多煤层采区岩层移动相似材料的模拟研究

通过对平顶山煤业集团公司八矿多煤层采区同采条件下,下部煤层开采对上部煤层开采影响的相似材料模拟试验结果的分析,得出了下组煤层开采时上覆岩层的移动及变形规律、有关岩层移动参数、上组煤层巷道变形预计方法及采动影响的时空关系     

孔庄矿上行开采的研究

本文根据上煤层内观测巷的实际测定的采场上复岩层移动、移近量及压力等资料,说明采动岩体沿走向可根据支撑条件分为煤柱支撑、离层及矸石压实三区,使上复岩层形成平衡的结构,而上行开采的最小煤层间距应达到此平衡带的高度。由顶板下沉曲线及岩块变形的几何条件分析得出此安全间距应与下煤层的采高、层间岩性及结构等有关。     

开采沉陷中采深偏移系数的性质分析

在处理倾斜煤层的开采沉陷数据时,往往采用平均采深代替走向主断面实际开采深度,此时存在着采深偏移系数的情况,不可避免地造成了开采沉陷预测的不准确性.为了提高开采沉陷预测精度,通过理论推导,给出了采深偏移系数计算公式,分析了上覆岩层岩性、煤层倾角、松散层厚度等地质采矿条件对采深偏移系数的影响.同时,结合11个矿区的开采工作面资料,求取了以平均采深代替走向主断面实际采深时各地表移动变形值的偏差.结果表明,采深偏移系数随着覆岩强度和煤层倾角的增加而增加,随基深比的减小而减小.当煤层倾角达到20°以上时,应该考虑采深偏移系数对各移动变形值造成的影响,为矿山开采沉陷准确预测提供参考.     

薄煤层开采对上覆构筑物基础变形影响的数值模拟研究

煤层开采过程中,在煤层顶、底板岩层一定的条件下,煤层的倾角和埋深对地表变形有很大的影响。通过三维有限元数值模拟,研究平缓或缓倾斜煤层、倾斜煤层、急倾斜煤层开采对上覆构筑物基础变形的影响,依据特定构筑物对倾斜变形、水平变形和基础沉降最大值的容许要求,提出安全煤柱（移动角γ、β）的保护范围,为构筑物安全运行和煤矿合理开采提供依据。     

远距离下部煤层回采对上部采场巷道影响分析

为了研究远距离多煤层开采时下部煤层回采对上部采场巷道破坏的原因和影响范围,结合云煤一矿和正德矿业的井下采掘关系,通过覆岩破坏高度经验公式和UDEC数值模拟,得到远距离多煤层开采覆岩破坏的特点以及部分巷道受损的原因。利用概率积分和FLAC3 D数值模拟揭示了正德矿业倾斜岩面移动变形特征以及巷道破坏的主要原因;采用岩层移动角计算云煤一矿开采对正德矿业的影响范围,确定了巷道受损数目。研究结果表明:受损巷道少部分是由下部工作面回采引起的覆岩破坏和岩层移动变形共同造成的,而大部分受损巷道则仅由岩层移动变形造成;在采场倾斜岩面上,由于自重力和平行于岩面原岩应力分力的影响,下部工作面回采对其上山影响范围大于下山;采用优化的岩层移动角计算云煤一矿对正德矿业的采动影响范围,确定了巷道受损数量和位置,基本与现场实际情况吻合,可以为相似案例提供参考。     

近距离煤层开采侧向支承压力分布的相似模拟试验研究

采用相似模拟的方法,以平顶山八矿己二采区己15和己16-17煤层实际地质资料为基础,分析了近距离煤层上煤层开采时,在上煤层采场两侧向的支承压力分布及集中程度、峰值距煤壁的距离、支承压力的影响范围;一定范围内底板中集中应力的传递及渐衰减特征.研究了上煤层开采后下煤层开采过程中,采煤工作面两侧应力降低区范围、峰值应力的位置、应力集中的程度以及与上煤层开采时的对比关系.作者认为,下煤层开采后上覆顶板岩层受到二次扰动,其破坏移动主要是沿原有破裂面滑移,由于剪胀的作用,上覆岩层能够形成面接触的覆岩基本结构特征.根据模拟结果得出:特定开采条件下,上部或下部不同煤层采煤工作面侧向卸压区范围.该结果对区段巷道布置有一定的参考价值.     

近距离煤层开采侧向支承压力分布的相似模拟试验研究

采用相似模拟的方法，以平项山八矿己二采区己15和己16-17煤层实际地质资料为基础，分析了近距离煤层上煤层开采时，在上煤层采场两侧向的支承压力分布及集中程度、峰值距煤壁的距离、支承压力的影响范围；一定范围内底板中集中应力的传递及渐衰减特征．研究了上煤层开采后下煤层开采过程中，采煤工作面两侧应力降低区范围、峰值应力的位置、应力集中的程度以及与上煤层开采时的对比关系．作者认为，下煤层开采后上覆顶板岩层受到二次扰动，其破坏移动主要是沿原有破裂面滑移，由于剪胀的作用，上覆岩层能够形成面接触的覆岩基本结构特征．根据模拟结果得出：特定开采条件下，上部或下部不同煤层采煤工作面侧向卸压区范围．该结果对区段巷道布置有一定的参考价值．     

急倾斜近距离下保护层开采岩层移动相似模拟

针对豫西某矿急倾斜近距离下保护层开采设计,以矿井现场工程概况为基础,通过相似模拟试验及现场考察,对保护层开采过程中岩层移动变形及裂隙发育进行研究,据此分析该矿急倾斜近距离下保护层开采的可行性及预期卸压效果。结果表明:保护层开采过后,顶板以缓慢下沉为主,未出现大规模垮落,岩层移动量最大位置位于倾斜中部略偏上;相似模拟所得倾斜下部卸压角为73°,现场考察倾斜下部卸压角为72°,《防治煤与瓦斯突出规定》中在煤层倾角为50°情况下倾斜下部卸压角参考值为70°,三者高度吻合;岩层移动以及裂隙发育使被保护层得以卸压,也可为卸压瓦斯运移和瓦斯抽采提供通道;被保护层开采条件不会破坏,该矿此类型保护层开采安全可行,可以达到预期防突效果。     

采动区建筑物下保护煤柱开采优化设计研究

采用岩层移动角进行留设保护煤柱的传统方法,增大了保护煤柱呆滞量,造成了煤炭资源的巨大浪费.为了探讨综放开采条件下保护煤柱留设的最优尺寸,基于潞安矿区王庄煤矿的地质采矿条件,提出了根据建筑物采动损害允许的临界变形值进行优化设计保护煤柱的新思路.按照概率积分法,预测计算开采工作面位于不同停采线位置时保护煤柱留设的合理尺寸,分析了不同开采方案下建筑物所受采动的影响面积、地表下沉程度及倾斜变形、拉伸变形等地表移动变形对建筑物采动损害的影响程度.通过11个方案的分析比较,结合经济与社会效益,给出了建筑物下保护煤柱留设的最优方案,为综放开采条件下建筑物压煤开采提供了科学依据.     

急倾斜多煤层开采地表沉陷分区与围岩破坏机理——以木城涧煤矿大台井为例

为了研究急倾斜多煤层开采条件下地表及围岩移动变形特点,以木城涧煤矿大台井急倾斜多煤层开采为研究对象,进行了相似材料模拟研究.揭示了地表移动变形规律和围岩垮落、破坏机理,得出了不同区域移动变形的大小及主要特点,并与实地观测数据进行了对比分析.结果表明:该条件下开采,地表沉陷盆地可分为露头塌陷区、整体沉陷区、渐变沉陷区和轻微沉陷区,浅部开采形成的地表分区格局对整个采动影响区的地表移动变形起到了控制作用,浅部开采覆岩破坏以陷落和张裂为主要特征,深部开采以离层带裂隙顺层通达地表和台阶错落下沉为主要特征.     

Subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining for ultra-thick steep seams

Ultra-thick steep coal seam mining will inevitably lead to the increase of greater and violent ground subsidence and deformation. A subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining is proposed in this paper. By this method, the sequence of collapse of overlying strata and the direction of propagation of strata movement are changed, the extent of roof-side deformation thereby is lessened, and boundary angle of roof-side subsidence is reduced by 5°–10°. The mechanism of this mining method for control of strata movement has been evidenced by numerical simulation and experiments with similarity materials. A subsidence prediction model based on the variation of mining influence propagation angle can be used to evaluate the surface movement and deformation of the mining method. The application of the method in No.3 Mine in Yaojie mining area has yielded the expected result.     

Simulation Analysis of Coal Mining with Top-Coal Caving Under Hard-and-Thick Strata

1 Introduction A large amount of coal seam with hard coal and hard roof exists in the east mining area of China, such as in the representative mining area of Xuzhou, where the hardness is relatively large (f >2); the roof is hard and the thickness is relatively large (about 20 m). Two key problems must be solved for the suc- cessful application of fully-mechanized coal face with top-coal caving technology: the first is the top-coal falling ability and the second is the control of the hard-and-…     

Time-domain characteristics of overlying strata failure under condition of longwall ascending mining

Ascending mining is one of the most effective ways to solve problems of water inrush, gas outburst and rock burst in coal seams mining. In order to reveal the law of motion and spatiotemporal relationship of overlaying strata, field measurement has been done in a mine. Long distance drillings were constructed from 4# coal seam to 6# coal seam at several certain typical positions, and movement and failure law of overlying strata after mining was analyzed by drilling video and observing the fluid leakage. Besides, we also analyzed the spatiotemporal development law of overlying strata failure with different mining heights and time intervals in the lower coal seam. The results show that: ascending mining is significantly affected by time-domain characteristics of overlaying strata failure after the lower coal seam’s mining, height equations of caving zone and fractured zone are given in this paper, and the feasibility of ascending mining was compartmentalized concretely according to the spatiotemporal relationship. Research methods and conclusions of this paper have certain referential significance for the study of ascending mining, mining under water, mining under building, mining under railway and stress-relief mining.     

条带开采煤层间岩体应力分析

在材料力学简支梁理论基础上,建立了多煤层条带开采上下条带的煤柱完全不对齐时煤层间岩体的力学模型,分析并计算了各种地质和采矿因素(如采深、层间距、采出率等)对多煤层层间岩体稳定性的影响,研究了层间岩体应力的变化规律,并得出了层间距及下煤层采宽对保持煤层间岩体的稳定性有着重要作用的结论.最后结合峰峰矿区开采实例,预计了一定采深下,合理的下煤层采宽.     

条采沉陷计算的空间分层介质力学法

本文把条带开采工程岩体介质简化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性空间体，不仅考虑了上覆岩体，而且考虑了煤柱和下伏岩体对岩层和地表移动的影响，给出了适合于条带开采的应力边界条件和垂直位移连续而水平位移可不连续的层间几何接触条件，导出了条带开采岩层与地表移动的计算公式。利用本文给出的空间分层介质力学法，不仅可以计算地表和岩层内部的移动变形，包括水平变形和垂直变形，而且可以探讨条带开采亟待解决的其它理论问题。     

Principle and engineering application of pressure relief gas drainage in low permeability outburst coal seam

With the increase in mining depth, the danger of coal and gas outbursts increases. In order to drain coal gas effectively and to eliminate the risk of coal and gas outbursts, we used a specific number of penetration boreholes for draining of pressure relief gas. Based on the principle of overlying strata movement, deformation and pressure relief, a good effect of gas drainage was obtained. The practice in the Panyi coal mine has shown that, after mining the Cllcoal seam as the protective layer, the relative expansion deformation value of the protected layer C13 reached 2.63%, The permeability coefficient increased 2880 times, the gas drainage rate of the C13 coal seam increased to more than 60%, the amount of gas was reduced from 13.0 to 5.2 m3/t and the gas pressure declined from 4.4 to 0.4 MPa, which caused the danger the outbursts in the coal seams to be eliminated. The result was that we achieved a safe and highly efficient mining operation of the C 13 coal seam.     

倾斜煤层区段煤柱变形破坏规律

煤层倾角是影响区段煤柱稳定性的关键因素之一.利用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了倾斜煤层开挖后倾向覆岩结构演化特征、煤柱变形及失稳破坏形式.研究结果表明,0~45°范围内随着煤层倾角增大,区段煤柱发生剪切失稳破坏的可能性增大;煤柱两侧覆岩结构呈现不对称分布,煤柱上侧砌体梁结构形成层位较低,煤柱下侧形成冒空区,砌体梁结构形成层位高于上侧;与水平煤层煤柱破坏以挤压变形为主不同,倾斜煤柱以沿着弱面剪切滑移破坏为主;不同倾角煤层煤柱围岩变形量呈不对称分布,煤柱下侧围岩变形量大于上侧,煤层倾角越大煤柱围岩变形量不对称分布趋势越明显.     

特厚煤层综放开采导水裂隙带高度的数值模拟

以抚顺老虎台矿开采工程实践为例,针对特厚煤层的开采特点,应用立体弹塑性数值模拟方法,对综放条件下特厚煤层上覆岩体破坏规律、应力分布特点以及应力场演变规律、上覆岩体移动与变形规律及上覆岩层导水裂隙带高度的演变特性及发展规律进行了研究,所得研究结果可直接应用于老虎台矿的安全生产.