应用上覆岩层采动裂隙“O”形圈特征抽放采空区瓦斯

本文应用相似材料模型试验和图象分析技术对芦岭矿8煤一分层上覆岩层采动裂隙分布特征研究的结果表明，在采空区四周存在一离层裂隙发育的“O”形圈，它是采空区卸压瓦斯流动通道和贮存空间。应用上覆岩层采动裂隙及其“O”形圈特征，提出了大面积抽放芦岭煤矿8煤一分层采空区卸压瓦斯的合理钻孔布置方案。     

覆岩采动裂隙分布特征的研究

本文应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究。揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙分布的两阶段特征与“○”形圈特征，建立了卸压瓦斯的“○”形圈抽放理论，并将其应用于淮北矿区卸压瓦斯的抽放，取得了显著效果。     

采空区瓦斯抽放钻孔布置的研究

通过相似模型试验和图像分析研究，揭示了上覆岩层采动裂隙分布的“Ｏ”形圈特征，应用此特征提出了大面积抽放采空区瓦斯的钻孔布置方案。     

工作面宽度对采动裂隙“O”形圈发育形态的影响规律

以阳泉三矿K8206工作面为工程背景,采用离散元数值模拟软件UDEC和实验室相似模拟实验研究了工作面宽度对采动裂隙"O"形圈发育形态的影响规律。模拟结果表明:工作面宽度的变化对采动裂隙"O"形圈宽度有着显著影响,在一定的覆岩关键层结构条件下,采动裂隙"O"形圈的宽度随工作面宽度增加而增大;采动裂隙"O"形圈的高度受工作面宽度的影响很小,工作面宽度在一定范围内变化时采动裂隙"O"形圈高度均止于覆岩主关键层。     

覆岩采动裂隙分布特征的研究

本文应用模型实验，图像分析，离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究。揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙分布的两阶段特征与“Ｏ”形圈特征，建立了卸压瓦斯的“Ｏ”形圈抽放理论，并将其应用于淮北矿区卸压瓦斯的抽放，取得了显著效果。     

采空区瓦斯抽放钻孔布置的研究

通过相似模型试验和图像分析研究，揭示了上覆岩层采动裂隙分布的“Ｏ”形圈特征，应用此特征提出了大面积抽放采空区瓦斯的钻孔布置方案，并在淮北芦岭煤矿得到了成功试验与应用。     

覆岩采动裂隙分布的“O”形圈特征研究

应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究，揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙的两阶段发展规律与“Ｏ”形圈分布特征，并将其用于指导卸压瓦斯抽放钻孔布置，在淮北矿区卸压瓦斯抽放中得到应用，取得了显效果。     

采空区上覆岩层裂隙发育及瓦斯流动规律分析

针对煤矿采空区上覆岩层裂隙发育,采动裂隙瓦斯流动规律等对合理确定高位钻孔抽采区域的重要性,对采空区上覆岩层的裂隙发育规律和采动裂隙场的瓦斯流动规律进行分析,从采空区覆岩"竖三带"裂隙分布特征、采动裂隙"O"形圈以及U型通风采动裂隙瓦斯流动规律出发,找出采空区对工作面上隅角瓦斯超限影响较大的区域,得出高位钻孔的理论最佳抽采区域大致为工作面后方50 m区域,这个区域的覆岩裂隙发育情况是高位钻孔层位优化设计的关键,为高位钻孔抽采参数优化提供了理论基础。     

基于“O”形圈理论的采空区三维渗透率分布研究

渗透率对采空区流场有重要影响,为了使采空区渗流场模拟更接近实际,总结了国内外关于采空区渗透率的分布模型,分析了采空区上覆岩层的垮落特征,并基于采动裂隙"O"形圈理论,研究了采空区孔隙率、渗透率的三维空间连续分布模型。结果表明,该分布模型能够反映采空区渗透率三维分布特征,而且在采空区内部都是连续的,有利于采空区渗流场求解。     

上保护层开采下充实率控制裂隙发育规律及瓦斯抽采研究

针对深部矿井无常规保护层的高瓦斯低透气煤层的安全开采问题,提出"采-选-抽-充-防"集成型绿色开采技术。利用UDEC离散元软件,模拟分析了上保护层开采下充填控制裂隙瓦斯通道演化规律,结果表明:被保护层采动裂隙发育区近似呈"O"形圈分布,且"O"形圈裂隙分布范围随工作面推进逐渐前移,"O"形圈裂隙发育高度对被保护层瓦斯抽采起到了关键作用。基于保护层卸压开采的原则,提出上保护层开采下充实率优化设计流程,并确定平煤十二矿己_(15)煤层充填开采充实率为40%。己_(15)-31010工作面瓦斯抽采的工程实践表明,充实率为40%条件下被保护层瓦斯抽采效果良好,瓦斯压力下降高达80%,瓦斯抽采率高达66%,彻底消除了己_(15)煤层煤与瓦斯突出危险。     

高河煤矿采空区瓦斯安全高效抽采技术研究

为提高矿井乏风氧化发电项目运营效益,增加发电机组瓦斯利用量,提出了利用井下巷道条件抽采采空区瓦斯的技术思路。在采动裂隙的"O"形圈理论和老采空区瓦斯富集规律分析的基础上,通过布置"O"型圈瓦斯抽采钻孔,调整巷道风流,制定安全保障等技术措施,保证了老采空区瓦斯安全高效抽采。     

采动裂隙场梯形台分布特征数值模拟研究

采动裂隙是卸压瓦斯运移的主要通道,采动裂隙场分布特征是瓦斯抽采治理的核心基础。为了研究采动空间内裂隙场分布特征,以义煤集团新安煤矿为工程背景,采用理论分析、UDEC数值模拟的研究方法,分别分析垂直方向、走向方向、倾向方向采动裂隙分布特征,印证了采动裂隙场呈现梯形台的分布形态,得出了梯形台裂隙空间范围,可为卸压瓦斯抽采钻孔的布置提供参考依据。     

采动覆岩应力变化规律分析

为了研究采动覆岩应力变化规律,采用理论研究和数值模拟,理论分析了采场底板岩体支承压力分布、采动裂隙场的空间形态;采用FLAC^3D数值模拟了不同推进距离下水平剖面的应力分布和塑性破坏分布。研究得出,采动覆岩裂隙圈呈现典型的直接顶破断“O-X”型特征,采动塑性破坏区呈中间低和两端高的马鞍分布状态;底板和上覆岩层应力呈3个不同应力区域。     

覆岩采动裂隙带动态演化模型的实验分析

为研究采动覆岩裂隙演化规律及其形态,基于采动裂隙"O"形圈理论,结合物理相似材料模拟实验,提出了"采动裂隙圆角矩形梯台带"工程简化模型,分析了动态演化过程.得到采动裂隙带的演化高度、沿走向与倾向的带宽距及断裂角等参数,即切眼侧带宽大约1倍初次来压步距,工作面侧带宽在2～3倍周期来压步距间变化,进风巷、回风巷附近带宽约0...     

平煤十三矿采动覆岩裂隙演化规律研究

当煤矿自矿区采出时,采空区上覆岩层会发生变形破坏,一方面煤矿资源会向裂隙发育部位运移,另一方面则存在一定的矿区安全隐患。为了保证煤矿开采工程的安全性,准确掌握矿产运移分布情况,本文采用了关键层理论和数值模拟的方法,以此分析采动覆岩的裂隙演化规律。研究结果显示,裂隙在走向和倾向上呈现出"梯形台"发育特征,在采空区上方裂隙呈现出中部压实、四周发育的"O"形圈分布;在采空区边缘形成卸压区域,此区域裂隙发育,具有较好的抽采效果。除此之外,采空区中部压实区域宽度范围为175m,裂隙不发育,离层率趋于0;采空区进风巷侧35m、回风巷侧30m范围内离层率较大,最大离层率达到了136mm/m。本文通过数值模拟得到了平煤十三矿采动覆岩的裂隙演化规律,这不仅为煤矿资源抽采提供了理论依据,而且为煤矿安全事故防治工作提供了保障。     

采动塌陷区建筑物地基变形影响区与特征分析

采动残余空洞裂隙的失稳变形是造成塌陷区上方建筑物损害的主要原因。为研究采动塌陷区建筑物地基的变形特征,通过分析附加应力与塌陷区残余空洞裂隙区的分布,对采动塌陷区地基变形影响区进行了研究。基于对采空塌陷残余空洞裂隙区的探测及建筑物地基附加应力分布分析,采动塌陷区地基变形影响范围取pz=0.1σz所对应的深度以上土层;当该深度下分布有残余空洞裂隙区时,则应取残余空洞裂隙区分布深度以上土层为采动塌陷区地基变形影响范围。根据义马某矿采动塌陷区建筑物分布,采用高密度电阻率层析成像勘探技术探测了建筑物周围残余空洞裂隙的分布,通过分析建筑物地基中的应力分布和地基变形影响区特征,阐明了采动塌陷区已建建筑物损害原因。通过研究影响拟建建筑地基中残余空洞裂隙和地基附加应力分布,表明拟建建筑将受塌陷区残余空洞裂隙失稳变形影响,需对地基基础进行加固或变更。     

采空区埋管抽采瓦斯治理效果研究

根据采空区上覆岩层"O"形圈分布原理以及埋管抽采工作原理,对李雅庄煤矿224工作面影响瓦斯抽采效果的因素进行了分析,并对李雅庄煤矿埋管抽采瓦斯治理效果进行了预测;根据对抽采浓度、混合流量的分析,研究了李雅庄煤矿埋管抽采瓦斯治理效果,认为抽采钻孔是否布置在采动裂隙带内对瓦斯抽采效果有直接影响。     

远距离下保护层开采煤岩体变形特征

依据淮南矿区某矿的地质采矿条件制作模型,进行物理模拟试验,研究下保护层煤层工作面推进过程中,采动覆岩结构运动规律、采动裂隙动态演化与分布特征及被保护层煤层的应力变化和膨胀变形等规律.研究表明,在下保护层开采过程中,开采离层裂隙可发育到约100 m高,采裂高厚比达44;被保护煤层沿走向卸压保护范围达到30 m以上、卸压保护角为54°;在采空区四周形成一个离层裂隙发育的"O"形圈,其周边宽度约34 m;被保护煤层的卸压瓦斯可通过它被抽采出来.     

利用三维地震技术探测覆岩变形破坏研究

利用采区三维地震勘探,全面系统地分析了随工作面推进采场覆岩采动裂隙的动态地震波场响应特征.通过三维数据体的纵、横向剖面分析以及采用对比解释法,研究了采空区、支撑压力区、采动影响带的地震波场响应特征,根据这些特征可以划分采空区范围、采动裂隙发育高度、裂隙"天窗"、采动影响范围.实践证明:利用三维地震技术进行覆岩采动裂隙的探测,技术上是完全可行的,探测效果明显.     

采动裂隙带瓦斯运移规律分析

采场覆岩裂隙和瓦斯运移规律是我国高瓦斯矿井瓦斯治理的重要研究对象,分析了多孔介质性质与工作面瓦斯涌出来源,得出采动裂隙带具备多孔介质的性质,为瓦斯的运移和流动提供理论基础;工作面瓦斯主要由采空区瓦斯涌出以及煤壁与落煤的瓦斯涌出组成。然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了采动裂隙带瓦斯运移规律,得出大量的瓦斯积聚回风侧,该位置也是瓦斯抽采的理想位置;随着采空区逐渐被压实,在四周位置,形成了一个动态的裂隙圈“O”型圈,卸压瓦斯也积聚在“O”型圈位置。研究为类似条件下瓦斯抽采提供了借鉴。