煤矿底板突水流固耦合分析

以某矿承压水上开采为背景,运用数值模拟软件FLAC对底板突水规律进行流固耦合分析.通过分析工作面不同推进距离时煤层底板的破坏范围、应力和位移变化,得出承压水上开采工作面突水的基本规律,为安全开采提供了借鉴和依据.     

霍宝干河矿含隔水层特性及对下组煤开采的影响分析

为了研究霍宝干河矿高承压含水层对煤层开采的影响,基于现场实测资料,确定了井田范围内的主要含隔水层特征及其空间分布关系,得出了底板承压含水层为中等富水含水层.针对高承压含水层对下组煤开采可能造成的底板突水,采用FLAC~(3D)数值模拟手段,得出了工作面开采宽度与煤层底板破坏深度的关系及渗流发育的规律.当工作面的开采宽度大于160 m时,煤层底板的破坏深度不再随开采宽度的变换而变化,而是稳定在25 m,加上阻水带厚度13 m,小于底板46 m的隔水层厚度;在应力一渗流耦合的过程中,开切眼处单元孔隙水压力最高上升到2.4 MPa,且变化过程中孔隙水压力始终小于承压含水层的水压,不会发生煤层底板突水事故.     

15号煤层承压开采安全性研究

煤层底板突水危险性评价是保障承压安全开采的关键,而煤层底板突水机理及影响因素的复杂性和多样性,是承压开采安全性研究的难题。凤凰山矿目前主采15号煤层,在井田西部存在底板奥陶系灰岩承压水威胁,通过对含水层富水性、隔水层突水系数、断裂构造和陷落柱发育程度及导水性等进行定量与定性分析,应用突水系数法对15号煤层承压开采安全性进行了评价,其结果表明15号煤层可安全承压开采。     

承压水上采煤底板破坏深度研究

某矿7608工作面属承压水上开采,大青灰岩含水层距工作面底板30 m,为保证工作面的安全回采,防止突水事故的发生,利用理论分析和数值模拟手段研究了7608工作面的底板破坏深度,然后采取直流电法对底板破坏深度进行了实测。结果表明:由于充填采空区,7608工作面底板实际破坏深度10.2 m,同理论计算和实验室模拟结果可以较好的吻合,底板岩层中存在厚20 m的隔水关键层,工作面没有突水的危险。     

承压水上采煤底板破坏深度研究

某矿7608工作面属承压水上开采,大青灰岩含水层距工作面底板30 m,为保证工作面的安全回采,防止突水事故的发生,利用理论分析和数值模拟手段研究了7608工作面的底板破坏深度,然后采取直流电法对底板破坏深度进行了实测。结果表明:由于充填采空区,7608工作面底板实际破坏深度10.2 m,同理论计算和实验室模拟结果可以较好的吻合,底板岩层中存在厚20 m的隔水关键层,工作面没有突水的危险。     

承压水上采煤底板破坏流固耦合数值模拟

随着开采深度的不断增加,一些深部的矿井正面临高承压水上采煤的现状,针对这一现状结合对底板突水机理的分析,利用FLAC3D软件强大的流固耦合功能,对高承压水上开采工作面进行流固耦合数值模拟,分析和研究煤层底板岩层在采动过程中的位移、应力及孔隙水压力变化规律,并得出了某煤矿9#煤层962工作面底板的破坏深度.结合突水系数法对该工作面带压开采的可行性进行分析,为工作面的正常开采提供理论依据.     

坚硬顶板厚隔水层条件下底板突水致灾机理及全周期治理技术

峰峰矿区九龙矿4号煤层顶板为厚3.5 m的坚硬野青灰岩,煤层底板岩层组合为“厚隔水层夹薄层灰岩+奥陶系灰岩”,九龙矿开采4号野青煤以来,发生多起底板奥灰突水事故。针对煤层底板存在厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全消除奥灰突水的现状,笔者基于零位破坏理论,建立了考虑顶板压力传递的煤层底板采动破坏力学模型,分析了顶板压力传递和承压导升作用下的底板突水致灾机理,提出底板水害“采前-采中-采后”全周期治理技术并通过井下底板验证孔-工作面涌水量-奥灰水位动态变化“三位一体”立体化监测对治理效果进行评价。研究结果表明：(1)坚硬顶板条件下,采空区悬露面积大,周期来压强烈,导致底板破坏深度增加,在煤层底板导水构造阶梯式导升作用下容易发生滞后突水;(2)通过采前区域治理对煤层底板进行全面加固消除致灾因素,采中对煤层底板微震事件多发、构造发育区域进行重点加固达到减水开采,采后补强加固实现保水开采,创建了工作面底板奥灰水害全周期治理模式;(3)治理后,工作面底板薄层灰岩与奥灰无水力联系,奥灰水位与工作面底板涌水量随工作面来压发生变化,但变化幅度较小,工作面涌水量仅为0.46～1.12 m3/...     

赵固一矿底板灰岩含水层采动影响研究

为解决赵固一矿底板突水严重问题,根据其水文地质条件,分别利用经验公式、理论计算及UDEC离散元数值模拟对11111工作面开采引起的底板破坏深度进行预计,采用突水系数法对底板L_8灰、L_2灰和奥灰承压含水层的突水性做出评估,针对有突水危险的含水层提出底板注浆加固方案,并对加固后底板的稳定性进行评价。结果表明:11111工作面综采时底板破坏深度最大24.05m,接近L_8灰岩与二1煤层的平均距离26.16m;L_8灰含水层有向工作面突水的危险性,采前需对底板进行注浆加固;注浆加固后底板破坏减小,突水危险性明显降低。通过现场实测11111工作面涌水量变化可看出,工作面回采过程中最大涌水量为44.6m~3/h,未发生突水事故。     

深部开采底板破坏及高承压突水模式、前兆与防治

以深部开采底板承压超过5 MPa的特殊条件为研究对象,围绕复杂结构底板隔水层采动破坏及其诱发高承压突水这一核心问题,以大量突水资料为背景,分析了底板突水的形成及影响因素、水岩相互作用、时空分布及规律,总结了底板突水的两类基本模式,即完整型底板突水模式和断裂构造型底板突水模式。采用现场实测、数值模拟及物理模拟等手段,揭示了深部开采条件下底板隔水层的采动破坏规律,即在底板承压超过5 MPa条件下,工作面底板隔水层受超前应力破坏明显,深度一般在25 m左右;在相同底板隔水层结构和开采条件下,随着水压的升高,底板破坏深度及范围不断增大;工作面底板不同位置的破坏范围具有差异性,从工作面正下方往采空区方向由倒马鞍形逐步过渡到倒梯形。利用高承压矿井突水模拟试验系统,设计并完成了单一结构、多层组合结构以及断裂结构底板隔水层条件的底板高承压突水模拟试验,揭示了不同底板结构模型突水的压力及孔隙水压力变化特征,试验结果表明:采动引起的底板压力及孔隙水压力呈周期性波动,与工作面推进距离有关。突水通道形成过程中,各参数均表现为较大幅度升高并剧烈波动;通道一旦形成并发生突水时,压力和孔隙水压力均急剧下降,并稳定在某一范围,试验结果表明,...     

高承压水体上开采煤层底板潜在突水区动态演化数值模拟

以底板受石炭系太原组灰岩高承压含水层威胁的淮北芦岭煤矿10煤为研究示范,利用有限元软件Plaxis 8.2建立能模拟承压水压力的10煤动态开采的数值模型,并考虑冒落矸石密度、变形参数与强度参数随时间的变化,分析底板采动破坏带与潜在突水区域的时空分布及其影响因素.研究结果表明:正常开采条件下,底板破坏深度随工作面推进距离的加大而增加,推进到一定距离后将达到极大值;随着煤层倾角的增大,由于冒落岩体的充填效应,开采冒落区导水裂隙提前闭合,潜在突水区域变小,并逐步集中于新近采空区;承压水压力越大,底板裂隙扩展并最终相互沟通的可能性越大,当承压水压力处于高值时,突水随时可能发生.