推进方式对断层围岩应力演化规律的影响

煤炭开采中的冲击地压与断层构造密切相关,而工作面分别沿断层上盘和下盘推进时具有不同的冲击危险。为研究工作面推进方式与断层活动的相关性,以某过正断层工作面为例,通过数值计算分析不同推进方式下断层两盘接触应力状态的演化过程,基于对推进过程关键层破断规律的分析,研究断层应力演化差异性产生的原因,并通过工作面实际回采过程的微震监测数据,验证了采动影响下断层活化规律。研究发现:上盘开采时的断层应力变化幅度大于下盘开采时的应力变化幅度,上盘开采时断层围岩系统应力传递能力优于下盘开采;推进方式会影响上覆岩层破断后的覆岩结构和应力传递,上盘开采时关键层破断后更易形成砌体梁结构,且结构体系的稳定性高于下盘开采,下盘开采时工作面冲击危险性更高,须根据断层性质做好工作面布置和开采优化,进而降低冲击地压危险。     

断层影响下巷道应力演化规律及围岩控制研究

运用现场监测、理论分析及数值模拟相结合的方法,对糯东煤矿断层影响下副平硐及回风大巷的变形破坏及其主要原因进行了研究.研究表明,在断层影响下,副平硐顶、底板产生拉伸破坏,两帮发生鼓出变形;回风巷道与副平硐交叉处发生剪切滑移破坏,底板发生明显的拉伸破坏.提出了新的巷道施工与支护方案.实践表明,采用新的巷道施工与支护方案后,巷道围岩变形明显降低,其稳固性得到了大的改善.     

含断层煤层群开采围岩应力演化规律研究

采用FLAC3D数值模拟分析煤层开采过程中邻近煤岩体及断层应力分布特点、裂隙发育演化规律、及煤岩层卸压范围。结果表明:切眼、工作面前方、断层面和断层端部均出现不同程度的应力集中现象。当工作面推进距断层一定距离时,采空区上下方邻近煤层卸压瓦斯大量运移并集中在开采空间。断层面应力与工作面应力区叠加贯通,达到应力最大值,此时应对该范围内的瓦斯进行合理的抽采,避免裂隙带形成的瓦斯积聚造成瓦斯突出。     

不同推进方式下断层工作面围岩应力演化研究

基于正断层采用FLAC~(3D)研究了上下盘向断层不同推进方式开采下断层影响区工作面围岩应力演化规律,结果表明:上盘开采时工作面前方煤体垂直支撑应力峰值大于下盘工作面,不论是上盘向断层推进开采还是下盘向断层推进开采,随着工作面逐渐接近断层,断层前方煤体的垂直支撑应力先增大后减小,主要是因为煤柱较宽时能够承载工作面前方的垂直支撑应力叠加,但是当煤柱宽度减小到一定程度时,煤柱发生整体塑性破坏使得承载能力降低,同时随着工作面逐渐向断层推进,工作面端头两侧煤体的垂直支撑应力逐渐增大,成为主要承载区。     

深井不同采高围岩应力演化规律研究

文章以山东某矿深井工作面为工程背景,运用数值模拟软件对千米深井不同采高下应力分布规律进行研究,通过对工作面超前支承压力峰值、推进影响范围和煤层围岩破坏等方面的分析,得出结论:深井开采过程中,煤壁前方支承压力峰值和压力影响范围与推进距离呈正相关,在采高不同的情况下,工作面推进距离相同时,超前支承压力峰值随采高的增加而增大,工作面围岩的破坏随采空区的增大破坏范围增大。研究成果对深井工作面安全开采具有一定的指导意义。     

不同煤柱宽度对围岩应力与变形影响模拟研究

利用FLAC3D数值模拟软件通过建立模型对不同宽度煤柱下巷道围岩垂直应力、变形及破坏规律进行了研究分析。研究表明:随着煤柱宽度的增大,煤柱应力集中范围越来越小,应力集中系数越来越小,逐渐呈现均匀承载现象,同时巷道围岩位移量也逐渐减小。随着煤柱宽度的增大,煤柱弹性核的范围越大,煤柱越稳定,回采巷道越安全,考虑到煤柱过宽会造成资源的浪费,最终确定合理的区段煤柱尺寸在14~16 m。     

沿空掘巷围岩应力演化规律探究

该文从沿空掘巷的围岩应力演化数值模拟入手,探寻沿空掘巷围岩应力的演化规律,以期促进沿空掘巷技术的应用与推广。     

基于断层影响下的覆岩应力演化规律分析

在断层影响下,覆岩的破断形式以及应力分布等都将发生变化。为分析断层对覆岩应力演化的影响,采用FLAC3D数值计算方法,以某矿的断层赋存特点为工程背景,模拟分析了下盘工作面向正断层推进过程中工作面超前支承压力与弹性应变能分布规律。研究结果表明:由于断层带的存在,阻隔了覆岩的应力传播。随着工作面逐渐接近断层,工作面超前支承压力与弹性应变能显著增高;断层处的应力与弹性应变能大量积聚,极易诱发冲击地压。该研究对相似地质条件下的煤层冲击地压的预测及防治起到指导作用。     

倾角对断层活化应力演化规律的计算机模拟研究

以某煤矿F2正断层的地质资料为依据,运用计算机数值模拟软件FLAC3D5.0对正断层在两盘工作面开采过程中断层带的应力变化、孔隙压力演化规律及围岩的孔隙压力进行研究,揭示了断层倾角对正断层的影响。研究结果表明:正断层在工作面开采之初断层带正应力变化不大,工作面开采至距断层35m位置时,断层带正应力快速增加,断层倾角越大,断层带正应力越大;不同断层倾角下,随工作面推进,断层带孔隙压力先缓慢增加,而后工作面距断层35m时,断层带孔隙压力迅速增加,工作面距断层相同距离时,倾角越大,断层带孔隙压力越大;正断层围岩的孔隙压力与断层倾角成正比,倾角越大,孔隙压力也越大。因此,在实际生产中需针对断层的性质,考虑断层倾角的影响,有根据地对断层保护煤柱进行留设,在保证安全的前提下,提高经济效益。     

逆断层下盘不同采高工作面支承应力演化规律研究

以逆断层下盘不同采高工作面开采为背景,采用UDEC数值模拟方法,研究了下盘工作面向逆断层推进过程中不同采高下支承应力的分布特征及演化规律。研究表明:下盘工作面向逆断层推进过程中,由于逆断层松弛活化产生的阻隔效应,支承应力分布特征发生演化,其峰值呈现先减小后增大的变化趋势,其明显影响范围不断减小。下盘工作面3 m和5 m采高的支承应力演化基本同步,支承应力分布相似;当煤层采高增大为7 m时,受断层采动活化及煤柱的耦合作用影响,支承应力峰值较高,采动影响更为强烈。工作面前方逆断层对支承应力的影响较大,应及时加强工作面及回采巷道支护。     

逆断层下盘开采断层煤柱应力演化及断层活化规律研究

以逆断层为研究对象,通过FLAC~(3D)数值模拟软件建立由下盘向逆断层开采模型,研究了逆断层下盘开采时不同尺寸断层煤柱内支承应力演化和断层活化规律。结果表明:逆断层对采动应力的阻隔效应显著,随断层煤柱尺寸减小,断层煤柱内易形成高应力集中,导致煤柱塑性失稳,易诱发动力灾害;断层面剪切应力与法向应力比值能较好的反应断层受开采扰动程度,比值最大时断层活化危险性最大;受开采扰动,断层由高位向低位逐步活化,两盘相对位移量增大,易诱发矿井灾害。     

微裂隙对深部高应力围岩劈裂破坏演化规律的影响分析

引入表征体积单元,采用考虑闭合效应下基于曲线扩展路径的劈裂演化等效连续体模型,利用FISH语言,内嵌入FLAC软件中,使方法程序化,分析微裂隙对深部高应力围岩劈裂破坏演化规律的影响。结果表明:裂隙越长,围岩劈裂破坏深度、面积越大;随着倾角的增长,劈裂破坏深度、面积先增大后减小并最终趋向于0,45°时达到最大值,倾角接近90°时,微裂隙形成自锁,劈裂破坏显著抑制;随着摩擦系数的增大,劈裂破坏深度、面积逐渐减小并最终趋向于0。     

复杂应力条件下的围岩应力分布演化规律及围岩破坏原因分析

对于受多次采动影响的巷道,围岩破碎范围广,变形大,支护难,这也一直是煤矿生产中亟待解决的问题之一。该文针对山西沁和能源集团永安煤矿材料下山生产地质条件,通过FLAC3D数值模拟研究分析了材料下山在掘巷后、受一次采动、二次采动后围岩应力分布演化规律,并对围岩变形破坏原因分析进行了总结。     

巷道推进方式对断层围岩稳定性影响规律

断层破碎带影响着巷道围岩位移场和应力场分布。基于此,考虑断层破碎带赋存条件下,巷道推进方式对断层围岩稳定性影响,采用FLAC^3D对两种推进方式通过断层时的应力、位移、变形特征及塑性区开展数值模拟分析。研究结果表明：断层破碎带倾角一定时,随着掘进工作面与断层中心距离变近,巷道围岩变形破坏更为剧烈;巷道由上盘向断层推进时的围岩结构体系稳定性高于下盘向断层推进。该研究成果为类似巷道掘进过断层提供了参考。     

孤岛工作面煤柱宽度对围岩应力分布的影响分析

以王庄煤矿8105孤岛工作面为背景,根据工作面地质条件,采用FLAC3D软件建立数值模拟模型,对不同煤柱宽度条件下巷道两帮垂直应力分布规律,以及巷道变形规律进行对比分析。结果表明:煤柱留设宽度为6~8 m时,8105孤岛工作面运巷长期处于侧向采动应力的应力降低区,有利于维护巷道围岩的长期稳定。研究结果可为王庄煤矿孤岛工作面的安全高效开采提供技术支撑。     

不同煤柱宽度下巷道围岩变形规律分析

为了解决合理煤柱宽度设置的问题,避免煤炭资源的浪费和确保矿井的安全开采,理论分析了软岩巷道破坏特征和高应力软岩巷道破坏特征;数值模拟分析了不同宽度煤柱下垂直应力分布、巷道围岩塑性区分布特征、巷道围岩变形量分析。研究为合理煤柱宽度的留设提供了科学依据。     

不同断层倾角下煤系断层应力场演化规律研究

为深入了解煤系断层构造带应力场演化特征,以重庆石壕煤矿为例,通过物理相似模拟研究不同倾角断层在水平应力作用下破坏形态及内部的应力变化规律,同时结合数值模拟软件PFC分析不同断层倾角下应力增高区范围与断层破坏的影响。结果表明：断层倾角较小时发生滑动破坏,随着倾角的增大,断层两端应力无法通过滑动卸载,破坏形式逐渐变为剪切破坏;加载时断层下盘区域产生应力集中,断层倾角增大使得应力增高区因不同的破坏形式从下盘煤层区域向下盘顶、底板区域转移;通过PFC数值模拟,可以有效观测到模型内部裂缝,并对试件内部微裂缝进行考察研究与物理试验有着较好的一致性;通过力链分析发现,断层倾角变化会诱使应力增高区从煤层过渡到力学性能较强的顶、底板。     

不同倾角下工作面沿正断层开采断层煤柱应力演化规律研究

以赵楼煤矿5310工作面开采条件为研究背景,采用FLAC3D数值模拟软件,建立不同正断层倾角模型,研究了工作面沿正断层走向推进过程中,断层煤柱稳定性以及应力演化规律。研究结果表明,上盘断层煤柱支承应力峰值高于下盘,受断层倾角影响较大。断层煤柱支承应力随断层倾角增大而增大,工作面前方支承应力主要集中在靠近断层一侧;下盘断层煤柱支承应力曲线在断层倾角为45°、50°时呈双峰状,在55°、60°时呈单峰状,断层煤柱支承应力峰值受断层倾角影响较小;上下盘断层煤柱宽度应不小于30m,需根据具体工程条件确定断层煤柱宽度。     

断层对巷道围岩应力状态影响数值模拟研究

应用数值模拟,对巷道掘进到断层区域时巷道围岩受力变动情况展开探究。探究结果表明:在断层附近26~27 m范围内断层会使巷道围岩受力受到影响,其中帮部垂直方向受力会受到较大干扰,底板围岩垂直应力对顶板围岩垂直应力影响最小;断层对底板围岩水平应力影响最大,帮部围岩水平应力对顶板围岩水平应力影响最小;巷道顶底板掘后水平应力受到断层构造的影响会增大,而且帮部垂直应力与正常地带相比也会有较为明显的加大,使巷道围岩的变形比较突出。     

大倾角综放采场围岩应力演化规律研究

针对大倾角厚煤层不同煤层倾角条件下采场不同区域的围岩应力变化特征及支承压力变化规律,以庞庞塔煤矿5-103工作面为工程背景,通过采用数值计算软件FLAC3D建立煤层在不同倾角下的模型,分析了在不同倾角下采场围岩的应力状态,讨论了不同煤层倾角条件下采场不同区域的围岩应力变化特征及支承压力的变化规律,并进行了现场测试验证,为解决大倾角厚煤层综放开采中存在的问题提供了一定的参考价值。