采空区下煤层开采覆岩破坏规律数值模拟

基于古书院矿煤层的实际地质资料,利用RFPA2D分析软件对采空区下15#煤层开采覆岩破坏进行了模拟,观察开采后15#煤层坚硬顶板的裂隙发育状况,研究采动覆岩中三带的发育高度,并对结果从采场上覆岩层移动破坏规律、15#煤层顶板位移及应力变化特征方面进行了分析。通过对15#煤层三带分布研究,编制矿井冒落带和导水裂隙带高度的等值线图,确定15#煤层的导水裂隙带最大发育高度,预测在15#煤层回采过程中,9#煤层采空区积水下渗的可能性。根据裂隙发育情况,结合顶板岩性,为15#煤建立抽放系统、治理瓦斯的论证提供依据。     

构造应力下采空区上覆岩层破坏规律数值模拟

为研究构造应力下采空区上覆岩层的破坏规律,以山东新河矿业有限公司3下06工作面为工程背景,运用FLAC3D数值模拟、理论分析等方法对不同构造应力场中采空区上覆岩层的破坏规律进行了研究。结果表明:随着侧压系数的增大,采空区覆岩塑性区的范围和发育高度先减小后增大,其形状经历了从马鞍形到枕形再到拱形直至最终变化为帽形的过程;采空区顶底板受采动影响形成了明显的应力降低区域,随着侧压系数的增大,应力降低区域沿顶板进一步扩大,底板的应力降低区域沿底板则逐渐减小,顶板的拉应力区域减小,采空区两侧的应力集中区域增大,应力集中现象增强;采空区底板破坏的范围和深度随侧压系数的增加而不断增大。     

某矿采空区上覆岩层破坏程度数值模拟研究

根据矿上资料,结合10号煤层现场条件,通过数值模拟的方法,研究了采空区上覆岩层采动裂隙场的演化规律、分布形态及范围以及破坏程度,最终为上邻近层的采动卸压瓦斯抽采提供理论基础,对瓦斯抽采钻孔或巷道的布置及参数选择具有重要的指导作用。     

碾沟煤矿采空区覆岩稳定性数值模拟

根据对碾沟煤矿工业场地采空区特征的分析,建立了三维有限元数值模拟模型.运用岩土工程数值计算分析系统Midas/GTS,通过对采空区覆岩的应力、应变及位移场的分析,研究判定了采空区上覆岩层的稳定性,为场地建筑设计提供依据.     

采空区覆岩破坏变形特征研究

以成庄矿4322综采工作面为工程背景,采用分析软件RFPA 2D对该工作面采空区覆岩破坏变形特征进行了数值仿真模拟研究。结果表明:受采矿应力大小、类型及分布等差异性影响,导致不同层段覆岩垮落、裂隙发育程度及类型、裂隙发育高度不同,并在采空区覆岩自下而上依次形成“垮落带、裂隙带及下沉弯曲带”等三个特征明显的采矿破坏变形带。采空区稳定形成后,垮落带最大发育高度达24 m(约3~4倍采高),裂隙带最大高度可达56 m(约9倍采高)。     

采空区三维建模及稳定性数值模拟研究

采矿区顶板及围岩的稳定性是金矿矿床高效开采面临的主要问题。由于受构造等多方面因素的影响,采空区内部的应力情况无法运用简单的数学公式进行计算,为了研究某铜矿采空区形态及稳定性,采用数值模拟的方法对其进行研究。首先,探明该矿采空区的空间分布形态及具体方位,以此为基础构建精细三维模型;采用ANSYS软件建立采空区、地层、断层和巷道单元模型,划分网格再由FLAC~(3D)软件进行计算;分析了空区开挖后-120m中段及各纵剖面的沉降(Z方向的位移)和弹塑性区域分布,分析结果可为后续采空区周边巷道开挖提供指导。     

采空区覆岩及地表变形规律相似模拟研究

以河东煤田北部某矿8~#煤层为研究对象,利用相似模拟的方法对采空区覆岩破坏规律和采动引起的地表沉降变形规律进行了研究。研究结果表明:随着开挖的不断进行,采空区覆岩呈周期性的离层-断裂-垮落破坏特征;随着推进距离的增大,垮落长度和高度在不断增大;开采结束后,采空区上覆岩层变形不断趋于稳定,离层不断被压实。     

采空区气体及漏风规律数值模拟研究

为得到综放工作面在有无密闭墙情况下采空区漏风规律及其周边环境气体变化情况,通过对石港矿15108综放工作面现场调研,利用FLUENT软件进行数值模拟,结果表明:构筑泡沫密闭墙前采空区O_2浓度由进风侧逐渐降低,构筑密闭墙后在内错尾巷与采空区连通口两侧存在浓度梯度,中心附近O_2浓度较高;构筑密闭墙前后采空区内部CH_4分布规律基本一致,由浅到深CH_4浓度存在梯度,越往深部CH_4浓度越高,为采空区封堵漏风和防灭火治理提供了依据。     

采空区覆岩垮落演化规律特性研究

矿井采空区覆岩演化规律特性研究对于保障煤矿安全高效生产有着重要作用。在对综采采空区现场测定的基础上,运用PFC颗粒流数值模拟软件对采煤工作面现场实际情况进行数值模拟。通过PFC^3D软件的数值模拟,选取地层不同高度处作为测量基准位置,对高家堡煤矿204工作面回采过程中煤层、直接顶、岩层及关键层的垮落规律和孔隙率结构进行分析。分析结果表明,覆岩垮落程度与工作面回采距离呈正相关,当回采距离达到70 m时垮落过程基本结束,此时上覆岩层垮落高度为26.15 m,孔隙率稳定在0.42左右,为未开采时的3倍。该模拟结果为高家堡煤矿采空区灾害防治提供了理论基础。     

应用数值模拟方法研究煤层覆岩破坏规律

田庄煤矿是设计年产量60万t的国营煤矿。为了煤炭生产的接续,提高工作面煤层的开采上限,该矿与中国矿业大学合作,根据已有资料及邻近矿井资料,用数值模拟方法分析提出了覆岩开采破坏规律,提高了煤层的开采上限。其结果安全可靠,并获得了较好的经济效益。     

深部沿空掘巷围岩塑性区分布数值模拟研究

根据陈四楼煤矿工程地质条件,采用数值模拟方法研究不同开采深度、不同支护强度条件下沿空送巷围岩变形和塑性区分布规律,并分析了不同支护强度对围岩变形的控制作用,指出巷道的两帮是支护重点和难点,应当采用全长锚固锚杆支护才能满足围岩变形的要求,就深部开采回采巷道的支护提出了一些具体的技术措施。     

上下煤层采空区间巷道围岩松动区和损伤区的弹塑性分析

潘三矿西翼-810 m胶带机大巷受上下采空区的影响,其所处的工程条件复杂,巷道支护困难。通过建立理论模型,对巷道围岩力学状态进行分析,得出围岩应力和损伤破裂半径的表达式,分析了在上下采空区的影响下,岩体卸压扰动和强度劣化对塑性损伤区及松动破裂区半径的影响。     

采空区瓦斯涌出规律数值模拟及应用研究

通过建立三维数值模型,对综采面采空区及其上覆岩层内的瓦斯涌出规律进行模拟研究,并对斜沟矿18205综采面进行现场验证。研究结果表明:当采用回风巷及高抽巷同时抽排时,能够使得综采面采空区内的瓦斯向抽采口运移,从而降低瓦斯浓度,同时能够增加采空区漏风深入距离,减少瓦斯涌出量,对煤矿安全生产具有重要意义。     

围岩松动圈影响因素的数值模拟

采用大型计算软件ANSYS, 对矩形巷道的围岩松动圈进行数值计算, 得出松动圈与其影响因素之间的定性及定量关系。指出地应力和围岩强度是松动圈的主要影响因素;虽然巷道跨度对松动圈影响较小, 但实际工作中它的影响仍不能忽略不计。     

Y形通风系统采空区瓦斯运移规律数值模拟

通过建立二维模型,应用流体力学软件Fluent对采空区漏风场及瓦斯运移规律进行数值模拟研究。结果表明Y形通风系统可以有效解决上隅角瓦斯积聚问题。     

基于数值模拟的采空区瓦斯分布规律研究

随着我国煤矿开采深度的延伸,瓦斯问题显得十分严峻,尤其上隅角瓦斯超限现象普遍存在,是影响矿井持续、稳定、安全及高效生产的重要制约因素。为探讨上隅角瓦斯聚积的原因,根据流体力学中的渗流理论,通过建立采空区瓦斯渗流和分布数学模型的数值模拟,对采空区瓦斯流动分布规律进行研究,为分析上隅角瓦斯浓度分布及预测其浓度提供理论依据,对上隅角瓦斯治理具有重要的指导意义。     

数值模拟采空区冒落拱技术与研究

以赣南画眉坳钨矿554m中段空区为工程背景,通过现场地质调查以及岩石力学实验,结合ANSYS软件和弹塑性理论,成功地建立了两种冒落拱的模型以及采场的实体模型,为赣南钨矿地应力的控制以及空区的处理提供了理论依据与研究思路。     

数值模拟采空区冒落拱技术与研究

以赣南画眉坳钨矿554m中段空区为工程背景,通过现场地质调查以及岩石力学实验,结合ANSYS软件和弹塑性理论,成功地建立了两种冒落拱的模型以及采场的实体模型,为赣南钨矿地应力的控制以及空区的处理提供了理论依据与研究思路。     

采动覆岩破坏规律的数值模拟

覆岩破坏规律的研究对水体下安全采煤至关重要。为获得采动覆岩破坏规律,以某矿22111工作面综采为例,应用FLAC3D数值模拟软件,建立了其三维数值模型,对工作面开采引起的覆岩破坏规律进行了分析研究,确定了导水裂缝带和垮落带的分布形态及发育高度,利用实测结果和经验公式计算结果进行了对比验证,数值模拟计算的结果表明:用数值模拟的方法预测采动覆岩破坏规律具有较大的优越性。