极薄煤层钻采上覆煤层卸压变形及渗透性演化规律

通过相似材料试验及现场工程测试等手段,对极薄近距离下保护层钻采上覆被保护层垂直应力、膨胀变形、渗透率演化规律进行了研究,得出了钻采极薄下保护层上覆被保护层的垂直应力、膨胀变形及渗透率变化规律等。研究结果表明,钻采极薄近距离下保护层二1煤垂直应力降低60%以上,相对膨胀变形率12‰,相似材料体渗透率增大15倍。钻采一9煤对上覆二1煤能形成保护效果,引起了二1煤卸压增透、卸压增流效应,降低了二1瓦斯抽采难度,消除了二1煤的突出危险性,研究成果可推广应用于极薄保层开采。     

老三沟煤矿覆岩运动规律相似材料模拟研究

为分析老三沟煤矿6煤开采过程中覆岩运动特征及导水裂隙发育规律,进行了相似材料模拟研究。实验表明,开采6煤层工作面的初次来压步距为45 m,基本顶周期来压步距为15~20 m;在开切眼和停采线附近有纵向裂隙贯通区,有可能成为采空区和工作面的导水通道。研究结果将为矿井的安全生产和老三沟矿区的绿色开采技术体系提供依据。     

浅埋煤层采动覆岩运动相似材料模拟研究

为分析伊犁一矿首采工作面浅埋煤层采动覆岩运动特征,进行了相似材料模拟研究。分析了直接顶破坏、老顶破坏、采动覆岩破坏高度发展等规律,并进行了切顶冒落分析。研究结果表明,首采工作面具有采动覆岩破裂高度随工作面推进而增大,采动覆岩破裂高度在充分采动前约为采空区跨度之半等规律。试验过程和理论计算均未出现切顶冒落现象。研究结果可为矿区首采工作面煤层安全开采提供理论依据,同时,对分析其他浅埋煤层安全开采覆岩运动规律具有一定的借鉴意义。     

大倾角煤层俯斜开采覆岩运动规律相似模拟

以大倾角煤层俯采采场为研究对象,采用相似材料模拟和理论分析的方法研究了采场覆岩垮落规律以及空间结构动态演化规律,以此为基础建立了覆岩空间结构力学模型。结果表明:俯斜开采顶板来压步距较长,基本顶初次来压步距约50 m,周期来压步距约25 m;采场覆岩空间结构是不断演化的,最终将形成多个不同层位的基本顶岩梁结构和1个横贯整个采场的非对称裂隙拱结构,采场中上部原下位基本顶岩梁会转化为冒落带,基本顶岩梁呈阶梯状沿倾向向上位岩层发展。采场下部区域,拱脚支承位置低,约束程度强,但容易产生煤壁片帮和架前冒顶,需加强支架-围岩系统的稳定性控制。     

薄煤层保护层开采覆岩裂隙演变数值模拟

在保护层开采时,上覆煤岩体的平衡遭到破坏,产生的破断和裂隙为瓦斯的运移创造了通道,有利于瓦斯的抽采。基于离散单元数值模拟软件UDEC2D,模拟了保护层在不同开采参数时上覆煤岩体应力场和裂隙场的变化。研究结果表明:保护层开采时,被保护层煤岩体发生破断,最大主应力主要集中在开切眼和工作面附近,垂直应力大致呈"M"形分布;在开采保护层过程中,上覆煤岩体裂隙发育经历"产生—发展—闭合稳定"的动态发展规律,工作面附近发育裂隙最充分,大致呈一"梯形",并随工作面推进动态前移;裂隙的发育程度和覆岩物理力学特性及开采参数有直接关系,在进行薄煤层保护层开采时应综合确定开采参数。     

缓倾斜矿层覆岩卸压带高度数值模拟研究

基于岩层应力、渗透率等相关关系,分析岩层应力-渗透率关系函数,引入系数βii并定义其为岩层渗透相关系数,构建以渗透相关系数为参变量的卸压带高度指数预测模型。研究表明,在一定范围内卸压带高度随工作面推进而增加,且增加量逐渐减小,卸压带高度有向某一定值靠近的趋势。     

近距离煤层覆岩移动相似材料模拟

为了研究近距离煤层覆岩移动和离层发育规律,通过相似材料模拟试验,模拟了近距离煤层下行开采时覆岩移动过程;应用数字图像相关法对位移测点进行测量,获得了测点位移数据;应用聚类分析对测点进行分类,得出受采动影响的三带的具体范围。分析了测点的位移过程,得出测点位移特点具有连续性和突变性;采动影响范围的扩展特点为横向扩展、纵向延伸;下煤层开采时岩层最大位移点滞后工作面的距离缩短;上煤层开采时的离层量转化为下煤层开采时的垮落量。分析了离层扩展,得出离层扩展方向为横向扩展、纵向延伸,经历了发育-扩张-突变-闭合的过程;发现行、列测线离层率曲线均呈双驼峰状。对行测线,分析了离层率曲线成因和峰值点大小关系、位置变化,得出上部岩层相对下部岩层峰值点内错,峰值点位于断裂线附近,波谷位于采空区中部;对于列测线离层率曲线,得出峰值点为离层位置,峰值点左侧为离层闭合区,右侧为离层发育区,峰值点右侧波谷为关键层位置,峰值点随煤层开采不连续右移,具有跳跃性。给出了来压时刻的判别方法,发现采动影响区测点位移曲线上存在外包络线;给出关键层的识别方法,得出下煤层开采时关键层位置上移。     

保护层开采覆岩移动规律相似模拟试验研究

以祁东煤矿高瓦斯突出煤层群开采为工程背景,利用相似模拟试验研究了保护层开采对上覆岩层移动规律的影响,试验结果表明:工作面存在大小周期来压现象,大周期来压步距为18.0~25.0 m,小周期垮落步距约为15.0~17.5 m;分析得出工作面回采后的支承压力分布规律以及来压时动载系数的大小;垮落带最大发育高度为8.0~10.0 m,覆岩离层最大发育高度为23 m。该研究成果为指导采空区高位钻孔及地面井瓦斯抽采参数设计提供了重要的理论依据。     

采空区覆岩及地表变形规律相似模拟研究

以河东煤田北部某矿8~#煤层为研究对象,利用相似模拟的方法对采空区覆岩破坏规律和采动引起的地表沉降变形规律进行了研究。研究结果表明:随着开挖的不断进行,采空区覆岩呈周期性的离层-断裂-垮落破坏特征;随着推进距离的增大,垮落长度和高度在不断增大;开采结束后,采空区上覆岩层变形不断趋于稳定,离层不断被压实。     

极薄煤层缓沉覆岩运动规律离散元模拟计算研究

极薄煤层的开采一直是个难题,由于极薄煤层顶板的运移量较小,往往不能够形成较大的结构,极薄煤层的顶板垮落过程一般符合缓沉运动规律。借助UDEC模拟软件,对缓沉覆岩运动规律进行模拟。基于离散单元法理论特点,UDEC特别适用于节理化岩体及其散体系统静、动态问题求解分析,为类似煤层条件开采的顶板控制提供指导性参考。     

近距离上保护层开采覆岩移动及瓦斯卸压模拟研究

为研究近距离上保护层开采覆岩移动规律及被保护层应力变化规律,以老石旦矿地质资料为背景,通过相似材料模拟试验,探讨17_(-1)煤层开采对13煤层煤顶底板条件、应力变化及瓦斯卸压等方面的影响。通过模拟研究,得出了17_(-1)煤层覆岩运移规律及垮落特征、13煤层应力变化特征及瓦斯卸压运移储集规律。为相同地质条件的含瓦斯多煤层开采提供理论参考依据。     

浅埋煤层工作面覆岩运动规律相似模拟实验研究

针对羊场湾煤矿煤岩力学性质,采用实验室相似材料模拟对综采工作面围岩应力演化规律进行了深入研究,分析了直接顶与老顶的覆岩垮落特征,得出工作面来压步距和支架受力状态,这对有效控制覆岩活动,科学的指导实践有着积极的作用.     

近距离采空区下开采覆岩移动规律相似模拟研究

通过实验室相似材料模拟试验,分析了近距离采空区下进行采煤,上覆岩层的破坏状况和支承压力分布规律,以及顶板冒落和采动裂隙发育的特征。分析了上覆岩层来压规律对煤炭开采过程中的安全影响,以此为在采空区下安全采煤防止上覆岩层裂隙水的侵入提供有效的理论和实践上的依据。     

巨厚覆岩下离层与涌水通道相似模拟研究

采用相似材料模拟方法,建立巨厚岩浆岩下煤层开采模型,研究了巨厚覆岩下离层空间和涌水通道的形成过程及发育规律。研究表明:高位巨厚覆岩底部离层空间位于弯曲带、离层空间附近岩层富水性强、充足离层发育时间是形成离层水的条件;巨厚覆岩底部离层水形成后,下方竖向未贯通裂隙在巨厚覆岩破断运移冲击作用下扩展为层间贯通裂隙,并在离层空间四周形成涌水通道,由此产生高位巨厚覆岩离层水突涌隐患。可采用充填开采、条带开采、离层注浆等方式消减离层空间,采用超前钻孔疏水切断补给水源及疏放离层水等措施。     

上覆岩层运动规律的相似模拟试验研究

根据相似理论,以义马煤业集团宜洛煤矿二1煤放顶煤开采条件为基础,应用相似材料模拟实验方法,通过走向开采模型实验,观测了煤层开采后上覆岩层运动的位移及冒落带、断裂带的高度,研究了上覆岩层运动的过程、变化及特点,得出了上覆岩层的运动规律,有利于指导工作面的安全生产.     

特厚煤层开采覆岩运移规律的相似模拟研究

特厚煤层开采覆岩运移直接影响矿井的安全高效生产。以郭家河煤矿为研究对象,在系统分析该矿3号煤层首采工作面地质条件的基础上,研究了2个相邻综放工作面开采过程中的覆岩破断特征和地表下沉规律。研究结果表明,在煤柱支撑作用下,与工作面两端相比,上覆岩层在工作面的中部位置下沉最为明显;随着相邻工作面区段煤柱的变形失稳,当其上覆围岩的拱形结构发生破坏时,上覆岩层将出现整体下沉。研究成果有助于推动郭家河煤矿特厚煤层安全高效开采。     

大采高工作面覆岩移动规律相似模拟研究

为了对厚煤层大采高工作面顶板进行科学管理,文章以左权阜生煤业1102工作面为背景,运用相似模拟试验,对工作面回采期间覆岩移动规律、顶板结构及超前支承压力分布特征进行了研究。研究结果表明:工作面来压期间,顶板覆岩呈现出明显的“斜台阶”结构,顶板垮落高度维持在60~65 m,支承压力峰值距离工作面煤壁约为20 m,并提出回采期间应加强支承压力影响范围的现场管理。     

大倾角煤层覆岩破坏规律相似材料模拟研究

针对某矿2317工作面地质条件,结合相似材料模拟基本理论,对大倾角煤层顶板破裂过程与覆岩破裂结构进行观测,并对直接顶、基本顶的破坏规律,大倾角煤层覆岩空间结构演化进行了研究,结果表明:随着工作面推进,工作面上位岩层在一定范围内裂断与分离,形成高位岩层的传递力结构;沿工作面倾斜方向中、上部区域内"三带"特征明显,且层位较高,而下部区域的顶板岩层形成的层位较低或不明显。     

远距离保护层开采覆岩破裂规律的相似模拟研究

运用相似模拟实验,以平煤矿区主采煤层丁、戊组煤岩为原型进行研究,发现随着远距离保护层的开采,顶板覆岩裂隙区经过了卸压、失稳、起裂、张裂、裂隙萎缩、变小、吻合、封闭的演化过程;上覆岩层由下而上非线性下沉,且移动形态非对称,这种演化过程直接影响了采空区内瓦斯的解吸、流动及储集。     

极薄煤层覆岩连续缓沉运动及其控制

对小于0.8 m极薄煤层的覆岩运动形式及机理进行深入研究,提出了1种极薄煤层覆岩运动形式-连续缓沉破坏运动。将连续运动覆岩简化为弹性基础连续板力学模型,推导出工作面前后的顶板挠度曲线z1、z2及压力p1、p2计算表达式,通过现场观察及运用数值模拟技术,判定达竹煤电集团斌郎煤矿覆岩为连续缓沉运动形式,并提出了相应的支护控制措施,在N1014工作面进行了成功实践。