导水陷落柱突水模拟试验台研制及应用

为了分析研究采动影响下陷落柱突水的物理规律及特征,结合五阳煤矿7601工作面工程地质和开采技术条件,利用数值模拟软件和突水模拟试验平台分别模拟了底板和过煤层两种不同陷落柱的突水过程.结果表明,陷落柱突水破坏过程的数值模拟与试验台相似模拟相一致;底板陷落柱与过煤层陷落柱突水的规律是,在采动作用影响下,陷落柱周边的塑性区不断扩大,与工作面前方形成的塑性区相互贯通,形成突水通道,当陷落柱充水且水压达到一定值时,工作面发生突水;特殊构造突水模拟试验台在一定程度上满足了设计试验的需要.     

曹家滩煤矿首采面导水裂隙带高度研究

煤层开采后,上覆岩层导水裂隙带高度的确定对于顶板水害防治与保水采煤均具有重要的技术指导意义。根据曹家滩煤矿首采工作面开采技术条件与岩石力学参数,采用物理相似模拟试验、经验公式计算和现场实测相结合的方法对导水裂隙带高度进行了研究确定。结果表明:物理模拟试验预测导水裂隙带高度145 m,裂采比24. 2;经验公式预计导水裂隙带高度89. 6 m,裂采比14. 9,与物理模拟试验相差较大;钻孔冲洗液漏失量观测预测导水裂隙带高度分别为136. 10 m和139. 15 m,裂采比22. 68和23. 19。通过综合分析得到,物理相似模拟试验结果与现场实测数据较为接近,现有经验公式已不适用于曹家滩煤矿条件下的导水裂隙带高度确定。     

近水平煤层综放面导水裂缝带最大高度分析及其研究

在近水平煤层条件下,利用离散元模拟的方法,分析了综放采场上覆岩层的运动特征,根据覆岩位移及应力变化规律,确定了覆岩的导水裂缝带高度.通过现场实测验证表明,数值模拟所得的裂缝带高度与实测结果相吻合,说明利用数值模拟的方法确定综放面覆岩导水裂缝带高度是可行的.     

外层钢纤维混凝土井壁水化热温度场数值模拟研究

利用ANSYS有限元程序进行了冻结法凿井条件下的冻结温度场和以此为条件的外层钢纤维混凝土井壁水化热温度场的数值模拟研究,得出了外层井壁浇筑之后的温度场变化规律,为井壁温度应力及裂缝的分析和控制奠定了基础.     

浅埋薄煤层超高水充填开采地表移动规律

为了研究浅埋薄煤层超高水充填采空区后地表移动规律,根据某矿具体地质条件,采用FLAC<'3D>数值模拟软件,建立了浅埋薄煤层超高水充填开采数值模型.在影响地表沉陷的诸多因素中,模拟主要给出了充填体强度一定,充填率不同时的地表下沉等值线图及下沉最大值,回归分析得出了相应函数关系式并分析出其原因.研究表明:在充分采动或超充分采动条件下,地表下沉最大值ω随超高水充填率κ的增大呈线性关系减小,表达式为ω=-0.8396κ+0.8378.     

数值模拟断层对导水裂隙带发育特征影响研究

采用数值模拟方法建立了二维模型分别对有无断层和不同倾角断层对导水裂隙带高度发育的影响进行模拟分析,同时结合岩体力学和弹塑性力学知识,对导水裂隙带的发育规律和特征进行了理论分析,得出了在无断层的条件下,煤层开采后的导水裂隙带分布呈对称的两头高中间低的"马鞍型",有断层条件下对导水裂隙带高度的发育影响,不论倾角大小,均是使裂隙带高度增加,断层为小倾角逆断层时,导水裂隙带形态较无断层时有较大差别的主要结论。     

断层倾角对底板突水影响的数值模拟

为了研究赵家寨煤矿综采工作面断层对底板突水的影响,根据工作面水文地质条件和岩石力学性能等参数,运用岩石破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,模拟不同倾角的正断层在采动影响下工作面底板的裂隙变化规律。模拟结果在一定程度上揭示了断层倾角对底板突水的影响规律。模拟结果表明,断层倾角越小,断层越容易活化与突水。     

留设断层防水煤柱开采的模拟试验研究

以皖北临涣矿区任楼煤矿F3-F4断层间块段为原型,建立了相似材料模型,模拟煤层开采条件下断层带岩体的变化情况和断层下盘含水层在采动影响下突水的可能性.通过模拟试验,确定了开采范围,为安全回收煤炭资源提供了科学依据.     

海孜煤矿顶板离层水害的成因与防治研究

离层水害是一种罕见而危害严重的灾害形式,论文通过水文地质分析、相似材料模拟、数值模拟和冲击水压试验证实发生在淮北海孜煤矿的顶板次生离层水害的成因。针对灾害原因,采取了采动疏干的防治水方法,取得了满意的效果,确保了类似条件工作面开采的安全。     

特厚煤层开采顶板突水危险性预测及防治措施

在分析朱仙庄矿水文地质条件的基础上,采用经验公式、数值分析、相似模拟等方法,分析了8105特厚煤层工作面覆岩顶板的裂隙发育过程,考虑采动应力与渗流的耦合作用,研究了随工作面的推进上部含水层的渗流演变规律,进而对顶板突水危险性预测。结果表明:随工作面不断推进,8105回采工作面采空区裂隙发育高度为72m,与经验公式法的计算结果基本一致;通过数值模拟分析得到含水层受采动影响发生渗流现象,孔隙水未进入到回采工作面采空区;对相似模拟、数值模拟所得结果进行综合分析,裂隙最大发育高度与岩层孔隙水之间的距离为15m。为保证8105工作面的正常回采,本文提出了"预先打孔监测钻孔涌水量""留设合理防水煤柱""不良钻孔及时封堵"等防治措施,研究结果对类似工程条件下的煤层开采具有一定的借鉴意义。     

沈家湾煤矿导水裂隙带发育高度研究

基于沈家湾煤矿2666工作面开采技术条件和岩石物理力学参数,构建了导水裂隙带高度计算模型,运用岩石破断过程(RFPA2D)分析软件,对上覆岩层的变形、冒落情况进行了数值模拟,采用"三下"开采规程中计算公式对覆岩导水裂隙带高度进行了验算,应用井下仰孔注水测漏法实测了覆岩导水裂隙带高度.结果表明:数值模拟与理论计算及现场观测得到的导水裂隙带高度基本上一致.该研究为确定沈家湾煤矿上覆岩层导水裂隙带高度以及类似矿井水体下开采提供了设计依据.     

开采二1煤扰动破坏对底板隔水层的影响分析

河南与河北南部地区开采二1煤扰动破坏对底板隔水层的破坏已经越来越严重的威胁到矿井的安全生产.文章尝试了用FLAC3D数值模拟软件构建了数学-力学模型,确定了数学模型边界条件,利用FLAC3D程序进行数值模拟分析.模拟采动引起的底板位移规律、底板塑形区的变化特征和应力集中特征,通过对数值模拟结果进行分析,提出底板扰动程度的"三带"假说,并结合工程实践经验,得出了煤层底板"三带"的范围.为防治底板高压水通过导水构造突入矿井、采空区的水灾事故提供了理论依据,对同类条件下的回采工作面的安全生产具有一定的理论指导意义.     

硬岩受拉破裂过程及其导水性研究

借助RFPA软件在有限元破裂前应力状态分析和离散元破裂后散体的运动规律研究两方面的特性,对硬岩试件的拉伸过程进行了模拟研究.通过研究试件在拉伸加载条件下的破裂过程及其导水性,探索采动关键层的破裂过程及导水机理.     

基于FLAC的导水断裂带分布规律模拟研究

为了掌握煤层开采后上覆岩体导水断裂带的分布规律,采用FLAC有限差分程序分析不同开采宽度采空区上方应力变化.根据摩尔-库仑准则,以开采上边界起到模型单元应力状态屈服区的最高点处的距离作为导水断裂带的高度.对某矿首采工作面建立FLAC模型,模拟不同采宽条件下导水裂缝分布,结果表明:随着工作面的推进,导水断裂带先呈扁平拱形,后呈马鞍形;导水断裂带高度初期随工作面宽度增大而增大,当工作面宽度大于一临界值后不再增加;所模拟导水断裂带高度与实测吻合.回归分析表明,在相同采厚条件下,导水断裂带高度与开采宽度呈二次函数关系.     

覆岩破坏作用下矿井涌水量影响因素研究

在充分认识和掌握了研究区水文地质条件的基础上,建立了与实际相符的概念模型,运用目前流行的地下水数值模拟软件FEFLOW对其进行模拟。结合模拟结果,重点分析了导水裂隙带的高度、裂隙带的渗透系数、Ⅵ煤顶板砂岩裂隙含水层的渗透系数对涌水量的影响,确定了主要影响因素,对在导水裂隙带影响下的涌水量预测理论进行了丰富。     

岳城水库下综放开采厚煤层的工程实践

结合观台煤矿2208工作面的实际数据,对岳城水库下开采厚煤层的安全性进行理论分析.采用相似材料模拟技术,对水体下厚煤层开采时上覆岩层的变形、移动、破坏规律进行模拟和观测研究,特别是对最高导水裂隙带的位置进行观测与分析,进一步论证了在一定的地质条件下进行水体下厚煤层开采的可行性.     

范各庄矿5煤顶板破坏及突水模拟研究

根据范各庄5煤顶板的水文地质条件,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统(RFPA2D-Flow)模拟采动条件下顶板损伤、破断的演化形成全过程.通过对损伤区和应力场分布及顶板水流量变化曲线进行分析,揭示了开采扰动及水压驱动下完整泥岩顶板由隔水岩层到突水通道的演化机理.同时,讨论了隔水泥岩层厚度与顶板突水的关系.结果表明:顶板存在大范围的拉应力区域,含水砂岩和顶板泥岩交界应力集中是造成顶板突水的关键;顶板隔水泥岩层的强度不足以起到关键层的保护作用,对采场保护不够,应对顶板泥岩层进行加固或留设防水煤柱.     

工作面不同采宽与导水裂隙带高度关系研究

为了研究水帘洞矿综放开采条件下,工作面不同采宽与导水裂隙带发育高度之间的关系,并确定工作面临界采宽,以便为矿井顶板水防治提供依据。根据该矿开采技术条件和岩石力学性质等参数,运用FLAC3D软件,模拟分析了工作面采宽从80～300m累计23个数值模型,进而确定出在不同采宽条件下导水裂隙带发育高度,并通过对水帘洞相邻矿井多个工作面实测和分析资料评价了数值模拟结果可靠性。研究结果表明当工作面宽度介于80～170m时,导水裂隙带发育高度随着工作面采宽的加大而呈分段线性增加;在工作面宽度为180m时,导水裂隙带发育至最大,此后导水裂隙带高度不再受采宽的影响。模拟得出现有地质条件下工作面的临界采宽为180m,导采比为19.2。从而为研究不同水文地质条件下采宽与导采比之间的关系提供了一种新的、有效的方法。     

孙疃矿底板破坏的数值模拟及现场实测

结合淮北孙疃煤矿的工程地质条件,利用FLAC3D数值模拟软件的流固耦合功能,对孙疃煤矿1028工作面进行数值模拟,数值模拟分析得到底板最大破坏深度为24 m,承压水导升高度为12 m,工作面不会发生突水事故.同时布置钻孔在孙疃矿1028工作面上回风巷上,以对煤层底板进行现场电阻率CT探测,探测结果分析得到煤层底板的最大破坏深度为17 m,底板仍然具有完整隔水层,不会发生突水.将得到的实测结果与数值模拟结果进行对比,得出数值模拟结果与现场实测相近.     

小浪底水库下开采覆岩破坏规律研究

在借鉴国内外覆岩破坏研究经验和分析新安煤矿水文地质条件基础上,采用 FLAC 3D数值模拟、钻孔漏失量监测和井下仰孔并行网络电法cT探测技术对小浪底水库下开采覆岩破坏规律进行了分析,并获得了回归关系武和全煤厚开采导水裂隙带分布预测图,为大型水库下防治水决策提供了科学依据.