大采高工作面采空区"三带"高度判定研究

为提高大采高工作面采空区瓦斯抽采效率,基于采空区覆岩"三带"划分对瓦斯抽采量的影响,展开对采空区覆岩"三带"的研究.以成庄矿4321大采高工作面为研究对象,综合运用经验公式理论计算、PFPA数值模拟分析、现场实测最佳瓦斯抽采层位来确定采空区覆岩"三带"高度和裂隙带最佳抽采层位.研究结果表明:经验公式理论计算和PFPA数...     

大采高工作面一次采全高“三带”发育高度数值模拟研究

针对大采高一次采全高工作面后方采空区顶板裂隙发育的特点,通过经验公式和数值模拟2种方式,对中能煤矿2301工作面采空区顶板垂直"三带"高度进行综合分析研究,发现采用经验公式计算得出的"三带"高度与数值模拟有较高的似合度,验证了经验公式的可靠性,最终确定中能煤矿2301工作面煤层顶板12.65 m以下为垮落带、12.65~53.40 m为裂隙带、53.40 m以上为弯曲下沉带。该研究为相似矿井在大采高一次采全高回采工艺下"三带"发育高度的研究提供了一种技术方法。     

淮南矿区深部综采工作面覆岩两带高度发育特征研究

为了确定深部综采工作面覆岩两带发育高度,采用经验公式预测、数值模拟及现场岩芯质量指标3种方法对覆岩两带高度及发育特征进行了研究,结果表明:煤层采出后,两带发育特征呈现出"马鞍型"形态,且最大发育高度位于工作面开切眼及停采线上部。采用3种不同方法计算得出的两带高度分别为42.29～45.77,57,53～55 m。通过对比发现,数值模拟结果与现场实测结果较为接近,而采用经验公式预测结果偏小。最终确定深部综采工作面覆岩两带高度为55 m。     

平山煤矿覆岩“三带”划分及瓦斯抽放位置的确定

覆岩破坏规律是确定煤矿开采边界的基础,所以对覆岩破坏规律的研究成了煤矿开采安全生产的关键。选取平山煤矿11采区11011回采工作面3#煤层为研究对象,利用FLAC3D软件对首采工作面进行开挖数值模拟,通过对模拟结果进行分析,从而确定上覆岩层"三带"高度。模拟得到冒落带高度为19m,裂隙带高度为49m。通过对比经验公式计算结果,发现模拟结果符合经验公式计算结果,所以可以把模拟结果作为煤层开采的参考数据,建议瓦斯抽放的位置布置在距离煤层顶板30m的裂隙带中部位置。     

赵庄煤矿大采高综采覆岩“两带”高度确定

为了确定软煤层大采高综采覆岩"两带"发育高度,以赵庄煤业大采高综采工作面为研究对象,分析了大采高开采工作面的矿压显现规律,并采用电法监测技术实测得出了覆岩"两带"发育高度。基于以上实测结论,通过力学解析得到了覆岩"两带"发育高度的修正公式,为后续工作面高抽巷层位确定提供了指导。实践结果表明,该公式吻合现场实际,应用效果良好。     

充填开采工作面“两带”高度计算及其验证

为研究充填开采"两带"高度计算方法,对充填开采的覆岩破坏机理进行了分析,研究提出基于关键层理论的充填开采"两带"高度判定方法。通过数值模拟揭示了充填开采工作面上覆岩层移动和破坏规律,结合常村煤矿CT101充填工作面的采矿地质条件,采用充填开采"两带"高度判定方法、经验公式、数值模拟、钻孔探测对其"两带"高度进行计算分析。研究结果表明:新方法计算结果与实测结果基本一致;采用基于等价采高的传统经验公式计算充填开采"两带"高度误差大;新方法的计算结果和实测结果最为接近,为充填工作面"两带"高度计算提供了方法。     

厚松散层薄基岩条件覆岩破坏特征综合研究

为了合理留设海孜煤矿浅部工作面的露头安全保护煤(岩)柱,从而解放大量浅部压煤,采用相似材料模拟试验、数值模拟分析、经验公式计算及现场实测4种方法对深厚松散含水层下覆岩破坏特征进行综合分析,建立了一整套适合研究煤矿覆岩破坏的技术体系。结果表明:理论预测值与现场实测值基本一致,垮采比为3.30~4.17,裂采比为13.44~15.83。并且相似模拟重点反映了煤层开采时覆岩破坏特征和规律;数值模拟获取了上覆岩层垮落过程中的物理力学场的变化;经验公式法则可作为参考;而地面钻孔实测获得的"两带"高度精度较高,它们之间相互补充验证,最终确定海孜煤矿西部井地质条件下的垮采比为3.50,裂采比为14.75。     

野川煤矿综放开采覆岩三带发育高度研究

采场覆岩三带高度的准确计算对生产实践具有重要意义。采用理论计算、RFPA数值模拟和现场实测的方法,研究了野川煤矿3号煤层综放开采条件下覆岩三带的发育高度,对理论计算、数值模拟及现场实测结果进行对比分析,结果表明,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的公式不适用于综放开采覆岩两带高度的计算,而采用经验公式的计算结果比较符合。     

斜沟煤矿采场上覆岩层采动裂隙演化规律研究

为了得到斜沟煤矿18104工作面"两带"的高度,采用理论计算、现场实测和数值模拟的方法,研究分析18104工作面覆岩裂隙发育的演化规律,通过孔巷三维测试方法实测"两带"高度验证理论计算和数值模拟结果的准确性。研究结果表明:18104工作面垮落带高度是9.5 m,断裂带高度是34.7 m,现场实测结果与数值模拟结果基本一致,而理论计算得到的断裂带高度明显偏小;同时得出,FLAC3D模拟方法是采动覆岩"两带"高度研究的有效手段;研究成果为类似条件矿井水灾和瓦斯治理提供了一定的依据。     

义安煤矿顶板走向高抽巷的层位选定

为了解决义安矿工作面瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯浓度经常超限问题,依据覆岩采动裂隙演化规律和"O"形圈理论,提出在工作面顶板布置高抽巷抽采采空区瓦斯,通过理论计算与数值模拟对采空区上覆岩层"两带"高度范围进行研究,确定裂隙带发育范围。而为了防止高抽巷被破坏,将高抽巷的设计层位选定为1.5倍采高。     

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。     

厚煤层采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对崔家沟煤矿2303综放工作面瓦斯涌出量高易造成瓦斯超限的安全难题,应用采动裂隙椭抛带理论,在分析特厚煤层综放开采覆岩破坏特征的基础上,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟试验研究了采空区覆岩"三带"演化规律,建立了采动裂隙椭抛带数学模型,确定出了覆岩裂隙瓦斯抽采有利区,提出了低-中-高位钻孔相组合的瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:2303综放工作面垮落带高度为33 m,断裂带高度为110 m,距离煤层底板35 m以上55 m以下与外椭抛面交集的范围为瓦斯抽采的有利区域;通过低-中-高位钻孔抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度小于0.6%,回风巷瓦斯浓度小于0.5%,有力保障了工作面的安全高效回采。     

覆岩“三带”高度的相似模拟试验研究

新疆屯宝煤矿1154工作面,若借助经验公式推算确定"三带"高度误差较大;若采用现场实测,则成本高、周期长,难以做到提前预判。采用相似材料模拟试验,定性分析采动影响下覆岩来压规律,并对上覆岩层形成的"三带"范围进行划分,实践证明,这是一种有效的途径。     

煤层采高对采动覆岩瓦斯卸压运移“三带”范围的影响

基于关键层理论,采用相似模拟、数值模拟和理论分析的方法,研究了煤层采高对采动覆岩瓦斯卸压运移"三带"范围的影响规律。结果表明:覆岩中关键层的位置及其在不同采高条件下的移动、破坏形态是煤层采高对瓦斯卸压运移"三带"范围影响的主要原因。在非充分采动条件下,随着采高的变化,卸压解吸带集中在覆岩中尚未发生弯曲破断且下方存在离层裂隙的关键层以下的采空区中部,其最大高度为主关键层所在高度;在充分采动条件下,采空区周围"O"形圈范围内存在大量离层空间,卸压解吸带横向范围缩小至"O"形圈宽度之内,采高与卸压解吸带宽度间呈自然对数函数关系。最后,通过现场工程应用验证了研究结果指导采动瓦斯卸压抽采工程实践的可靠性。     

大采高工作面覆岩三带高度判定研究

针对工作面采高增大后顶板三带高度的变化情况,以山西某矿大采高工作面地质条件为基础,采用理论理算与数值模拟分析相结合的方法,对顶板三带高度进行了研究,对比理论计算与数值模拟分析结果,发现两者差距较小,表明该理论计算方法同样适用于大采高工作面,最终对2301工作面三带高度进行了确定,该方法和结果对矿井相似条件工作面具有一定的指导意义。     

浅埋厚基岩煤层工作面围岩应力演化及覆岩破坏规律研究

为深入研究浅埋厚基岩煤层工作面围岩应力演化及覆岩破坏规律,以贵州某煤矿为工程案例,利用FLAC3D数值软件、相似模拟与理论计算三种研究方法,分析浅埋厚基岩煤层在采动过程中围岩应力演化规律、覆岩裂隙发育规律,并分别计算、对比覆岩"两带"高度。结果表明:在采场前方和采空区范围内,围岩应力演化划分为4个区域;相似模拟得出的顶板破坏特征与数值模拟显示的结果相符;数值模拟得到的覆岩"两带"高度分别为11.67 m和39.95 m,与相似模拟和理论计算的结果大致相符。     

斜沟煤矿综放开采覆岩“三带”发育高度研究

采场覆岩"三带"的准确划分,是防止顶板突水、确定高位钻孔终孔位置及高抽巷布置层位的前提。根据斜沟煤矿的地质条件,采用理论分析、数值模拟方法和现场验证手段,对综放开采过程中采场裂隙带的发育高度及运移规律进行研究分析,得出覆岩"三带"的分布范围:冒落带高度是48.31~50.67 m,裂隙带高度是50.67~108.56 m。并对比分析经验公式的计算结果、现场窥视仪观测结果及RFPA数值模拟结果,结果证明:经验公式的计算结果比较准确,符合实际情况。     

斜沟煤矿18205工作面“两带”高度数值模拟研究

为了获取斜沟煤矿18205工作面"两带"高度,借助理论计算、井下实测以及软件模拟的手段,研究斜沟煤矿大采高工作面采动覆岩垮落的变化规律,通过孔巷三维测试方法实测"两带"高度,验证理论计算和数值模拟结果的准确性。研究结果表明:18205工作面"两带"高度分别是9.4 m和35.9 m,井下实测数据与模拟数据基本吻合。同时验证了FLAC~(3D)模拟方法是研究采动覆岩演化规律的最有效方法。     

基于sigmoid函数的采空区渗透率模型及瓦斯流场模拟应用

为研究综放工作面的高抽巷对采空区瓦斯流动的控制作用,基于sigmoid函数建立了采空区三维非均质渗透率模型,模型参数能够反映采空区分区、分带特性。以塔山煤矿特厚煤层厚硬顶板条件下的综放工作面为工程背景,由于缺乏"三带"高度经验公式,离散元程序被用于研究其采空区分区、分带特性。通过模型对比和现场监测,分析了采空区渗透率模型的准确性,并结合CFD模拟研究了高抽巷对采空区内流态和瓦斯浓度分布的影响。结果表明,厚硬顶板综放开采条件下运用离散元模拟比综采经验公式得到的"三带"结果更为准确;建立的渗透率模型准确可靠,能真实反映采动覆岩的形态特征;高抽巷导流能消除隅角瓦斯超限危险。     

不同层位参数下高抽巷瓦斯抽采效果研究

随着工作面推进速度的加快及工作面生产能力的逐渐提高,导致工作面瓦斯涌出量增大,瓦斯是煤矿生产的主要危险源。从理论分析、数值模拟和现场实际相结合的方法,对工作面瓦斯涌出、竖直三带划分特征进行分析,然后数值模拟分析了不同层位参数下高抽巷瓦斯抽采效果。研究得出:该煤矿瓦斯主要包括煤壁瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出和采落煤瓦斯涌出;经过多次周期来压后,在采空区形成了采动裂隙“O”形圈;由硬覆岩岩性的经验公式计算煤矿裂隙带最大高度为75~85 m、垮落带距煤层顶板最大高度为30~40 m;选择H=40 m,L=25 m时,能够达到最优抽采效果。对高抽巷合理层位的选择以及优化,是确保高抽巷高效、安全抽采的有效途径。