导水裂隙带发育高度数值模拟研究

基于某矿工作面实际地层剖面资料,建立计算模型,采用大型非线性有限元结构分析软件对煤层开采引起的采动效应进行模拟;并对煤层采动后的顶板岩层应力场进行分析,结合岩体强度准则最终确定工作面煤层采后导水裂隙发育规律及高度.经与矿区、井田等导水裂隙带高度经验计算公式预计结果对比,发现较为吻合.     

1930煤矿导水裂隙带高度预计

地表河流经1930煤矿,影响井下采矿安全生产。通过对研究区内河床流域的地形地貌、地质条件、地表水流量及其他保护建筑设施的分析研究,运用数值模拟的方法预测导水裂隙带高度,得出了模拟区下开采的最大裂隙带高度为83m,通过钻孔实测与模拟预测值大致相同,说明模型成熟。该研究方法为其他矿区类似条件下开采具有借鉴作用。     

三台界矿区导水裂隙带发育高度预计与数值模拟

以榆阳区三台界煤矿3#煤层为例,采用理论计算和数值模拟实验2种方法对该煤层导水裂隙带发育规律及最大高度进行研究。结果表明:第一,理论公式计算值和数值模拟实验结果都反映了该矿3#煤层开采产生的导水裂隙带不会对矿区主要含水层产生影响,体现了良好的一致性;第二,数值模拟结果与《三下一上规程》理论计算结果更为接近,说明导水裂隙带最大高度为60 m左右更为可靠。     

综放工作面导水裂隙带发育高度预计

根据3301工作面工程地质及采煤工艺条件,应用UCEC数值模拟软件,对工作面导水裂隙带发育高度进行数值模拟,结合规程公式计算及经验类比预计结果,综合分析获得工作面导水裂隙带发育高度,以便为矿井开采提供设计依据。     

综放开采导水裂隙带发育高度数值模拟分析

为了探求综放开采条件下导水裂隙带发育高度与采厚的关系,采用数值模拟方法对综放开采导水裂隙带发育高度进行了模拟计算,通过与工程实测数据的对比分析,获得本区综放开采导水裂隙带裂高采厚比平均值为16.76,综放开采产生的导水裂隙带发育高度比分层开采的大,为相似区域内、相同条件下导水裂隙带发育高度预计提供了参考。     

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。     

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.     

近距离煤层开采导水裂隙带发育高度数值模拟研究

为解决邵寨煤矿2号、5号煤层重复采动面临的覆岩破断及两带发育高度问题,以及研究此情形下导水裂隙带演化规律,运用数值模拟计算方法,采用3DEC数值模拟软件,通过对近距离煤层条件下工作面的回采进行模拟实验,获得导水裂隙带的演化趋势,以及工作面回采结束后的两带最终发育高度。模拟结果表明,导水裂隙带高度沿工作面倾向是从零开始逐渐增加的,最终当工作面回采360 m时,导水裂隙带高度增加至100 m,而走向导水裂隙带初始为煤2层采动造成的高度为78 m,随着煤5层的回采导水裂隙带高度保持不变,当工作面回采至220～260 m时向上延伸至100 m,随后继续保持稳定,导水裂隙带最终发育高度为100 m,贯穿了延安组岩层达到安定组岩层但并未到达洛河组含水层,可以保障井下的安全生产。     

导水裂隙带发育规律的模拟研究

为了研究导水裂隙带的发育规律,依据某矿12305工作面地质情况,进行了数值模拟及相似材料模拟研究。在上覆岩层的一定高度内,开采边界与重新压实区之间岩层裂隙发育最为充分,形成导水裂隙带。结合经验公式计算的结果,得出该工作面的导水裂隙高度为45 m左右,为相邻矿井提供了一定的参考依据。     

导水裂隙带高度的数值模拟分析及实测

通过单轴压缩实验获取岩石力学参数,采用经验公式对浅埋薄煤层工作面导水裂隙带进行理论预计,使用FLAC3D软件进行数值模拟,并使用双端堵水器进行现场实测对模拟结果进行验证。研究表明,采空区上覆岩由于受到剪切力和张拉力发生塑性破坏而产生贯通裂隙,而弯曲带岩土层仍处于弹性状态,通过塑性区的破坏范围能够较为准确的判断导水裂隙发育最大高度,相比现场实测能大量减少对人力、物力的投入,为矿井安全生产提供有效指导。     

基于熵权-层次分析法的导水裂缝带高度预测的研究

以大平矿区实测数据作为样本,首先根据经验建立影响导水裂缝带高度的因素集,然后运用熵权-层次分析预测模型通过Matlab编程获得导水裂缝带高度的预测值及各影响因素的权重。该方法在一定程度上弥补了导水裂缝带高度观测资料的不足,修正了权值不均衡问题,评价结果优于单一层次分析法,为导水裂缝带高度的科学预测提供了一种有效的方法。     

下组煤露头区导水裂缝带高度综合确定

为了合理留设煤层露头区第四系防水煤柱,采前进行导水裂缝带高度预计是重要的基础工作之一。以滕州矿区新安煤业公司太原组下部16煤露头区以往勘探资料为基础,综合运用"三下规程"、裂采比计算方法、函数公式和数值模拟4种方法,对16煤露头区开采导水裂缝带高度进行了预计,并进行了对比分析。多种方法可互相弥补、验证,克服了单一方法的局限性。结果显示,16煤厚度取值1.05~1.37m时,最大导水裂缝带高度为25.5~29.3m。计算结果为留设第四系防水煤柱提供了依据,同时也为矿井防治顶板水提供了重要参数。     

海域首采面综放开采导水裂缝带高度预测与实测研究

基于海域下采煤的特殊性,对海域首采面覆岩导水裂缝带高度的预测和实测技术进行了研究,得出了海域首采面的导水裂缝带高度,为制定海域开采上限和安全开采提供了科学依据。     

基于微震分析法的特厚煤层导水裂缝带高度研究

针对老虎台矿区特厚煤层、断层构造较多、开采条件复杂等特点,通过应用微震分析法对83002工作面的导水裂缝带高度进行了研究。根据对微震事件分布规律,确定了83002工作面导水裂缝带高度,并应用现场可控源音频大地电磁法(CSAMT法)对其进行了验证,结果基本一致,可以确定所得上覆岩体导水裂缝带范围和高度的合理性,为后续开采的设计和安全防护提供了指导。     

极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度研究

通过数值模拟、现场实测等方法对鲁西煤矿极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度进行了研究。研究结果表明:通过FLAC3D数值模拟计算得出3上107工作面煤厚2.3 m,裂隙发育高度33.6 m,3下107工作面煤厚3.42 m,裂隙发育高度39.4 m;现场实测结果表明下分层开采后导水裂缝带发育高度为41.51 m,下分层开采后裂缝带发育高度增加较少;3上107工作面导水裂缝带发育类比高度值降低了4.33 m,随着工作面停采时间的增大,采动裂隙尤其是上部的微小裂隙会部分闭合,导致导水裂缝带发育高度有所降低。     

煤层覆岩裂隙带高度预测的数值模拟-安全系数法

通过岩石力学试验,获得模拟所需的材料物理力学参数,经过损伤参量校正建立合理的数学模型,运用FLAC进行数值仿真模拟,并对模拟结果使用安全系数的方法进行开采覆岩裂隙带高度预测,可以得到真实可靠的参考资料,而且可以大大降低生产成本.     

论马兰矿煤层开采"三带"发育高度研究

阐述了在西山矿区进行“三带”研究的必要性,分析了煤层采空后“三带”的发育高度,并提出了“三带”发育研究的具体方法。对煤矿开采防治水具有现实意义。     

大采高综采煤层塑性区计算分析

在大采高综采工作面中,塑性区宽度的确定是采取安全措施的理论依据。以某矿4.2 m厚煤层开采为现场研究条件,通过现场实测及理论分析,系统地研究了大采高综采煤体变形、破坏问题,准确地计算出煤体破坏塑性区的范围。     

高头窑煤矿河下开采导水裂隙带高度的试验研究

导水裂隙带高度是水下采煤的主要依据,通过相似材料模拟对高头窑煤矿水多湖川河下浅埋煤层开采时导水裂隙带高度进行了研究。结果表明:相似材料试验和"三下"开采规程预测高头窑煤矿煤层开采导水裂隙带高度有一定的差距。随着采高的增加,两者相差越来越大。高头窑煤矿水多湖川采煤时裂采比为15,煤层开采是需要进行采高控制,h≤H/19,以达到控制导水裂隙带高度的目的,实现河下采煤的安全开采。     

雅店煤矿4号煤层开采导水裂隙带高度研究

为研究雅店煤矿4号煤层开采导水裂隙带发育高度,首先采用UDEC数值模拟方法分析了煤层开采后覆岩破坏规律、应力分布规律和导水裂隙带发育高度;其次采用理论计算方法和工程类比法确定4号煤层47个钻孔的导水裂隙带高度,并根据现场钻孔实测数据,对比得出导水裂隙带突破煤层上方洛河组含水层(K1l)的范围及深度;最后综合考虑数值模拟、理论计算、工程类比和现场实测结果,得出4号煤层导水裂隙带平均高度为205~214 m,最大裂采比为20。研究结果表明：4号煤层开采覆岩导水裂隙带大部分已突破洛河组含水层底界,矿井正常生产时应采取有效措施确保安全开采。