了被保护层最大主应力沿走向分布状态,并对被保护层变形特性和瓦斯流量进行了现场考察,分析了保护层开采过程中被保护层的卸压规律。结果表明:上保护层开采过程中,被保护层最大主应力沿走向呈现"四带"分布特征,卸压带内应力最大释放率为43%;煤层相对膨胀变形率最高达到4.9‰;钻孔瓦斯流量最高为0.194 m3/min,提高28倍。煤层变形特性及瓦斯流动规律与数值模拟结果基本一致,卸压区域更加有利于瓦斯排放,合理布置钻孔可有效提高抽采效果。     

弱透气性煤层受岩石下保护层开采影响卸压增透效果研究

针对平煤股份十矿大埋深弱透气性煤层下保护层开采工程,采用岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,研究了被保护层变形规律、应力演化过程、卸压保护范围及瓦斯抽采效果。结果表明,随着保护层工作面的推进,其上覆煤岩体同时发生拉伸应力和剪应力破坏,被保护层大量的裂隙扩展发育,孔隙率大幅提高;随着保护层的开采,被保护层呈现出压缩和膨胀的变化规律,位于保护层采空区中部上方的被保护层变形最大,变形膨胀率最大,因此有利于煤层的卸压增透和瓦斯的抽放;岩石保护层开采后对被保护煤层沿倾斜方向预计保护范围卸压角为78°。工业试验显示:在己_15-16-24130岩石下保护层开采后,上覆己_15-16煤层变形膨胀率在0.62%~1.54%,己₁₇煤层变形膨胀率在1.71%~3.67%;在预计保护范围线位置测定的煤层最大综合残余瓦斯压力为0.42 MPa,最大残余瓦斯含量为4.210 7 m³/t。证明预计保护范围是可靠的,为平煤十矿下保护层开采区域瓦斯治理技术的推广应用提供了可靠的依据。     

双重保护层开采效果考察数值模拟研究

针对乌兰煤矿下伏双重保护层开采对上覆被保护层保护范围的划分难题,基于有限差分法,结合保护层顶底板煤岩层的物理力学参数和地质特征,采用FLAC3D软件模拟计算了下伏7#、8#煤层先行开采后其上覆的2~#、3~#突出煤层变形场的变化过程,得出保护层开采后被保护层顶底板位移量,进而计算出煤层的最大膨胀变形量大于煤层厚度3‰的临界点,确定出双重保护层开采后被保护层沿倾向和走向的保护范围。结果表明,7#、8#煤层双重保护层开采后其上覆被保护层2#和3#煤层沿倾向上下边界的卸压角分别为78°、57°和80°、77°,沿走向的卸压角分别为52°和61°。研究结果对乌兰煤矿今后进行下保护层开采效果考察设计工作以及安全开采2~#、3~#煤层具有重要的理论指导作用。     

保护层开采可行性分析及保护效果数值模拟研究

下保护层开采已成为解决突出煤层瓦斯问题的有效手段之一。针对山西某矿3号煤层瓦斯大问题,首先从理论上分析8号煤层做为保护层开采的可行性,其次,利用数值模拟软件,模拟保护层不同采高开采,即1.2m、2m和3m时,上覆岩层垂直应力、位移以及煤层的变形率和透气性变化情况,模拟结果表明,被保护层煤体变形率和透气性都有大幅度变化,保护效果明显,为该矿进一步实施保护层开采和瓦斯抽采提供基础数据。     

渝阳煤矿开采下保护层保护效果考察

通过向被保护层倾斜、走向方向施工考察钻孔,采用BC-Ⅰ型煤层顶底板变形测定仪测定被保护层顶底板位移量;采用被动式测压法测定被保护层受保护前后瓦斯压力;采用DGC直接测定煤层瓦斯含量仪器测定被保护煤层的原始瓦斯含量及残余瓦斯含量,确定了渝阳煤矿下保护层M_(11)煤层开采后,对应M_8煤层被保护层走向方向卸压保护角为95°,倾斜方向卸压保护角为90°,保护区域内的保护效果有效。     

下保护层钻采上覆煤层变化的数值分析

 为了实现突出煤层的安全高效开采,研究极薄煤层保护层开采逐渐成为我国防治煤与瓦斯突出重要的的研究课题。本文以郑煤集团崔庙煤矿11011工作面地质条件为依据,采用数值模拟的研究方法对钻采下保护层过程中上覆二1煤层的应力变化规律、下沉移动规律和膨胀变形量变化规律进行研究。研究表明：随着保护层工作面的推进,被保护煤层变形呈现压缩、快速膨胀、膨胀变形减小到稳定的变化规律;保护范围内某点膨胀量变化的几何特征为“S”型;数值分析结果和现场试验结果基本吻合。     

受采动影响的近水平被保护层保护效果考察研究

为研究近水平保护层开采后被保护层的变形规律,采用数值分析方法模拟了保护层开采过程中上覆煤层的应力、位移变化情况,获得了保护层开采后上覆煤层的裂隙发育高度,及保护层开采范围内煤层的卸压膨胀变形量为8.16‰。利用煤层顶底板变形测定仪井下实测了保护层开采过程中被保护煤层的形变量,保护范围内被保护煤层工作面的走向方向、倾斜下方及倾斜上方变形量均大于3‰,保护层卸压充分,保护效果显著。     

下保护层开采卸压效应研究

为了研究高变质煤保护层开采对被保护层的卸压效应,针对煤层煤与瓦斯突出问题,基于保护层开采理论和数值模拟方法,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,研究了高变质保护层开采过程中被保护层的应力和应变情况,得出下保护层开采后高变质煤被保护层应力分布呈现出了“W”形的分布特性,垂直方向煤厚变形量分布呈现出了“M”形的分布规律。之后经过现场实测,被保护层残余瓦斯含量和残余瓦斯压力最大值分别降低到临界值8 m~3/t和0.74 MPa以下。结果表明:经过下保护层开采,被保护层得到充分卸压,能有效消除其突出危险性,实现了区域防突的目的。研究结果可为矿井实现安全、高效开采,预防煤与瓦斯突出提供一定的参考和借鉴依据。     

远距离下保护层开采的保护效果数值分析

 摘 要：开采保护层是预防煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性防突措施。针对向阳煤矿远距离下保护层开采问题,理论分析了远距离下保护层开采的可行性及科学性;运用计算机数值模拟的方法,模拟远距离下保护层开采过程中被保护层的应力分布规律和膨胀变形程度,分析层间距与岩层岩性对开采保护层保护效果的影响,得出远距离下保护层开采对被保护层的保护效果。计算分析认为：开采保护层一1煤层对被保护层二1煤层起到了一定的保护效果,结合保护层开采和瓦斯预抽采可以实现有效消突。     

上保护层开采区域防突措施效果考察分析

为了有效考察区域防突措施效果,通过实测被保护煤层瓦斯压力、相对变形量、瓦斯流量及透气性变化等参数,分析了上保护层开采的有效性。结果表明,实施保护层开采后,被保护层煤层瓦斯压力已达到《防治煤与瓦斯突出规定》要求的安全开采范围,煤层的膨胀变形量达到13.67×10~(-3),透气性增加到20.43m~2/(MPa~2·d),钻孔瓦斯流量增大到0.98m~3/min,上保护层开采的防突效果明显,确保了突出煤层安全生产。     

谢桥煤矿上保护层开采保护范围研究

谢桥煤矿B6煤层的开采对B4煤层进行卸压保护,利用数值模拟软件,根据膨胀变形量确定被保护层保护范围,模拟出走向卸压角分别为78.5°和77.6°。倾向卸压角分别为78°和侧80°,得到B4煤层的卸压保护范围。根据模拟得出的卸压角和B6煤层工程实践,设计煤层变形考察孔和测压考察孔,现场测定被保护煤层的变形量、瓦斯压力,研究其在保护层的开采过程中的变化规律,得到准确的卸压保护范围,保证卸压瓦斯抽采的有效性。     

煤矿上保护层下向穿层钻孔抽采瓦斯技术研究

改进钻孔成孔与封孔工艺,可以提高被保护层卸压瓦斯抽采效果。下峪口煤矿试验区2~#煤层与被保护3~#煤层间距较小,通过上保护层2~#煤层沿空留巷下向穿层钻孔抽采3~#煤层卸压瓦斯,提高了被保护层3~#煤层的透气性,进一步扩大瓦斯抽采的保护范围。总结形成了沿空留巷下向穿层钻孔封孔工艺及抽采钻孔优化布置等技术,为矿井保护层开采提供了技术支撑。     

深井远距离上保护层开采卸压效果研究

基于保护层开采条件下煤层膨胀变形特征,运用FLAC3D5.0对朱集西矿远距离上保护层开采采条件下,被保护层的应力变化及膨胀变形量进行了分析;同时对被保护层瓦斯抽采流量进行了现场考察。结果表明,保护层开采过后被保护层最大膨胀率达2.2‰,保护层工作面推进40~80 m范围内,被保护层单孔瓦斯抽采流量由0.05 m~3/min增加至0.35 m~3/min,煤层透气性显著增加,对被保护层煤层有一定卸压影响,在卸压影响区内结合钻孔卸压瓦斯能够减低或消除被保护层的突出危险性。     

远距离极薄煤层下保护层开采防突效果研究

为保证远距离极薄下保护层与其围岩一起开采的防突效果,降低过量开采煤层围岩产生的防突费用,以中泰公司为例,通过分析开采远距离极薄下保护层一8煤层对二1煤层保护效果的影响因素,计算出一8煤层不同采高下二1煤层在"上三带"的位置;运用RFPA2D模拟下保护层采高为0.5、1.0、1.5 m时二1煤层的变形情况。综合理论分析和模拟结果,确定保护层开采高度为1 m时,二1煤层透气性系数增大106倍,最大膨胀变形量达0.613%。现场试验表明,一8煤层工作面采高为1 m时,二1煤层被保护范围内本煤层瓦斯抽采量达到14 m~3/min,煤层最大残存瓦斯含量仅为1.83 m~3/t,被保护层取得了良好的区域防突效果。     

金佳矿下保护层开采保护范围考察技术方案研究

 突出矿井首次开采保护层作为区域防突措施时,须对保护范围进行实际考察,为被保护层工作面的合理布置、简化防突措施、安全生产提供科学依据。以金佳矿中煤组下保护层开采为实例,根据金佳矿下保护层工作面及上部巷道布置、卸压瓦斯抽采方式等因素,提出了以煤层瓦斯压力和煤层应力两个指标来考察保护范围的方案。由于受围岩破碎、煤层顶底板泥岩及施工地点瓦斯超限的影响,导致煤层应力和瓦斯压力钻孔无法施工。最终煤层应力的考察结合中煤组煤岩层的力学性质,采用数值模拟进行。煤层瓦斯压力的考察结合矿井下一步的采掘计划,在下保护工作面回采结束,被保护层工作面111811巷道形成后,利用111811工作面的巷道施工瓦斯解析钻孔进行。通过比较直接法和间接法测定的煤层瓦斯压力值,分析得出采用瓦斯解析钻孔来考察保护范围的方案有效、可取,且数值模拟煤层应力释放率达10%以上的区域也在考察得出的保护范围内。     

近水平煤层下保护层保护范围的数值模拟

以淮南潘三矿近水平煤层下保护层开采工程为研究对象,基于瓦斯渗流、煤岩体变形的基本理论和有限元计算方法,通过模拟下保护层开采后被保护层的应力场和变形场的发展过程,确定了随着保护层工作面的推进,被保护层的应力变形和膨胀变形规律;根据应力卸压保护准则和煤体变形准则,提出了合理保护边界划定依据。研究表明,在结合地面钻井抽采的情况下,近水平煤层下保护层开采后,被保护层的理论保护范围存在扩界空间,可扩大到与下保护层等长等宽。现场试验与数值模拟结果基本吻合。     

远距离下保护层开采对上覆煤岩层卸压效果的影响

为探究晋城矿区下保护层开采对上覆岩层卸压效果,综合运用数值模拟和现场实测等手段,并以该矿区开采9号煤层作为3号煤层下保护层为工程背景开展研究。采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,通过钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙。煤层瓦斯参数测定发现,被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%,表明开采9号煤层作为保护层对上覆3号煤层卸压消突效果显著。