富水覆岩采动裂隙渗流相似模拟研究

为了确保工作面在综放开采条件下安全生产,研究了采动过程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板透水的灾害机理.结合具体工程地质条件,利用固-液耦合相似材料模拟方法对首采工作面综放开采过程进行了研究,分析了裂隙带与冒落带导水通道分布特征,总结了含水层潜水渗流规律.模拟结果表明,当工作面推进到300 m左右时覆岩主关键层断裂,裂隙带发展高度到达含水层,为顶板透水提供了可能的通道.在此基础上,分析了采动岩体的周期破断与裂隙发展过程,划分了顶板透水危险区域,其结论可为大佛寺煤矿顶板透水预测及防治提供依据.     

双含水层长壁开采顶板透水的数值模拟

为了研究煤矿顶板透水机理,揭示顶板透水规律,以便为矿井开采、防治水技术措施提供设计依据,根据黄陵矿区长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破裂过程分析软件RFPA2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、裂隙带发育、冒落情况进行了数值模拟,模拟过程中的透水量和实际检测到的透水量相吻合。     

特厚煤层富水覆岩采动裂隙动态分布特征模拟研究

以矿区煤田地质勘探水文地质资料为基础,结合具体工程地质条件分析了彬长矿区地层结构及其含水性;利用物理模拟方法研究了复合型水体下综放工作面采动过程中覆岩冒落带与裂隙带裂隙、导水通道形成、分布特征。结果表明,覆岩周期破坏形成离层和垂向破断裂隙,随工作面的推进岩层运移裂隙挤压闭合,在沿走向方向上形成局部闭合区、裂隙发育区,在开切眼及工作面附近易形成贯通导水裂隙成为透水通道,特厚煤层综放开采导水裂隙带发展高度约为采高的17～18倍,为工作面顶板控制及水害防治提供依据。     

覆岩采动裂隙演化规律相似材料模拟试验

针对综放工作面的覆岩采动裂隙演化规律问题,基于陕西彬长集团小庄煤矿40309综放工作面的煤层赋存条件,采用相似材料物理模拟试验及理论分析的方法,研究了综放开采过程中的覆岩采动裂隙演化规律.研究结果表明,在工作面推采过程中,上覆岩层在纵向上逐渐演化为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带的"竖三带"分布,并在梯形台两侧形成了瓦斯上浮...     

综放开采工作面两带高度发育规律数值模拟研究

针对某煤矿1301综放工作面开采受顶板砂岩、第四系松散含水层顶板水威胁的问题,为得到深部大采高综放工作面两带高度发育规律,采用FLAC3D数值模拟方法,研究覆岩在走向、倾向方向破坏演化规律。结果表明:覆岩导水断裂带高度达到106 m,冒落带高度达到49 m,导水断裂带已经波及到顶板砂岩含水层,开采3号煤层受顶板"三砂"水影响较严重,需要采前疏放顶板砂岩含水层。     

软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩破坏特征实测研究

针对敏东一矿16-3煤层顶板软弱岩层存在强含水层的问题,采用工程类比和现场钻孔冲洗液漏失量观测的方法研究了软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏的特征,确定了冒落带和导水裂隙带的高度。工程类比预估的导水裂隙带高度为43~90 m,冒落带高度为10~34 m;实测结果表明导水裂隙带顶点位于地表下246.22 m深度,距离煤层顶板83.78 m,冒落带顶点位于地表下293.35 m处,距离煤层顶板36.65 m;现场实测和工程类比预计的两带高度基本吻合,验证了本文研究方法对软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩采动破坏特征研究的可行性。     

深部特厚顶板富水煤层综放采高分析与安全开采技术

针对陕西永陇矿区崔木煤矿21301首采工作面开采期间发生的12次涌水、多次大面积来压、瓦斯积聚等事故灾害,在研究工作面顶板结构、水文地质条件、工作面和顶板来压及涌水量的基础上,计算了一次采全高、分层综放割煤高度、放煤高度及导水裂隙带高度,分析了含(隔)水层与导水裂隙带的关系,得到了综放开采的安全开采上限,提出了崔木煤矿综放工作面初采、末采及顶板富水等危险区域条件下安全开采技术措施,对于预防工作面重大灾害起重要的指导作用。     

综放面覆岩导水裂隙带高度的确定

为了确定长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破断过程分析软件RFPA^2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度．用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算,采用简易水文观测法对覆岩导水裂隙带高度进行了测定．结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场钻探结果比较接近,而由经验公式得到的结果偏于保守和安全,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法．     

某煤矿综采放顶板透水灾害性事故理论分析

通过大佛寺煤矿首采区工作面开采实际情况，离层裂隙发展高度达到砂岩含水层，通过采用工作面透水预测模型计算结果可得，首采工作面综放开采过程中可能因裂隙发展到达含水层，潜水发生渗流导致顶板透水，应采取防治措施。     

综采工作面上覆岩层运移规律研究

为分析综采工作面开采过程中顶板离层、冒落、垮落、裂隙发育贯通情况,以平煤股份五矿地质条件为基础,采用RFPA软件和UDEC离散元数值分析软件进行数值模拟分析,得出采动裂隙发育及采动应力分布规律,为瓦斯抽采技术的实施及工作面合理布置提供了理论基础.     

综放开采顶煤应力分布特征及其对渗透性的影响

基于现场工作面前方顶煤节理裂隙分布 ,运用UDEC软件对同一煤层地质条件下不同煤层厚度的综放开采与分层开采采场进行了数值模拟 ,利用数值模拟结果分析了综放开采采场前方顶煤与分层开采采场前方顶板的应力分布特征 ,运用顶煤应力分布特征对综放开采的瓦斯突出危险性进行了分析 ,并根据综放开采顶煤应力分布的卸压带范围选取了合理的钻孔位置。     

急斜煤层开采覆岩漏风途径生成演化模拟

为了解急斜煤层分段放顶煤开采过程中工作面发火成因,采用RFPA2D岩石破裂渐近过程分析软件,对开采中上覆层的破坏进行了数值模拟研究.模拟再现了采动区覆岩裂隙萌生、扩展和贯通的过程.研究表明工作面上方采空区靠顶板侧岩层首先产生微裂隙.随着下方工作面的开采,裂隙在多次闭合、扩展的反复过程中向浅部方向发展,并最终与地表塌陷过程中形成的向深部方向发展的裂隙贯通,从而形成由地表至工作面上方采空区靠顶板侧的漏风供氧通道,引起采空区发火,给工作面安全生产造成极大损害.堵塞漏风供氧通道以消除采空区残煤自然发火的外部因素有助于急倾斜水平分段放顶煤开采的安全生产.     

厚松散层薄基岩综放开采覆岩破断机理研究

采用数值模拟、理论分析、现场实测等方法对厚松散层超薄基岩厚煤层综放开采覆岩的破断机理以及对采动裂隙发育的影响进行了深入研究。研究结果表明：超薄基岩在风化作用下,力学性质大幅度降低,煤层顶板中无基本顶关键层,工作面推进过程中形成动态平衡的应力拱,拱脚分别位于采空区稳定矸石上和工作面前方煤壁内,在应力拱的作用下,工作面矿压显现不明显;应力拱阻止了采动裂隙的发育,应力拱最终发育高度决定了采动裂隙的发育高度,采动裂隙在风化基岩中发育速度快,也极易闭合,虽然采厚较大,但最终有效导水裂隙带发育不高。研究结果合理解释了厚松散层超薄基岩综放开采静压大、动压小,动载系数小、采动裂隙发育不充分等现象,实现了超薄基岩下厚煤层综放开采安全高效生产。     

强富水含水层下综放开采水砂灾害防控关键技术

弱胶结煤层覆岩抗采动变形能力差,高强度开采形成的采动裂隙易导通强富水含水层,在近距离强富水含水层下综放开采具有极大的危险性,常发生突水溃砂事故。为了实现强富水含水层下综放开采水砂灾害的安全防控,研究了基于水文地质条件精细探查、覆岩破坏高度的实测与监测、煤层采放高度设计与实时调整的突水溃砂灾害防控关键技术。提出基于网络并行电法和井下加密钻探的精细化探查组合方法以查明工作面开采的水文地质条件;采用经验公式预计、数值模拟计算、钻孔注水法实测以及电-震一体化监测等手段获取动、静态综放开采的覆岩破坏高度特征;通过控制煤层采放高度、优化工作面两巷在煤层中的位置、电-震一体化监测覆岩破坏高度反算煤层采放高度等方法达到及时调控煤层采放高度的目的。以应用工作面为例,采用并行电法、钻探验证,覆岩破坏高度实测以及煤层采放高度的精准控制等方法,基于地质条件探查与分析,动态控制了煤层覆岩的采动破坏范围,实现了工作面在近距离强富水含水层下的综放安全开采。研究表明,物探、钻探探测可有效获取水文地质信息以及综放开采覆岩破坏的关键参数,将采动裂隙场与水文地质条件相结合,控制煤层采放高度,对不同含水层采取疏或保的不同对策...     

综放开采采动裂隙分布及其演化特征分析

基于非对称综放开采布置特点,以谢桥煤矿1151(3)综放工作面地质及技术条件为背景,采用现场实测、实验室相似材料模拟和计算机数值模拟综合分析方法,开展了综放开采采动裂隙分布及其演化特征研究。结果表明,随工作面推进,采动裂隙发育高度呈梯级跃升并趋于稳定,其演化具有"∩"形高帽状、前低后高驼峰状、前后基本持平驼峰状、前高后低驼峰状等4阶段特征,非对称开采采动裂隙分布呈非对称性,揭示出非对称综放开采采动裂隙分布规律及其演化特征。该研究可为采场围岩稳定性控制、瓦斯抽放、安全高效开采等提供理论依据。     

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。     

综放工作面开采顶板变形控制及灾害事故防治

采场顶板稳定性控制对综放工作面开采至关重要,为了研究综放开采条件下顶板变形特征与稳定性控制,以崔家沟煤矿2305综放工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,对综放工作面顶板破断特征进行分析,首先分析了综放工作面顶板灾害事故进行分析,利用UDEC数值模拟软件对不同推进距离顶板破断特征,提出了顶板灾害事故的防治措施,并对其进行了顶板灾害事故处理计划方案制定,为崔家沟煤矿综放工作面顶板稳定性控制防治提供了依据。     

厚松散含水层下特厚煤层综放开采覆岩破坏特征研究

根据淮北某矿的地质条件,采用相似模拟、数值模拟、经验公式计算以及现场实测4种方法对厚松散含水层下特厚煤层综放开采时覆岩破坏特征进行了研究,分别得出了覆岩冒落带、裂隙带的发育高度。通过比较发现,相似模拟和数值模拟的结果与现场实测的结果比较接近,但经验公式计算得出的裂隙带高度较小。最终确定厚松散含水层下特厚煤层综放开采冒落带高度为13.5 m,裂隙带高度为68 m,为矿区防塌煤岩柱的留设提供了依据。     

急斜煤层开采覆岩漏风途径生成演化模拟

为了解急斜煤层分段放顶煤开采过程中工作面发火成因，采用RFPA∞岩石破裂渐近过程分析软件，对开采中上覆层的破坏进行了数值模拟研究．模拟再现了采动区覆岩裂隙萌生、扩展和贯通的过程．研究表明：工作面上方采空区靠顶板侧岩层首先产生微裂隙．随着下方工作面的开采，裂隙在多次闭合、扩展的反复过程中向浅部方向发展，并最终与地表塌陷过程中形成的向深部方向发展的裂隙贯通，从而形成由地表至工作面上方采空区靠顶板侧的漏风供氧通道，引起采空区发火，给工作面安全生产造成极大损害．堵塞漏风供氧通道以消除采空区残煤自然发火的外部因素有助于急倾斜水平分段放顸煤开采的安全生产．     

富水覆岩采动裂隙扩展及潜水渗流过程模拟研究

采用固—液耦合相似模拟实验的方法,研究煤层开采中因顶板垮落、放顶垮落造成的顶板突水通道的变化规律。结合工程实践,系统分析了工作面富水覆岩因采动岩体裂隙动态发展的普遍规律、分布特征及含水层潜水的渗流过程;对煤岩体的变形和裂隙渗流机理进行了初步的探讨,可为煤矿顶板突水防治提供理论依据。