孤岛工作面顶底板应力传递规律数值模拟研究

针对下伏运输大巷长期受孤岛工作面应力集中影响破坏严重现状,对孤岛工作面进行回 收处理,从而减小其对巷道围岩应力集中的影响。 采用数值模拟方法,对比分析孤岛工作面回采 前后顶底板应力传递规律,探讨孤岛工作面顶板支承压力规律、下伏运输大巷与孤岛工作面底板 垂直距离不同时底板应力变化规律。 研究发现:随着下伏巷道距离底板距离的增大,巷道围岩应 力集中程度呈现减小的趋势;工作面回采后底板应力明显得以释放,底板巷道围岩应力集中系数 减小52% ~60% ;底板巷道围岩剪切破坏呈现X形破坏。 研究结果为后续巷道围岩支护优化提 供了理论依据。     

厚煤层综放开采底板破坏特征研究

为研究厚煤层综放开采工作面底板破坏特征,运用滑移线场理论,构建了靠近工作面超前支承压力影响的底板破坏深度计算模型,采用数值模拟分析了不同推进度下的覆岩破坏特征,采用瞬变电磁法,开展煤层底板破坏深度探测工作。研究结果表明,在考虑超前支承压力影响下工作面煤层底板最大破坏深度为28.15 m,在工作面达到充分采动时,上覆岩层破坏形态呈现出马鞍形,而煤层底板破坏呈现出勺形,采用瞬变电磁法获取的煤层底板破坏深度为35 m,且工作面回采后未出现异常突水现象,研究结果确保了工作面的安全回采。     

基于瑞利波技术的孤岛工作面风巷底板破坏深度探测

结合某矿1026孤岛工作面底板条件,采用瑞利波探测方法对孤岛工作面风巷底板进行探测。沿1026工作面风巷进行布置测线,从工作面煤壁前方5 m开始每隔5 m布置1个测点,测线总长60 m,共布置12个测点,探测方向为垂直于巷道底板向下。通过瑞利波探测剖面处理得出:巷道在超前支承压力范围内煤层底板的最大破坏深度为26.3 m,而孤岛工作面部分地段隔水层厚度只有30 m,因此在超前支承压力范围内其突水的可能性大大增加。     

采动影响下底板破坏规律及底板巷道稳定性分析

为进行采动影响下煤层底板变形破坏规律的研究,建立底板破坏深度求解力学模型,依据关键层理论和弹性理论得到沿走向底板内支承压力传播规律,再借助FLAC3D数值模拟软件分析3煤底板破坏特征,将倾斜煤层底板采动最大破坏深度按照相关理论进行核算。研究表明：底板浅位置的岩层,垂直应力等值线变化梯度相对较大,形状为半椭圆形;工作面回采重新达到平衡后,煤层底板的主要破坏形式为剪切破坏,且3煤工作面采动底板破坏最大破坏深度在21 m左右,底板巷道塑性区无明显增加;滑移线理论计算出采空区底板最大屈服破坏深度为10.68 m,而3号煤底板巷道与3号煤层相距约30 m,3号煤层的开采几乎不会对底板巷道造成影响,计算结果与仿真模拟结论相近。     

采动影响下底板岩体及巷道破坏时空演化特征分析

明确工作面底板采动应力分布规律,实现采动影响下底板岩体及巷道破坏程度的精准把握,能有效防止底板巷道的变形失稳。为此,根据极限平衡理论,构建煤岩体超前采动应力力学模型,获得支承压力扰动阶段和采空区卸压阶段底板岩体的力学分布规律,并基于压剪破坏准则及岩体卸荷损伤机制,得到底板岩体及巷道围岩破坏时空演化特征,进一步采用数值模拟进行可靠性验证。结果表明：采高增大,工作面前方煤体塑性区范围增大,超前支承压力集中系数减小;超前采动支承压力越大,底板岩体内主应力差越小,莫尔应力圆半径小,对底板的影响强度减弱,具体表现为底板岩体压剪破坏深度的减小;卸荷后底板岩体受力状态相同,岩体卸荷起点的增大,卸荷量增加,卸荷张拉破坏加剧,底板岩体塑性区呈“马鞍形”;推进过程中巷道围岩塑性区发生由“椭圆形”-“蝶形”-“竖直椭圆形”时空演化特征,采动支承应力越大,巷道破坏越严重,破坏主要集中在顶板及肩角位置。设计初采高度为3.5 m,通过布设光纤测试系统,得到采动过程中底板岩体及巷道随工作面推进变形与破坏的时空演化规律,测得底板岩体破坏深度最大为16.7 m,巷道围岩破坏深度最大为5.2 m,巷道围岩体在整个监测期间...     

承压水上采煤底板破坏规律的解析法计算及应用

根据工作面回采过程中其前后方支承压力并考虑底板含水层的水压,建立支承压力与水压共同作用于底板的力学模型,以此求解底板任意一点的应力,与莫尔-库仑准则相结合给出了底板是否破坏的判别依据;根据孙疃煤矿1028工作面地质情况,理论计算得出底板下0～20 m内受采动影响较大;其破坏由工作面前方2 m向采空区方向发展,破坏深度范围0～16 m,最大破坏深度为16 m。现场采用电阻率测试方法对相对于工作面不同位置处的底板破坏情况进行了探测,其结果与理论计算相近,验证了此力学模型理论分析的正确性。     

综放孤岛工作面底板破坏微震规律分析

针对东庞矿北井9222孤岛工作面面临底板奥灰水及隐伏构造的威胁的问题,采用KJ1073煤矿微震监测系统对工作底板进行了实时、动态的监测。根据微震监测结果,对微震事件发育深度、分布不均衡性、与采线相对位置关系进行了分析。结果表明,在回采过程中,工作面底板最大破坏深度20～25 m;工作面两侧围岩破坏范围分别为42 m、55 m,背向工作面回采有助于孤岛工作面的安全生产;当工作面推进距离达到60 m时,底板破坏深度增加。研究结果为工作面底板注浆层位和外扩距离的确定提供了依据。     

韩咀煤矿孤岛工作面回采巷道支护设计优化

针对韩咀煤矿10#煤层孤岛工作面回采巷道变形破坏严重、不易控制的问题,设计了回采巷道不同阶段的支护方式。孤岛面正常回采时,巷道采用锚网梁+锚索的一般支护形式;超前支承压力影响段,采取端头支护和超前支护结合联合加强支护。优化后的设计控制了巷道围岩的大范围变形,保持了巷道围岩的稳定性,为相似条件下的孤岛面回采巷道支护提供了依据。     

近距离煤层采动下底板巷道围岩应力分布与变形破坏特征

为揭示近距离煤层采动下底板巷道围岩变形特征,采用理论分析和现场测试的方法,理论计算和现场实测了试验工作面采空区下底板破坏深度,分析了上煤层工作面回采对底板巷道的扰动影响规律,上煤层工作面回采对底板巷道产生扰动影响具有时间性和空间性,可采取超前加强支护或提高工作面推进速度的方法,缓解上煤层工作面回采对底板巷道的扰动影响。     

双侧采空区孤岛工作面底板破坏深度研究

以开滦矿区东欢坨矿8~#孤岛煤柱回采为工程背景,针对孤岛工作面底板垂直应力分布情况和底板破坏深度进行研究。建立了孤岛煤柱在倾向方向上的底板受力模型,采用半无限体空间理论,推导出了底板应力计算公式,基于底板垂直应力理论分析结果和理论计算,得出东欢坨矿底板最大破坏深度14.8m。并利用数值模拟软件FLAC3D计算出该矿底板最大破坏深度15.2m。通过采用微震技术监测8~#孤岛工作面,得出底板最大破坏深度为15.4m,三种方法得出的结果基本吻合。从理论上验证了该孤岛工作面开采对其下方-480水平大巷的稳定性没有影响。     

近距离煤层采动影响下底板巷道稳定性研究

针对同煤集团在近距离特厚煤层采动过程中下工作面巷道容易出现片帮以及底鼓现象,通过理论分析与现场监测的方法,对采动影响下的底板巷道的变形和破坏规律进行探讨,得出了采动影响下工作面底板的破坏深度与支承压力对底板巷道的影响范围与程度,该研究对近距离特厚煤层开采过程中底板巷道的布置及支护设计具有一定的参考价值。     

带压开采工作面长度对底板破坏深度的影响

煤层底板承压水对工作面安全回采影响很大,为研究带压开采工作面长度对底板破坏深度的影响,以某矿生产条件为例,基于弹性力学半平面体理论,建立支承压力与承压水压力耦合作用下底板应力分布模型,计算得到底板应力分布状态解析解,利用Mathematica软件进行数据处理,并将应力分布图像化。取得以下研究结果:带压开采底板破坏深度与工作面长度正相关,最大破坏深度出现在工作面倾向中部;该矿底板允许最大破坏深度为13m,工作面长度应不大于110m。该模型为带压开采合理工作面长度的确定提供了参考依据。     

孤岛工作面动压回采巷道水力切顶护巷技术

为了解决孤岛工作面回采巷道受到相邻工作面采空区未完全垮落老顶高支承压力的影响,采用水力切顶的方法,将采空区老顶的压力传递路线切断,使孤岛工作面回采巷道所受应力大大降低,回采巷道的支护维护更加容易。通过FLAC数值模拟软件结合五阳煤矿7603孤岛工作面实际地质、生产条件,模拟分析7605工作面开采对7603孤岛工作面运输巷煤柱形成侧向支承压力状况,通过水力切顶之后,应力监测表明煤柱应力平均降低30%,改善了7603孤岛工作面回采巷道的支护应力环境。     

采煤工作面底板破坏计算的理论方法

根据工作面回采过程中支承压力分布特点并结合底板水压力建立底板的受力模型,以弹性力学求解出底板内任一点的应力并通过Mohr-Coulomb破坏准则判断底板破坏;根据某矿1028工作面的实际情况,求解出底板破坏由工作面前方2m处开始向后发展,破坏深度范围在0～16 m之间,最大破坏深度位于采空区一侧,并通过数值模拟得到底板的破坏深度在O～17.4m,理论计算和数值模拟的结果同采用电阻率CT技术对现场测试的结果一致.     

深部矿井底板破坏深度范围确定

针对单侯煤矿首采区一煤西翼工作面底板破坏情况,基于矿井地质条件,分析工作面底板支承压力作用下底板破坏规律,并建立底板最大深度表达式,确定底板最大破坏深度30.68 m,通过井下俯孔压水试验法进行现场验证,确定工作面底板实际破坏最大深度31.7 m,相关结论可为工作面底板围岩控制提供指导。     

开采扰动下底板巷道应力演化规律及围岩稳定性研究

为了研究开采扰动诱发底板瓦斯抽采巷围岩失稳问题,以龙凤煤矿5921底板瓦斯抽采巷为研究对象,采用数值模拟的方法分析了5921工作面开采过程中底板瓦斯抽采巷围岩应力演化过程及围岩变形破坏特征。研究结果表明：垂直应力在巷道跨度范围内随深度增加而增大,巷道位于工作面前方的位置,围岩应力分布特征大致相同,巷道位于采空区的部位,左帮岩体处于卸荷状态,而右帮岩体出现明显的应力集中现象;围岩变形在时空上相较工作面开采有一定的滞后,底板瓦斯抽采巷最大变形位置滞后于回采工作面10～30 m,工作面前方10 m范围内围岩变形呈增加趋势;底板瓦斯抽采巷位于采空区范围内的部位破坏以拉伸破坏为主,位于煤壁前方支承压力区的部位破坏则以拉伸-剪切组合破坏模式为主,巷道顶板垮落、底鼓的风险较大。     

厚煤层群底板跨采巷道围岩变形机理分析

底板跨采巷道的支护问题一直是巷道支护的难题之一,在该过程中底板巷道不仅承受回采区段侧煤柱内形成的高支承压力,而且承受工作面开采的强烈动压影响.尤其厚煤层群工作面逐一跨采时,底板巷道变形更加强烈.针对某矿轨道上山实际地质采矿条件.运用数值模拟软件详细分析跨采巷道处于不同位置时巷道围岩应力分布状况和变形特征.     

采后底板破坏深度探测与数值模拟研究

为探究祁东矿8231工作面采后底板破坏影响范围,采用数值模拟及地质雷达探测法,对8231工作面底板破坏特征进行研究.结果表明,工作面底板破坏起始于工作面前方一定范围,随着工作面推进,煤层底板破坏深度不断增加,同时,回采巷道受掘进和采动的双重扰动,其底板破坏范围稍大于工作面底板破坏范围;8231工作面底板破坏深度数值模拟...     

煤层底板破坏深度研究

受工作面回采的影响,布置在巷道底板以下不同深度应力传感器的应变量均发生了变化,埋深不同,应力变化的幅度不同,采动对底板应力影响的程度与监测应力传感器距回采工作面的距离密切相关。     

谢桥矿B组煤层开采底板破坏规律测试分析

工作面回采引起煤层底板岩层的变形破坏深度及特征是矿井防治水工作的重要依据。以淮南谢桥矿B组6煤层开采条件为研究对象,在工作面回风巷底板布置钻孔电法测试系统和巷道电法测试系统,构建测试空间系统,依据回采进度进行实时监测,结合岩层电阻率值对比,以获得工作面回采过程中底板岩层变形与破坏深度值及其特征。结果表明,该工作面6煤层开采破坏深度为13.5 m,可为B组煤层其他工作面开采底板条件判断提供参考。