基于FLAC~(3D)对不同采序下采空区变形规律的研究

以北埠煤矿为工程依托,对不同开采顺序下采空区上覆地层变形规律展开分析,并得到结论:(1)开采煤层总数相同,采空区的影响范围与煤层开采顺序无关,且不同开采顺序引起的地表最大变形位置相同;(2)通过模拟不同开采顺序条件下上覆岩层的变形情况,可以得到多煤层的最佳开采顺序为由中间层至上下层;(3)首采煤层一定时,二采煤层上覆岩层越薄,采空区引起的地表沉降值越大。     

小断层影响下的采空区瓦斯运移规律研究

在煤矿开采过程中,小断层会导致采空区瓦斯聚集形成瓦斯富集区,对生产安全具有很大威胁,因此有必要研究小断层影响下的采空区瓦斯运移规律。通过UDEC数值模拟采空区上覆岩层破坏过程,从而计算小断层影响下采空区上覆岩层的空隙率,并利用FLUENT软件数值模拟开采过程中考虑小断层影响的采空区瓦斯运移规律。研究表明：(1)工作面距离小断层20 m远处,小断层从顶部首先出现滑移现象,采空区上覆岩层的位移开始受到断层的影响;工作面到达断层时,由于断层滑移,上盘岩体在断层面滑移产生回转现象,支撑着采空区岩层,覆岩垮落位移量出现大幅度减小,并且岩层垮落出现滞后现象;小断层的影响范围有限,工作面过小断层60 m之后,采空区上覆岩层位移规律逐渐恢复正常。(2)通过分析含小断层采空区上覆岩层位移特征,得到了采空区上覆岩层位移及其拟合公式,计算得到了三维空隙率分布规律：垮落带范围内,覆岩空隙率在4个隅角位置最大,并且断层靠近进回风巷的位置也出现了空隙率增高;裂隙带范围内,除断层靠近进回风巷的位置空隙率较大,其他位置空隙率相对较低且变化不明显。(3)获得了小断层影响下的采空区瓦斯运移规律：在工作面距离断层50 m远...     

多因素耦合下的采空区上覆岩层安全厚度分析

为了研究露天矿多因素耦合下的采空区上覆岩层安全厚度变化规律,针对河曲露天矿已探明采空区进行了顶板安全厚度分析;建立采空区及周边岩体的数值模型,分析不同跨度的采空区在震动载荷因素和双采空区叠加影响下顶板沉降位移变化规律。结果表明:采空区上覆岩层安全厚度随采空区跨度的增加而增大,且采空区跨度达到60 m时,上部岩层发生严重破坏;考虑震动荷载时,随着采空区跨度的增大,震动荷载的影响越为明显;双采空区产生叠加影响的采空区间距范围为40 m以内。综合采空区上覆岩层安全厚度的理论分析与数值模拟结果,给出河曲露天矿开采范围内的采空区处置方案。     

含水层下矸石充填采煤覆岩导水裂隙的演变原因及研究目标

固体充填采煤是用机械化方式,将矸石等固体废弃物填入采空区的技术,它能采出更多的煤炭资源,并能处理矿区固体废弃物,还能使填入采空区的固体废弃物对上覆岩层的移动和裂隙发育有控制作用,所以固体充填采煤能给含水层下压煤矿区提供安全有效的方法。本文主要研究导水裂隙带发育范围与充实率之间的定量关系、矸石充填采煤覆岩破坏程度、裂隙带形成中导水裂隙的进化规律。     

下伏煤层开采导水断层防水煤柱留设宽度研究

基于长春兴煤矿601工作面上覆采空区与导水断层的地质条件,利用经验公式和理论分析确定了导水裂隙带发育最大高度和保护煤柱宽度范围。采用CDEM模拟软件建立下伏采煤工作面与断层相耦合的数值模型,模拟不同宽度保护煤柱工况下煤层开采对断层和上覆采空区岩层裂隙发育的影响规律。模拟结果表明,40 m保护煤柱条件下,601工作面煤层开采会显著影响断层和上覆采空区的导水裂隙发育;50 m保护煤柱条件下,601工作面煤层开采对上覆采空区裂隙发育产生影响,对断层无影响;60 m保护煤柱条件下,601工作面煤层开采对上覆采空区和断层区域的导水裂隙带发育均无影响。     

水体下采空区覆岩移动规律相似模拟实验研究

该文以新安矿区小浪底水库南岸王家沟一带采空区为原型,进行室内相似模拟实验研究,通过在模拟岩层及地表设置位移观测点,获取不同推进距离引起的岩层变形值与移动值,进而绘制采空区上覆岩层移动与变形曲线,实验再现了不同推进距离引起地表变形下沉的全过程,掌握了水体浸入作用下采煤后岩层移动及地表下沉的规律,提出了地表下沉最大值点偏向于开切眼。     

上覆采空区含水性及岩层导水裂隙发育的分析与研究

随着我国煤层开采深度的逐渐增加,采空区下采煤作业成为常态,由于上覆岩层在上覆回采的影响下岩体裂隙扩展发育,从而极易造成矿井水灾事故。本文主要运用数值模拟、理论分析以及瞬变电磁现场实测三种研究手段相结合的方法对上覆采空区岩层的导水裂隙及含水特性进行评价分析,并主要对现采8#煤层顶板砂岩进行含水性评价。     

陕北榆神府矿区保水采煤方法研究

论文研究了陕北榆神府矿区与保水采煤有关的地质因素,结合采空区上覆岩层的移动规律,提出了矿区保水采煤的采煤方法划分体系。对矿区进行了保水采煤的采煤方法区划,对不同区划提出相应的保水开采方法,为矿区保水采煤的宏观决策提供了参考和依据。     

浅析煤矿老采空区水害防治

根据采空区积水形成与井田开拓在时间上的先后关系,将老采空区分为井田开拓前已存在的老窑和本矿井正常回采时形成的采空区.通过采空区上覆岩层的"三带"理论,分析了水体下采煤时采空区积水形成的原因.针对不同类型老采空区分析了防治积水的关键和措施.     

煤矿老采空区水害防治技术分析

从采空区积水形成与井田开拓在时间上的先后关系出发,将老采空区分为井田开拓前已存在的老窑和矿井正常回采时形成的采空区。通过采空区上覆岩层的"三带"理论,分析了水体下采煤时采空区积水形成的原因。针对不同类型的老采空区,分析了防治积水的关键点和措施。     

煤层开采覆岩变形与破坏试验研究

顶底板赋存含水层的煤系地层在采煤影响下可能因导水裂隙的发育而导致突水危险。采用平面模拟的方法，通过实验室相似模拟试验，对某井田采煤过程中覆岩变形与破坏规律进行了模拟试验研究，获得了上覆岩层应力的分布以及随开采面推进的发展规律，结果表明，在本模拟条件下煤层开采导致上部覆岩破裂带触及上部含水层，因此需采取必要措施，以确保安全生产。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟

通过理论分析计算,得出上下2组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟,研究分析了上下2组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值、模拟计算结果对比,综合分析了分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

寺河矿采场覆岩结构及运动规律数值模拟研究

应用"关键层"理论与离散元数值模拟相结合,研究寺河矿大采高综采采场覆岩结构及运动规律,结果表明,顶板离层量的增加、顶板断裂线的前移是大采高工作面覆岩运动的两个特征.     

杭来湾矿近浅埋煤层开采覆岩移动规律研究

通过相似物理模型实验对30101首采工作面开采时的覆岩移动规律进行研究,得出了杭来湾矿近浅埋工作面开采时的覆岩结构特征、关键层破断规律及关键层和地表移动规律,为具有相同地质条件煤层的安全开采及覆岩移动规律研究提供参考。     

基于分布式光纤的覆岩变形特征监测试验研究

采动覆岩变形、破坏方式及其内部应力演化规律是采矿工程领域研究的重要问题,通过科学、有效的监测手段对上覆岩层在工作面开采过程中的变形及来压规律进行实时监测至关重要。将分布式光纤水平、垂直埋设在模型内部,监测覆岩变形特征与应力应变状态。结果表明,1-2煤回采过程中,水平传感光纤的"马鞍形"频移曲线反映了覆岩破断的动态变化过程;布里渊频移变化度准确实现了工作面的来压判别;分布式光纤的时空演化规律揭示了整个开采过程中相似模型的应变分布特征。     

充填开采对“煤—水”双资源矿井资源属性正效应的影响研究

针对我国煤炭资源开采现状,为解决煤炭开采与生态环保、水资源之间的矛盾和冲突,实现绿色开采的多赢目标,在系统阐述“煤—水”双资源矿井开采概念与内涵的基础上,通过理论分析、数值模拟等方法,对比分析垮落法和充填开采两种不同开采方式对上覆岩层运移规律的影响程度,提出了以绿色充填开采实现“煤—水”双资源矿井资源属性正效应的研究思路及方法。研究结果表明:充填开采控制顶板,上覆岩层不出现“三带”变化,仅出现“两带”,降低了覆岩破坏高度,阻断岩层的破断,起到了抑制水害发生的作用;充填步距、充填率、充填体强度与上覆岩层下沉值呈线性关系。相关研究成果对类似条件下的“煤—水”双资源矿井具有一定的借鉴意义。     

西部煤层开采覆岩垮落及矿压显现影响因素研究

西部矿区高强度开采引起覆岩变形-移动-破断是造成顶板大面积切落、突水溃沙等地质灾害以及水土流失等环境损伤的根源。采用数值模拟、现场微震监测和理论分析相结合的方法开展西部矿区煤层覆岩垮落及矿压显现规律影响因素研究。以小纪汗煤矿为例,开展了覆岩层变形、破断、垮落、“三带”形成规律的研究,以及不同开采速度下矿压显现规律研究,揭示了不同采高和开采速度对煤岩破坏的影响规律。现场微震监测结果表明,不同的推进速度会造成工作面不同的应力调整范围和不同的应力调整完整程度。通过2者综合分析,系统揭示了西部煤层覆岩垮落特征及“三带”形成演化规律,为建立高强度开采下覆岩结构破断规律及其稳定性判据的提出提供了科学依据。     

河下综放开采覆岩破坏发育特征实测及模拟研究

下沟煤矿位于泾河下的煤炭资源,采用综放开采,现有的导水断裂带高度计算方法不能满足水体下采煤安全评价的要求。为了掌握泾河下特厚煤层大面积综放开采的覆岩破坏发育特征,实现水体下安全回采,在研究区工作面不同位置布置了5个采后“两带”孔,进行了钻孔冲洗液漏失量和彩色电视观测,并通过物理模拟进一步研究了在各工作面间留设一定宽度隔离煤柱的开采方式的覆岩破坏过程。观测和模拟结果表明：隔离煤柱有效地控制了覆岩破坏发育高度,成为泾河下压煤安全回采的关键。根据得出的单工作面最大裂采比,并通过最小防水安全煤岩柱垂高的计算,认为地质条件满足泾河下安全回采的要求。     

Overlying strata movement law in fully mechanized coal mining and backfilling longwall face by similar physical simulation

Fully mechanized coal mining and backfilling technology with gangue, fly ash and losses etc. changes the overlying strata movement characteristics and strata behavior law in the fully mechanized coal mining and backfilling longwall face (FMCMBLF). Based on the similar theory, a model of the overlying strata movement in FMCMBLF is established with sponge and plastic foam whose thickness ratio is 1:2 as the similar backfilling body. From the similar physical simulation, the following conclusions have been drawn: (i). The overlying strata movement develops from bottom to top as the mining progresses in the FMCMBLF and consequently, the subsidence curve of the strata assumes symmetrical bowl. (ii) No caving zone but only fissured and bended zones are found in the overlying strata herein. (iii) The subsidence velocity undergoes a changing process of “minimum, successive accretion, reduction, and stabilization,” and the overburden strata movement lasts for a long time. The test results would provide reference for further research of strata control as well as fully mechanized coal mining and solid backfilling technology.     

浅埋煤层开采岩移特征与渗水机理分析

应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的岩石破裂过程渗流与损伤耦合作用分析系统（F—RFPA2D），以大柳塔煤矿一工作面为例，建立地质力学模型，再现了浅埋煤层采动后其上覆岩体破坏的动态发展过程，揭示了采场硕板的破断、上覆岩层来压及采场推进过程中煤壁支承压力、地表下沉的变化等规律。特别是直观地得到了采动条件下岩层裂隙发展、贯通引起的渗水过程。模拟研究结果和现场实际观测到的结果基本吻合。对于促进西部煤田的高效安全开采具有重要意义。