近距离煤层上行开采的采动系数及巷道位置研究

以象山煤矿17 m近距离煤层上行开采为背景,采用物理相似模拟、数值计算和理论分析,揭示了5#煤层21503工作面开采后的覆岩垮落规律,得出上部3#煤层位于5#煤层顶板强裂隙带顶界之上,可以进行上行开采。研究揭示了21503工作面采空区倾向岩层破断角为60°,在3#煤层位置形成向采空区内18 m的悬伸段,与该段相邻存在宽度约为15 m的倾斜离层带,3#煤层工作面巷道布置应该避开倾斜离层带。结合数值模拟,确定3#煤层上行开采巷道应内错10 m布置于悬伸段,该处围岩应力较低,煤层及顶底板完整性较好,是布置巷道的理想位置。最后,基于国外上行开采经验公式,提出了上行开采的采动系数计算公式。     

上行开采条件下多煤层开采覆岩破坏规律研究

为了定量研究上行开采条件下单一煤层和多煤层开采的覆岩破坏规律,利用FLAC3D数值模拟软件,分别对麦垛山煤矿仅开采6煤和先开采6煤后开采2煤两种情况下覆岩破坏规律进行了研究,结果表明:仅开采6煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下491.02 m,导水裂缝带发育高度为51.70 m,地表下沉值为94.00 mm;先开采6煤后开采2煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下380.00 m,6煤导水裂缝带发育高度为59.00 m,地表下沉值为375.00 mm。上行开采对于下部煤层6煤导水裂缝带发育高度影响不大,由于上部煤层2煤导水裂缝带的发育,导致弯曲下沉带范围缩小,地表下沉值由于上部煤层2煤的开采而显著增大。     

海天煤业3~#煤层蹬空开采可行性研究

针对海天煤业3#煤部分区域存在蹬空开采问题,首先采用了"三带"判别法、围岩平衡法等理论方法论证了3#煤蹬空开采可行性。又通过钻孔分段注水、钻孔窥视等现场实测方法以及FLAC3D数值模拟手段研究了下覆煤层开采后3#煤层及覆岩变形演化特征。综合理论分析、现场实测及数值模拟结果得出了在下覆煤层开采结束后,3#煤层及其顶板岩层并未发生剧烈程度的破坏,只是出现煤岩体的内部损伤,未出现影响3#煤正常开采的台阶下沉。实测冒落带高度距9#煤顶板2~4m,裂隙带高度距9#煤顶板19~27m,均小于理论计算最大值,3#煤处于9#及15#煤的弯曲下沉带内,最终得出3#煤蹬空开采可行。     

开滦东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性分析

针对东欢坨矿北二采区上行开采5煤层可行性进行研究。在分析北二采区5煤层上行开采影响因素的基础上,采用"三带法"、"比值法"进行了初步的经验方法判别。建立工作面开采数值模型预测回采下部8煤层与上行开采5煤层后顶板裂缝带波及范围。经验判别得出5煤层位于8煤层垮落带之上,采动影响系数大于经验临界值7.5,上行开采5煤层可行。数值模拟了采动影响下围岩的扩容区,以体积应变大于等于0.025的等值线密集区视为导水裂隙区,得到8煤层回采顶板导水裂缝带最大高度为53m,上行开采5煤层后顶板导水裂缝带最大高度向上增长0.4m。下部8煤层开采将5煤层顶板改造为极软弱顶板,导致其裂缝带发育高度偏小,利于上行开采。     

三台界矿区导水裂隙带发育高度预计与数值模拟

以榆阳区三台界煤矿3#煤层为例,采用理论计算和数值模拟实验2种方法对该煤层导水裂隙带发育规律及最大高度进行研究。结果表明:第一,理论公式计算值和数值模拟实验结果都反映了该矿3#煤层开采产生的导水裂隙带不会对矿区主要含水层产生影响,体现了良好的一致性;第二,数值模拟结果与《三下一上规程》理论计算结果更为接近,说明导水裂隙带最大高度为60 m左右更为可靠。     

浅埋煤层重复采动下覆岩运动及裂隙演化规律分析

为了更深入的解析浅埋煤层在重复采动下的覆岩运动规律,通过使用UDEC数值模拟方法,对山西某煤矿1#、2#煤层进行模拟开采,最终得出浅埋煤层重复采动下覆岩运动及裂隙演化规律,并通过二维物理相似模拟实验来验证,结果表明:1#煤层开采后,工作面初次来压步距为30 m,大约每开挖10 m形成一次周期来压,周期来压步距约为10 ...     

煤矿开采岩层移动的相似模拟实验及数值分析

采用相似模型和数值分析,对倾斜煤层的开采沉陷及地表移动进行了探讨。根据相似原理进行了相似模拟实验研究;采用2D-σ有限元计算程序对岩层移动及开采沉陷进行了数值分析。得到了倾斜煤层在倾向方向上移动盆地对地表的影响范围、最大下沉点位置,地表下沉曲线,以及该煤矿的下沉系数、水平移动系数、最大下沉量,所得结果对矿井的延深设计及灾害预测具有实际的指导意义。     

南山煤矿近距离煤层群上行开采可行性研究

以南山煤矿地质与开采技术条件为工程背景,基于比值判别法和"三带"判别法,结合UDEC数值模拟方法,分析了南山煤矿6#、10#煤层联合开采对上覆3#、5#煤层结构的影响。结果表明,6#、10#煤层联合开采对3#、5#煤层的采动影响倍数分别为12.4~16.2、7.6~10.2;覆岩中L1石灰岩、L5石灰岩、K2石灰岩与K3粗砂岩有效控制了6#、10#煤层采动影响,抑制了裂隙发育;3#、5#煤层均位于6#、10#煤层采动裂隙带上方,结构连续性好,可直接进行上行开采。     

浅埋近距离煤层群上行开采数值分析

运用相似材料模拟实验及数值模拟计算对浅埋近距离煤层群上行开采可行性进行分析.对下位煤层开采后覆岩运动与结构发育的分带规律、上位煤层所处状态的观测结果表明:下位煤层在受上位煤层的采动影响下,虽然有明显的弯曲下沉,但其整体连续性保持完好,可以上行开采。现场实测与分析结果吻合。     

平四矿近距煤层上行开采研究

在对煤层赋存条件进行分析的基础上,根据平四矿己16煤层的采动覆岩裂隙发育规律,阐释了近距煤层上行开采机理,分析了上行开采可行性的判别准则．采用数值计算软件UDEC,分别建立了煤层开采走向和倾向模型,计算并分析了己16煤开挖后不同层位覆岩的变形状况及其影响范围．模拟结果表明,先采己16煤后,己15煤的倾斜值即其台阶下沉量比较小,未超过煤厚之半（750mm）,除工作面两端头对应区域外,煤层表现的很连续．同时表明,下煤层的开采对上煤层的破坏程度在走向方向上比在倾斜方向上大．模拟结果与工程实践情况相符,并经两工作面应用,证明上行开采是可行的,并采用国产设备成功解决了上煤层的薄煤层综合机械化开采．     

平四矿近距煤层上行开采研究

在对煤层赋存条件进行分析的基础上,根据平四矿己16煤层的采动覆岩裂隙发育规律,阐释了近距煤层上行开采机理,分析了上行开采可行性的判别准则.采用数值计算软件UDEC,分别建立了煤层开采走向和倾向模型,计算并分析了己16煤开挖后不同层位覆岩的变形状况及其影响范围.模拟结果表明,先采己16煤后,已16煤的倾斜值即其台阶下沉量比较小,未超过煤厚之半(750 mm),除工作面两端头对应区域外,煤层表现的很连续.同时表明,下煤层的开采对上煤层的破坏程度在走向方向上比在倾斜方向上大.模拟结果与工程实践情况相符,并经两工作面应用,证明上行开采是可行的,并采用国产设备成功解决了上煤层的薄煤层综合机械化开采.     

平四矿近距煤层上行开采研究

在对煤层赋存条件进行分析的基础上，根据平四矿己。。煤层的采动覆岩裂隙发育规律，阐释了近距煤层上行开采机理，分析了上行开采可行性的判别准则．采用数值计算软件UDEC，分别建立了煤层开采走向和倾向模型，计算并分析了己16煤开挖后不同层位覆岩的变形状况及其影响范围．模拟结果表明，先采己16煤后，己15煤的倾斜值即其台阶下沉量比较小，未超过煤厚之半（750mm），除工作面两端头对应区域外，煤层表现的很连续．同时表明，下煤层的开采对上煤层的破坏程度在走向方向上比在倾斜方向上大．模拟结果与工程实践情况相符，并经两工作面应用，证明上行开采是可行的，并采用国产设备成功解决了上煤层的薄煤层综合机械化开采．     

赵各庄矿深埋厚煤层群上行开采数值模拟研究

 摘要：赵各庄矿12#煤层为主采煤层,厚度较大,上覆9#煤为高瓦斯突出煤层且顶板不易管理,因此,决定先采12#煤层,利用上行开采的方式对上覆岩层产生一定的卸压作用后再采9#煤层,又能满足煤矿获得最大经济效益的要求。12#煤层厚达11m,但两煤层平均间距仅为38m,一次采全厚可能会对9#煤层造成严重破坏。本论文根据赵各庄矿地质条件,利用UDEC软件自身产生离散元大变形的特点建立模型,通过模拟开挖12#煤层不同上分层高度,分析研究9#煤层的破坏情况,并对照上行开采的理论解,设计12#煤层上行开采的首采高度。关键词：厚煤层群;上行开采;UDEC软件;数值模拟     

老采空区上方拟建高层建筑物稳定性评估

针对老采空区建设高层建筑物稳定性差的难题,利用理论分析和数值模拟对老采空区拟建高层建筑物稳定性进行评估,得出9#煤层垮落带最大高度为12.4m,导水裂缝带高度为54.4m。10-2#煤层垮落带最大高度为9.2m,导水裂缝带高度为35m。高层建筑物建成后会造成9#煤层采空区二次活化,10-2#煤层采空区也会受到叠加活化效应的影响;待建立18F高层建筑物后,地表发生二次沉降,地基下沉最大值为56.5mm;9#煤层、10-2#煤层采空区注浆充填后,地表沉降减小至6.58mm左右,表明采用地面预注浆工艺能够保证18F高层建筑物的稳定。     

范各庄矿近距离煤层上行开采矿压显现规律与可行性研究

以开滦集团范各庄煤矿近距离煤层的上行开采为背景,综合运用数值模拟、经验类比、概率积分等方法,研究5号煤层和7号煤层上行开采过程中矿压显现和岩层移动规律,分析了近距离煤层间相互影响作用,并对上行开采的可行性进行了评估。研究表明:7号煤层开采过程中,采空区上方出现应力卸压区,顶板下沉量不断增大形成顶板下沉区,5号煤层受7号煤层采动影响下沉3.1m;与7号煤层开采相比,5号煤层开采过程中顶板应力卸压区范围和顶板下沉量都有所增加,且7号煤层采空区边界应力集中出现向5号煤层采空区边界转移的现象;上层煤层处于下层煤层垮落带上方15m以外,处于导水裂隙带的上位岩层平衡区域,具备上行开采的条件。在研究结果的基础上给出5号煤层2551N工作面合理的布置方案,具有一定的理论意义和工程价值。     

某石膏矿地下开采诱发的地表沉降分析

某石膏矿采用竖井开拓、房柱法开采,开采区段内形成大面积采空区,部分采空区已发生塌陷。为科学规划井下开采和保障矿山安全生产,采用理论分析与数值模拟计算方法,得出矿山地下开采诱发的“三带”高度为179.42 m,地表沉降最大值理论计算为1.43 m,数值模拟所得地表最大位移为1.36 m,出现在10#和14#盘区所对应的地表位置。矿山1#,3#,4#和5#,10#和14#盘区所对应地面已塌陷区内实测最大塌陷深度分别为1.74,1.72,1.78和1.79 m,均大于理论计算值和数值模拟值,得出上述盘区所对应的采空区上覆岩层均已连续塌陷变形,下沉直至地表,其他采空区所对应上覆岩层尚未完全塌陷变形的结论,为矿山后续的安全生产提供了科学指导。     

黄土覆盖下开采沉陷影响研究分析

通过运用相似模拟实验和FLAC3D数值模拟对我国北方由于黄土覆盖区域下的煤层开采造成的地表沉陷进行研究。数值模拟实验研究得出:由于煤层开采时受开采推力和上覆岩层自重的影响,位于采空区上部的覆岩会不断发生向采空区方向的垮落,在覆岩垮落达到一定程度时会逐步使地表发生沉降,且沉降是随采掘长度不断增加而加大。相似模拟实验研究得出:工作面向前推进时,位于采空区上方的顶板发生初次垮落长度为280mm(56m),来压长度210mm(42m),垮落高度16mm(3.2m),即初次来压。相似模拟实验中,在水平推力和开采扰动的影响下,黄土覆盖地表沉降和数值模拟基本相似,当开采终止后,其最大沉降值为36.48mm(7.296m),共发生9次来压,平均来压步距为131mm(26.2m)。     

近距离煤层坚硬顶板上行开采可行性论证与实践

鉴于上行开采影响因素复杂,根据新疆龟兹矿业西井近距离煤层坚硬顶板等具体地质采矿条件,首先基于传统的比值判别法、"三带"判别法、数理统计法和围岩平衡法的初步判别,再进一步通过井下探测、相似模拟和数值模拟及工程类比等方法,论证了上行开采的可行性。结果表明:尽管上下煤层层间距近,不能满足比值判别法中采动影响倍数的要求,但鉴于层间坚硬岩层的控制作用,该矿上行开采是可行的。现场开采实践证实了上行开采也是可行的。     

大埋深煤层开采地表最大下沉值计算方法

为研究大埋深煤层开采的地表沉陷规律,基于关键层理论和弹性薄板小挠度弯曲理论,建立了大埋深煤层开采地表最大下沉值的力学计算模型,提出了一种计算地表最大下沉值的方法,认为大埋深煤层开采覆岩、地表沉陷特性与浅部开采有所差异,其地表最大下沉值应为弯曲下沉带下部岩层(即覆岩主关键层以下岩层)的最大挠度值与其下部垮落带、裂隙带的压缩沉降值之和。工程实例计算结果表明:该方法的计算结果与实测值相近,对于预计大埋深煤层开采引起的地表最大下沉值有一定的参考价值。     

某矿上行开采的数值模拟分析

某矿408盘区12~#煤层已开采完毕,而8#煤层仍赋存有煤量。为避免8~#煤炭资源永久性损失,采用数值模拟对上行开采8~#煤层的可行性进行研究。结果表明:12#煤层开采后上覆岩层垮落带高度为12 m~15 m,导水裂隙带高度为65 m~80 m。结合理论分析和物探分析结果表明某矿上行开采8~#煤层可行。