硬岩层对岩移参数的影响规律

在整理和分析大量实测资料基础上 ,应用数理统计方法对覆岩中硬岩层对岩移参数的影响进行了研究 ,找出了硬岩层在覆岩中所占比例与岩移参数统计规律 ,对开采沉陷的进一步研究具有重要的意义。     

岩层移动参数的影响因素与统计规律分析

在整理和分析大量实测资料的基础上,应用数理统计的方法对覆岩中硬岩层对岩移参数的影响进行了研究,找出了岩层移动参数的影响因素与统计规律,对开采沉陷的进一步研究具有重要的意义。     

多煤层开采中间岩层对覆岩移动的影响研究

针对西部地区多煤层开采下组煤覆岩移动的问题,采用理论分析、数值模拟和现场验证的方法,研究了下组煤开采过程中,中间岩层厚度与岩性、中间岩层硬岩比例、上覆岩层与中间岩层厚度之比3个因素对覆岩移动的影响。通过理论分析计算了覆岩移动量,为工作面顶板裂隙发育高度理论计算提供了参考依据;利用数值模拟对覆岩移动及破断规律的模拟,验证了理论计算中采场裂隙发育高度及工作面硬岩破断距;最后通过现场实测顶板来压及破断数据验证了理论计算及数值模拟的有效性。研究结果表明:①提出了通过最大挠度与自由空间对比来计算裂隙带高度的方法。②工作面采高决定了顶板覆岩裂隙的发育高度,采高越大,其裂隙发育高度越大,且覆岩的性质对裂隙的发育也有明显影响。③下组煤开采过程中,上覆岩层与中间岩层厚度之比并不是控制覆岩移动的决定性因素,若中间岩层存在厚而硬的岩层,其覆岩移动剧烈程度将降低。④作为中间岩层,厚而硬的岩层的破断对上覆岩层移动起决定性影响。     

中硬偏硬覆岩高强度综采覆岩裂缝带发育规律研究

 为了研究中硬偏硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏硬覆岩高强度综采条件（分层综采和综采放顶煤）覆岩裂缝带高度与 成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用来类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

祁东煤矿综采覆岩破坏特征

阐述了祁东煤矿地质采矿条件的特殊性,介绍了祁东煤矿综采覆岩破坏的实测结果,结合国内其他矿区覆岩破坏的一般规律及特点,对比分析了祁东煤矿综采中硬覆岩破坏的异常特征,指出了祁东煤矿综采覆岩破坏出现异常的主要原因。     

中硬覆岩综放开采导水裂隙带发育高度影响因素与预计模型

为研究中硬覆岩综放开采导水裂隙带发育高度,收集了38例实测中硬覆岩综放开采的数据,利用SPSS软件对影响中硬覆岩综放开采导水裂隙带发育高度的影响因素进行逐步回归分析,确定在中硬覆岩综放开采条件下煤矿导水裂隙带发育高度的影响因素按影响程度从大到小依次为开采厚度、工作面斜长和开采深度,并建立了基于观测实例的中硬覆岩综放开采条件下的导水裂隙带计算公式,数据分析表明多因素预计模型具有较高的拟合度。     

高位硬厚岩层采动覆岩结构演化特征及致灾规律

针对工作面赋存高位硬厚岩层的地层条件,采用相似材料模拟试验方法,制作了工作面上覆单层和两层高位硬厚岩浆岩的相似模型,研究了开采过程中的覆岩结构及其演化特征;通过力学理论分析,揭示了上覆岩层的破断规律及覆岩结构的形成机制;分析了典型采动覆岩结构的致灾规律,并采用工程实例进行验证。研究结果表明:单层硬厚岩层初次破断前、周期破断阶段分别形成"梯"型、"Γ"型覆岩结构;两层硬厚岩层条件下,下位硬厚岩层破断前形成"梯"型覆岩结构,上位硬厚岩层破断前后分别形成"梯-Γ"型复合覆岩结构、"F"型覆岩结构;工作面上覆岩层破断角α在(45°,90°)区间内,破断迹线总是与岩层层面成一定夹角。高位硬厚岩层条件下集中应力高、积聚能量大,易诱发静载型动力灾害;"梯"型覆岩结构失稳易诱发动力灾害及离层水(气)突涌现象;"Γ"型覆岩结构失稳易诱发动力灾害,但不易发生离层水或瓦斯突涌。     

放顶煤开采条件下覆岩移动规律试验研究

通过对放顶开采条件下覆岩移动相似模拟试验结果的分析,并与实际观测资料相对照,总结出了在放顶煤开采条件下覆岩断裂角,冒裂带高度大小的基本规律,以及尖灭硬岩层,煤层顶板岩性对覆岩移动的影响等问题。     

岩移终止期的确定与应用

坑内开采引起的上覆岩层移动速度,从宏观上考虑,当其低于某临界值时便视为岩移终止,到达该临界值后岩移还会以较小的速度持续一段时期,这一阶段称为岩移终止期。将岩移处于终止期作为判断采区上部井巷、建筑及山体不再发生危险性变形或移动的依据。随着对岩层移动规律及建筑物结构研究的逐步深入,岩移范围内的建筑在一定条件下可以继续     

中硬覆岩综放开采裂缝带发育高度研究

根据潞安矿区王庄煤矿6206综放工作面开采条件,在分析煤层顶板覆岩组合及力学结构特性基础上,采用现场实测、数值模拟、物理模拟等手段综合研究了中硬覆岩综放一次采全厚裂缝带发育特征。结合已有的裂缝带实测资料,通过回归分析,得出中硬覆岩综放裂缝带发育高度与一次采放总厚度成正比,与已有经验公式相比,更能揭示综放覆岩破坏剧烈的特点。     

坚硬顶板对冲击矿压危险的影响分析

顶板岩层结构,特别是煤层上方坚硬厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一。通过实验研究、现场实测、冲击矿压现象分析,说明了顶板坚硬岩层,特别是顶板的关键层运动、破断对冲击矿压的发生有巨大的影响。掌握顶板的运动规律,并对其进行监测,可达到预测预报冲击矿压危险的目的     

软岩地层回采巷道合理支护技术探讨

为进一步发展软岩回采巷道合理支护技术,基于华润煤业五间房煤矿软岩地层地质特点和目前建设状况,通过对现场钻取或掏撬各煤层顶、底板岩层岩石试样物理力学参数测试、回采巷道围岩松动状态的地质雷达探测及分析、回采巷道断面形状与支护结构形式的选择,煤层7.0m厚以上条件下回采巷道支护参数设计,复合支护结构与参数设计的数值模拟优化分析,得出了回采巷道合理支护结构形式,对进一步研究内蒙古锡林浩特煤田软岩回采巷道合理支护技术具有一定的参考意义。     

Numerical simulation for rheological characteristics of alternating distribution of soft and hard rock layers

The difficulty of selecting appropriate rheological model and parameters for the alternating distribution of soft and hard rock layers was often encountered due to the unhomogeneity, discontinuity and anisotropy of rock mass. The Burgers and generalized Kelvin models were applied to the soft and hard rock respectively and the rheological parameters were obtained based on the method of optimum separation. By using the simulated code FLAC^3D, the stability of surrounding rocks of a certain underground plant was analyzed. The effect of surface load and weakening the parameters intensity of argillaceous and bioclastic interlayers between soft and hard rock on rheological behavior of layer composite rock mass was investigated. The results indicate that the rheological characteristics of soft and hard rock layer in composite rock mass can be described well with above two rheological models.     

厚硬火成岩下突出煤层动力灾害致因研究

针对海孜煤矿主采煤层顶板上部厚层坚硬火成岩造成的突水、瓦斯突出、冲击地压和地表沉陷等煤岩动力灾害,采用煤样SEM（扫描电镜）分析、组分和反射率测定等方法,研究了厚硬火成岩下突出煤层物性参数特征,采用板应力拱平衡理论研究了采动离层裂隙发育规律,采用梁结构破断弹性理论研究了厚硬火成岩对冲击地压和突水的影响,以揭示厚硬火成岩下突出煤层动力灾害的致因。研究结果表明,巨厚火成岩的热演化和圈闭作用,导致下伏各煤层孔隙发育,吸附瓦斯能力增强,各煤层突出危险性增加;厚硬火成岩为矿井主关键层,受采动影响能长期保持不断裂,其下伏煤岩层的裂隙与离层能长期不闭合,能为卸压瓦斯抽采创造条件;但随着煤层的持续和大面积开采,厚硬火成岩突然破断滑落,破断过程中释放出大量能量并向周围传播,容易引起冲击地压、矿井水灾、瓦斯突出及地表沉陷等复合型动力灾害。     

大同煤田岩浆岩侵入对煤层煤质的影响

为探究岩浆岩侵入对煤层煤质造成的具体影响,以大同煤田鹅Ⅳ精查勘探区为研究对象,具体分析了勘查区地质构造及岩浆岩活动规律,收集以往区内施工钻孔的煤层煤质资料,并开展数据统计对比。分析表明,印支运动时期该区岩浆岩活动(煌斑岩侵入)活跃,其沿地层裂隙及断层为主要通道,以岩墙、岩床的形式侵入地层中薄弱地层,例如煤层中使其局部受热接触变质,使煤层结构复杂化、有益厚度变薄;煌斑岩侵入与煤层接触变质(干馏作用),焦化过程中可产生定量的瓦斯,瓦斯含量随煤层变质程度的增高而变大;应对该区开展三维地震工作,来验证断层及岩浆岩活动情况,可以为该区煤矿安全生产起到一定的指导作用。     

上软下硬地层隧道围岩稳定性量化评价标准研究

通过有限元数值计算,对上部为Ⅴ级围岩、下部为Ⅱ级围岩的典型上软下硬地层隧道围岩稳定性量化评价标准进行了分析研究。首先确定以拱顶最大沉降量和能够反映隧道破坏本质、具有严格力学依据的安全系数作为评价隧道围岩稳定性的双重指标;然后通过数值模拟,对上软下硬地层隧道围岩自稳性进行了研究;并根据围岩自稳曲线,进行组别划分,进而建立了典型上软下硬地层隧道围岩稳定性量化评价标准。研究成果对复合地层隧道围岩稳定性分级标准制定起到了细化和补充作用,可为上软下硬复合地层隧道设计和施工提供参考。     

基于应力波理论的断层对覆岩移动变形和应力传递阻隔效应研究

为了研究断层对开采沉陷影响机制，将工作面开采对覆岩的扰动视为应力波在岩层介质中的传递，建立了应力波在软弱岩层和坚硬岩层间双向传递的应力表达式。采用理论和数值计算分析了软弱岩层介质对应力波传递的影响，揭示了断层对覆岩移动变形和应力传递阻隔机制并通过相似模拟进行验证，最后利用数值计算分析了不同断层特征参数对覆岩移动变形阻隔作用的影响程度。结果表明：工作面开采产生的应力波波速越大，采动对覆岩的扰动越大|断层带岩体作为破碎带存在，应力波在断层带岩体多重反射作用下穿过断层带后波速下降明显，开采盘与非开采盘应力波最大波速之比为4.68～35.61，断层对采动应力传递具有阻隔效应，覆岩移动变形主要发生在开采盘|由于应力波穿越断层后在浅部波速衰减小于深部，浅部断层带岩体先于深部断层带岩体发生非连续变形|断层特征参数对覆岩移动变形传递阻隔作用排序为断层带宽度＞断层落差＞断层倾角＞断层带岩体内摩擦角＞断层带岩体黏聚力。     

硬厚岩层下覆岩裂隙演化特征及其致灾机理分析

针对上覆岩层赋存硬厚岩层,采用相似材料模拟试验的方法,制作了工作面上覆硬厚岩层的相似模型,研究了硬厚岩层下覆岩结构和裂隙演化特征,分析了硬厚岩层破断致灾成因。研究结果表明,工作面推进后,上覆岩层走向断面上逐渐形成梯形结构,硬厚岩层的存在屏蔽了梯形结构的纵向发育|硬厚岩层下最大离层裂隙发育呈跳跃式上升,占据了煤层开采的大部分空间,为瓦斯积聚创造了空间|破断裂隙和离层裂隙相互贯通,在工作面侧和切眼侧的形成了双向互通的竖向破断裂隙区,为瓦斯运移提供了路径。开采煤层附近释放的瓦斯顺着两侧竖向破断裂隙区进入上覆岩层最大离层裂隙,最终积聚在占据了煤层开采大部分空间的硬厚岩层下最大离层裂隙。硬厚岩层破断后瓦斯空间急剧减小,瓦斯压力快速上升,瓦斯经两侧竖向破断裂隙区涌向工作面,易诱发瓦斯突涌等灾害。     

过J3底砾岩层暗斜巷预注浆改造方案研究

在第一段多个钻孔施工中,曾经出现个别钻孔出水点在注浆中串浆现象,而且经分析这些串浆点所处的深度、方位不同,从钻孔出水、坍塌情况分析,不同的含水构造区都有水力联系,说明砾岩层内的含水构造复杂,相互贯通,给注浆资料分析带来很大难度。