急倾斜多煤层上保护层保护范围的数值模拟

针对急倾斜煤层上保护层俯伪斜开采的保护范围划定问题,采用三维快速拉格朗日法,通过模拟上保护层俯伪斜开采后被保护层的应力场及变形场的动态发展过程,确定了随着上保护层工作面的推进,被保护层的垂直层理面应力和煤层变形规律;根据上保护层开采后的应力卸压保护准则和煤层变形保护准则,确定了上保护层沿走向和倾向的保护范围.研究表明,急倾斜煤层俯伪斜上保护层开采后,上保护层俯伪斜采煤法沿倾向上、下边界的卸压角分别为81.5和74°;沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布,大小为30～52°,伪倾斜工作面中部的走向卸压角最大,为52°.数值模拟结果与现场考察结果比较接近.     

保护层开采保护范围的确定及影响因素分析

针对煤层下保护层开采保护范围划定及影响性问题,利用有限元分析软件ANSYS生死单元模拟保护层开采,探究随着保护煤层工作面的推进,被保护煤层垂直于煤层层理面的应力和变形规律;根据保护层开采应力卸压保护准则和煤层变形保护准则,确定被保护层沿倾向和走向的保护范围,同时对保护层保护效果的影响性因素进行分析。通过对某煤矿保护层开采保护范围的分析结果发现,被保护煤层倾向上部卸压角为60.32°,倾向下部卸压角为43.86°。走向卸压角在倾向各个位置呈现非均匀分布,最大卸压位置为走向中部附近,最大卸压角为54.46°。分析保护层保护效果的影响性因素可知,当煤层倾角较小时,采动应力判别准则较应变准则所得的卸压保护角偏于保守,较为安全。     

近距离煤层群下保护层开采卸压保护效果研究

为了防治石屏一矿近距离煤层群开采过程中存在的煤与瓦斯突出风险,运用FLAC3D数值模拟软件分析了11025下保护层开采对上覆C19主采煤层卸压保护效果。研究结果表明:平均厚度1.3 m的下保护层开采后,距离20.9 m的上覆煤层应力释放呈现很强的分区分带性,采场中部一定范围内的应力明显降低,靠近采场边缘应力增大,中心最大位移量约为440 mm。基于法向应力和膨胀变形率指标确定煤层倾向方向卸压角运输巷侧为δ1=60.4°,风巷侧为δ2=67.9°,走向方向两端卸压角δ3=δ4=58.7°。下保护层开采后,卸压范围内C19主采煤层透气性系数提高7倍,最高瓦斯抽采速率1.13 m3/min,瓦斯压力降为0,起到了良好的卸压保护效果。     

近距离上保护层开采保护范围研究

通过对数值模拟研究平煤十一矿己二采区己14-15-22090工作面保护层开采的保护范围,在走向和倾向上分别布置两组钻孔测定保护层开采后被保护层的瓦斯参数,根据测压钻孔确定被保护层在理论保护线两侧瓦斯压力分布,通过瓦斯压力确定被保护层保护范围,并结合数值模拟和现场测试,确定保护范围为沿走向的卸压角为56°,沿倾向的卸压角为71.57°,保护层开采后,被保护层的透气性增大了18.44～171.39倍.     

近距离多煤层下保护层开采卸压范围数值模拟

为了获得近距离多煤层下保护层开采的最大卸压范围,结合某煤矿中煤组的实际地质条件和工作面布置情况,采用FLAC3D数值模拟软件建立了下保护层开采的三维模型,模拟分析了下保护层1318116工作面开采后上覆煤岩层的应力场、位移场变化特征。根据保护层开采的应力卸压准则和变形准则,计算出走向和倾向上的最大卸压范围。以应力降低10%的界限来划分开采卸压范围,结果表明:1走向,从保护层开采边界外扩7.32 m,最大卸压角达到71.28°;2倾向,从保护层开采下边界外扩4.91 m,卸压角最大为79.80°,上边界外扩6.37 m,卸压角最大为85.18°。     

远距离煤层开采保护范围确定及效果分析

以朱集西矿远距离近水平煤层组保护层开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场考察等相结合的方式,研究确定了保护层开采后被保护层的卸压保护范围,并对卸压保护效果进行了评价。研究结果表明,近水平保护层开采在走向方向的卸压角为63.7°,倾向方向的卸压角为80.8°;采用地面钻井及井下穿层孔抽采措施后,被保护区域内最大残余瓦斯含量为5.28 m~3/t,瓦斯抽采率为81.4%,卸压保护效果显著,有效消除了被保护层的突出危险性。     

突出煤层群俯伪斜上保护层开采的保护范围研究

为研究突出煤层群急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层开采的保护范围划定问题,对某矿4-6区首采工作面上保护层开采的保护范围进行了现场考察研究。结果表明:上保护层开采后沿倾向上、下边界保护范围的卸压角分别为85.7°和79.5°,沿走向保护范围的卸压角在倾向不同高度呈不规则分布,为47.1°~74.1°,急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层考察的保护范围与防突规定划定范围有明显差异;保护层开采后,被保护层的透气性系数增大了53~360倍,卸压瓦斯抽采体积分数达到40%~65%,平均抽采率达到了79.1%,保护层开采瓦斯区域治理措施有效降低了被保护煤层开采的突出危险性。     

谢桥煤矿上保护层开采保护范围研究

谢桥煤矿B6煤层的开采对B4煤层进行卸压保护,利用数值模拟软件,根据膨胀变形量确定被保护层保护范围,模拟出走向卸压角分别为78.5°和77.6°。倾向卸压角分别为78°和侧80°,得到B4煤层的卸压保护范围。根据模拟得出的卸压角和B6煤层工程实践,设计煤层变形考察孔和测压考察孔,现场测定被保护煤层的变形量、瓦斯压力,研究其在保护层的开采过程中的变化规律,得到准确的卸压保护范围,保证卸压瓦斯抽采的有效性。     

下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及保护范围研究

以晋城矿区为工程背景,开采9号煤层作为3号煤层保护层,开展下保护层开采试验.采用数值模拟手段,研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围.研究结果表明:保护层工作面开采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,距离工作面垂直距离越远,岩层卸压程度越不明显.被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压...     

保护层开采效果可信度评价模型及其应用研究

围绕保护层开采后对被保护层卸压区效果考察,提出保护层开采效果可信度评价模型,利用模糊AHP算法求解模型中的权重参数。结合现场煤层基本参数计算煤层开采系数R,依据R值范围解算保护层开采可信度的数值,利用该数值大小及变化趋势判断卸压效果和卸压边界。以某矿保护层开采实践为例,煤层开采系数R为48.66,求解得到可信度最小值为0.29343,最大值为0.42817。依据保护层开采规定走向卸压角为60°,模型求解煤层走向卸压角为88°,现场保护层走向扩界后卸压角为90°,模型解算结果与现场实际结果具有较强的吻合性。     

保护层开采过程中增透效果及卸压范围研究

基于保护层开采条件下煤层变形破坏特征,采用RFPA2D-flow数值模拟软件,对被保护煤层的应力分布特征、煤层透气性变化规律和煤层变形量进行了数值模拟分析;同时对潘三矿近水平煤层进行下保护层开采试验研究,考察了保护层开采保护边界范围的卸压增透效果.结果表明,保护层开采后,过渡卸压区内煤体膨胀率为1.85％,煤层透气性系数可增大到原来的70倍.结合瓦斯抽采可以使保护层在走向方向和倾斜方向的有效保护卸压角从原来的锐角扩展到90°,使被保护煤层的卸压范围得到扩大.     

远距离下保护层开采对上覆煤岩层卸压效果的影响

为探究晋城矿区下保护层开采对上覆岩层卸压效果,综合运用数值模拟和现场实测等手段,并以该矿区开采9号煤层作为3号煤层下保护层为工程背景开展研究。采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,通过钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙。煤层瓦斯参数测定发现,被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%,表明开采9号煤层作为保护层对上覆3号煤层卸压消突效果显著。     

双层被保护层的上保护层开采岩层移动和卸压规律数值模拟

为了研究上保护层开采对双层被保护层卸压规律和位移变化规律,依据平煤一矿戊组煤层地质赋存特点,通过COMSOL5.2软件模拟并分析了上保护层开采后双层被保护层应力场及塑性应变区分布情况,计算得到沿走向方向和倾向方向上的卸压角。其中被保护层戊_9煤层沿走向上的卸压角为51.59°,戊_(10)煤层沿走向上的卸压角为53.42°;保护层戊_8煤层沿倾向下侧的卸压角为72.39°,沿倾向上侧的卸压角为70.35°。     

低透气性煤层群保护层开采保护范围及效果考察研究

开采保护层区域防突措施是当前行之有效的防突治本措施。以施茶亭煤矿为例,试验考察确定了保护层开采有效保护范围,并对保护效果进行了分析。开采上保护层2#煤层后,通过测定被保护层3#、4#煤层瓦斯压力、钻孔流量、相对膨胀变形率,得出3#煤层沿倾斜方向下方卸压角为75°,4#煤层沿倾斜方向下方卸压角为73°,3#煤层走向方向卸压角为60°,4#煤层走向方向卸压角为60°。3#、4#煤层最大残余瓦斯含量分别为4. 39 m3/t、4. 96 m3/t,小于8 m3/t,表明在保护层卸压保护范围内为无突出危险区。3#煤层透气性增大1812倍,4#煤层透气性增大664倍,保护效果非常明显。对于低透气性煤层群开采具有重要工程应用价值。     

下保护层开采上覆煤岩层卸压效果研究

以晋城矿区开采9~#煤层作为3~#煤层下保护层为工程背景,采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体具有分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙;煤层瓦斯参数测定指出被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%。     

丁集矿下保护层开采卸压保护范围研究

为了防治丁集煤矿主采13-1煤层发生煤与瓦斯突出,依据13-1煤层存在的高瓦斯、高应力条件,采用数值模拟、理论计算及现场测定等方法,分析了丁集煤矿下保护层开采卸压保护范围,并采用保护层开采和地面钻井抽采被保护13-1煤层卸压瓦斯技术进行瓦斯治理,结果表明,在保护层工作面回采完毕并稳定之后,开切眼前方50m到工作面后方60m的范围内存在较为稳定的卸压效果,被保护层的卸压保护角沿走向为60°,沿倾向为78°和82°;经现场对煤层瓦斯基础参数测定、观测及抽采效果分析,测定的卸压保护范围与数值模拟的数据基本吻合。     

近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究北大核心

为确定近水平层滑构造高侧压系数对上保护层开采保护范围的影响,以韩城矿区下峪口煤矿为工程背景,分析了不同侧压系数对被保护层垂直应力演化、弹性能分布的影响,理论分析得出保护层开采后在煤层走向上产生高地应力梯度,进而减小防突卸压保护角;采用数值模拟方法得出保护层开采条件下煤层走向防突卸压角随侧压系数增大而减小,工作面倾斜上、下方的防突卸压角基本不受侧压系数影响的规律。该研究可为矿井被保护层工作面布置及瓦斯治理提供符合矿井实际的科学依据,并对相似矿井保护层开采范围的确定具有借鉴意义。     

上保护层开采及卸压瓦斯抽采的消突效果研究

为分析上保护层开采及卸压瓦斯抽采对煤层消突的作用,采用理论计算、数值模拟及现场实测相结合的方法,研究上保护层开采底板破坏深度及卸压范围,优化卸压瓦斯抽采参数。研究表明:当煤层采高为1.4 m时,上保护层开采后煤层卸压深度为13.8~17.9 m,走向卸压角为59°,倾向卸压角为74°;对被保护层使用底抽巷网格式上向钻孔抽采,穿层钻孔终孔间距为15 m,终孔位置距2#煤层顶板约0.5 m,钻孔直径不小于100 mm;卸压瓦斯的抽采浓度达42.5%,被保护层保护范围内的瓦斯压力降为0.55 MPa,残余瓦斯含量降为5.214 m3/t,消除了突出危险性。     

高瓦斯煤层群薄煤层保护层开采卸压效果分析

针对沙曲矿北翼高瓦斯近距离煤层群安全高效开采的问题,运用数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了近距离煤层群薄煤层保护层开采的卸压机理,提出了对2#薄煤层进行保护层开采。根据北翼2#薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,分析了2#薄煤层保护层开采对下邻近被保护煤层的卸压保护范围,进而确定了保护层开采解放煤量。现场试验结果表明,对2#薄煤层进行保护层开采卸压效果明显,大大提高了被保护煤层瓦斯预抽的效果。     

双重保护层开采效果考察数值模拟研究

针对乌兰煤矿下伏双重保护层开采对上覆被保护层保护范围的划分难题,基于有限差分法,结合保护层顶底板煤岩层的物理力学参数和地质特征,采用FLAC3D软件模拟计算了下伏7#、8#煤层先行开采后其上覆的2~#、3~#突出煤层变形场的变化过程,得出保护层开采后被保护层顶底板位移量,进而计算出煤层的最大膨胀变形量大于煤层厚度3‰的临界点,确定出双重保护层开采后被保护层沿倾向和走向的保护范围。结果表明,7#、8#煤层双重保护层开采后其上覆被保护层2#和3#煤层沿倾向上下边界的卸压角分别为78°、57°和80°、77°,沿走向的卸压角分别为52°和61°。研究结果对乌兰煤矿今后进行下保护层开采效果考察设计工作以及安全开采2~#、3~#煤层具有重要的理论指导作用。