煤层底板采动破坏深度探查技术

针对朝川矿开采二1煤21090工作面,利用超声波技术对工作面底板采动破坏情况进行探查和分析,依据距离工作面不同距离波速随深度的变化,确定底板采动破坏深度。探查结果表明,该工作面底板采动破坏深度集中在20.40~23.36 m,且深部岩层裂隙优先于浅部岩层发育。     

浅析煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁

通过对断层、裂隙、完整底板破坏引起突水的类型、特征进行研究,并对隔水层的阻水作用进行分析。结果表明:断层、裂隙结构面是承压水从煤层底板突出的薄弱面,这些构造带破坏了岩体本身的完整性,易形成导水通道;构造带的特性对煤层底板突水起着控制作用。隔水层由于强度、厚度、裂隙等原因,也不能完全降低煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁。在煤层开采时,煤层底板灰岩水对煤层开采的威胁要引起足够重视。     

高承压水上底板采动岩体裂隙演化规律研究

为深入研究深部高应力、高水压和强开采扰动复杂环境下的岩体破裂问题,按裂隙产生的位置和机理,将深部底板采动岩体裂隙分为剪切裂隙、层向裂隙和竖向张裂隙,利用力学知识分别演算获得了三种类型岩体裂隙的起裂准则。借助"钻孔双端封堵侧漏装置"对赵各庄煤矿1237工作面进行的底板破坏实测结果,研究了深部底板采动岩体的裂隙演化实测规律。结果表明:煤层采深越大,底板采动破坏深度越大;煤层开采过程中深部底板采动岩体的原生裂隙呈现先闭合后张开再闭合,新生裂隙起裂发育后逐渐闭合的演化规律;底板岩体破坏的初始位置和裂隙发育程度与岩层的岩性、受力等因素有关,验证了深部底板采动岩体裂隙起裂准则分析的准确性。     

电阻率法动态监测煤层底板破坏变形规律研究

为解决煤层底板突水的难题,采用电阻率法动态监测、现场观测及理论分析的方法对工作底板应力分布及底板破坏规律进行研究,得出电阻率变化与开采对工作面底板扰动的关系,以唐口煤矿4309工作面回采过程中底板电阻率监测资料为基础数据,得出工作面底板扰动的动态变化规律.结果表明:开采扰动在时间上具有压缩一膨胀一恢复的动态变化特征,在空间上具有随底板深度增加而逐渐减弱的特性.     

带压煤层开采底板裂隙发育深度综合研究

为了分析带压煤层开采底板岩体破坏规律,选择成庄矿为工程现场,通过对其不同深度主采煤层底板采动破坏情况经行数值模拟,以及对工程现场底板裂隙实际发育深度的注水试验探测,综合研究带压煤层开采底板裂隙演化规律。结果表明:煤层埋深与煤层采厚对底板裂隙的发育影响不大,工作面宽度与底板岩性为主控因素,另外,工程试验对数值模拟结果的验证,证明数值模拟可作为一种研究带压煤层底板裂隙发育深度的可靠手段。     

浅埋深煤层群下行开采底板卸压规律研究

为研究浅埋深煤层群下行开采底板卸压规律,通过FLAC和UDEC数值模拟软件模拟分析了上煤层工作面采动过程中底板煤岩体的应力及位移变化规律,得出了底板煤岩体最大卸压深度为40 m;底板裂隙发育呈"O"形圈分布,工作面煤壁处底板煤岩体的纵向裂隙与下层煤体贯通。可为上煤层工作面实施底板瓦斯预抽采,解决开采过程中底板煤层瓦斯渗流至工作面导致的瓦斯超限问题提供理论指导。     

在相似模拟试验中利用超声波检测技术探测底板破坏深度

随着矿井开采深度的增加,工作面底板承压含水层水压也逐渐升高。为了更深入研究承压开采工作面底板破坏规律,以赵固二矿11050工作面为原型,进行了相似模拟试验,以石膏块模拟底板L_8灰岩,监测底板应力和位移。将超声波检测技术应用于底板岩层结构破坏分析上,探测回采前后物性变化,并结合岩体内部波速与力学特征的关系,给出底板岩体破坏的判断标准。结果表明:随着工作面推进,底板裂隙逐渐发育,在工作面后方20m范围内,底鼓量最大,且位移曲线与应力曲线基本吻合;超声波探测最终确定底板破坏深度为28~32m,与现场实测结果一致。     

慈林山矿煤层群下部采场覆岩运移规律

煤层群下部煤层开采,上部工作面与下部工作面双重扰动作用会加剧覆岩运移,覆岩原、次生裂隙发育演化形成导水裂隙,顶板、采空区水会极大地制约下部工作面安全、高效开采。为解决此类工作面开采难题,采用相似材料实验、理论分析法,对慈林山矿煤层群下部煤体开采时覆岩运移规律等进行研究。研究结果表明:慈林山矿煤层群下部工作面初次来压步距为55m,平均周期来压步距18.7 m,岩体垮落角在煤壁侧大于切眼处,下部煤体开采会扰动上部工作面煤柱,破断裂隙会贯通上部工作面采空区,且在上部壁式工作面一侧不易闭合,进而演变为导水裂隙,使下部工作面遭受岩体冲击、采空区水威胁,覆岩运移量由下至上具有降低—升高—降低演变特性,上部工作面覆岩沉降量整体较下部工作面大。     

深部倾斜煤层采动底板破坏演化特征分析

为研究深部倾斜煤层底板破坏特征及破坏深度,以羊东煤矿8469工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,对煤层采后底板应力分布规律、塑性区发育特征及破坏深度进行了研究。通过数值模拟与理论分析可知:煤层开采后,作用在周围煤岩体上的支承压力产生不同的应力分区。沿煤层走向方向,应力呈对称性变化,形状近似马鞍状,在工作面两端处产生应力集中;沿煤层倾向方向,倾斜剪切力的存在使底板岩体由采动破坏转变成滑移破坏,塑性破坏区和应力变化大致呈勺型分布形态,最大应力集中区出现在工作面下侧。随着工作面向前推进,底板破坏范围相应增大,但推进255m后,破坏深度不再增加。现场实测表明,底板浅部岩层最早受到扰动,且受到的扰动程度最高。扰动范围随最大注水量的减少而增加,在底板下25m范围内的岩层受影响较小。由此可知,该工作面底板破坏深度为25.0～29.2m。     

超千米采深煤层底板应力分布物理模拟研究

深部岩体构造应力显著,超千米采深煤层在开采时矿压显现剧烈,底鼓及底板破坏严重,底板应力影响深远,存在扰动承压水导升带,从而导通含水层造成突水的危险。本文根据华北型煤田邢东矿超千米采深工作面实际开采情况,建立室内物理模拟模型,在煤层底板布置应力盒,研究大采深工作面推进过程中底板应力分布特征。试验结果表明,底板近煤层水平向,超前支承压力影响范围为100 m;采动对底板的应力影响范围到达伏青灰岩含水层附近,应力影响深度为底板以下90 m。反映底板破坏带之下还存在一定区域,随回采产生了应力扰动。研究成果对于大采深煤层的安全回采具有理论指导意义。     

承压水上开采煤层底板破坏深度数值模拟及实测研究

根据某矿综采工作面煤层顶、底板岩层组合及结构性质特点,建立了反映完整底板岩层组合的工程地质模型,通过FLAC3D软件数值模拟分析了煤层开采过程中底板应力及破坏特征,结果表明:煤层底板下0～4 m内岩体破坏较为严重,不具有阻水能力;煤层底板下4～10 m内岩体虽然发生了局部破坏,但其破坏程度相对较弱,具备一定的阻水能力。结合现场煤层底板钻孔内不同深度传感器应变测试值随工作面推进的变化情况,确定出煤层底板破坏深度为8～10 m。综合对比分析得出煤层底板破坏深度为10 m。     

基于数值模拟分析的上邻近煤层底板损伤特征研究

针对保护层开采技术中高瓦斯低渗透性煤层的卸压增透问题,利用UDEC离散元数值模拟软件,对上邻近煤层开采所造成的底板损伤进行了研究,并分析了底板损伤对下煤层瓦斯迁移的影响规律.研究表明:底板在工作面后方一定范围内会出现倒三角形应力降低区;依据底板破坏的力学机理不同,将底板裂隙带分为拉伸破坏裂隙带和屈服破坏裂隙带;2#煤层...     

双承压水间采煤顶底板破断及渗流规律

以山西某煤矿双承压水间下组煤开采为背景,针对煤岩应力-渗流耦合机理,采用相似材料模拟和离散元数值模拟,揭示双承压水间下组煤不同开采尺度下岩体断裂模式和渗流规律,提出顶板导水裂隙带发展模式,并建立底板“四带”形成与工作面开采过程的对应关系。研究发现：初采期间底板仅发育矿压破坏带,达到充分采动后,新增损伤带及采动导高带开始出现,新增损伤带主要集中于工作面下方。采动岩体应力-渗流耦合效应归结为：煤层开采导致顶板破裂和应力的降低,顶板岩体渗透性能增大,太灰水透过顶板裂隙渗入采空区和工作面;底板隔水层在奥灰高承压水的楔劈作用下发育导高裂隙并导升。当残余水头压力无法继续劈裂隔水层岩体抗拉强度,底板岩层重新恢复到应力-渗流稳定状态。     

基于高精度微震监测技术的底板破坏深度预测研究

随着国内煤矿开采深度不断增大,各类工作面承受高地应力和高水压"双高"型煤层底板越来越多,煤层底板隐伏断层突水一直威胁着我国煤矿安全生产。以赵固一矿研究背景,通过高精度微震监测技术在该矿16001工作面应用,对底板连续和动态裂隙发育程度范围进行了监测,分析底板破裂微震事件能量、频次和密集程度确定煤层底板岩体的破坏范围。现场试验表明,高精度微震监测技术与理论计算结果比较吻合,微震监测为探测底板破坏深度提供科学的依据。     

膏体充填顶板破坏特征及实测分析

煤层在开采过程中导致顶板垮落,导水裂隙随着工作面的不断推进,裂隙发育高度不断增加,当煤层顶板有水体存在时,对顶板的垮落控制尤为重要。文章以赵楼煤矿2301工作面顶底板地质条件为背景,研究充填开采条件下煤层顶板破坏高度,并对赵楼煤矿2301工作面的顶板破坏特征进行实测分析。     

采动对含断层煤层底板破坏特征的影响分析

根据济宁梁宝寺煤矿3201下工作面WF62断层地质及水文地质条件,基于FLAC3D数值仿真软件对工作面底板采动破坏进行流固耦合数值模拟,进一步探究先开采上盘煤层后开采下盘煤层时,工作面推进方向对底板采动破坏的影响规律。结果表明:逆着断层倾向推进工作面时,断层带附近岩体的垂直应力集中更为明显,煤层底板采动对底板塑性区的破坏性更大,底板破坏深度较顺着断层倾向推进工作面时大5 m。因此,为了安全开采,先开采上盘煤层后开采下盘煤层时,应当顺着断层倾向推进工作面。     

承压水体上煤层底板下位隐伏断层采动突水机制研究

由于煤层底板隐伏断层分布广、数量多、隐蔽性强且不易探测的特点,使得底板隐伏断层活化突水成为深部开采突水的主要形式之一。根据底板隐伏断层发育规模及空间位置条件,总结提出了底板沟通隐伏性断层突水、上位隐伏性断层突水及下位隐伏性断层突水3种模式。针对承压水体上煤层底板下位隐伏断层底板突水模式,通过力学分析、底板突水相似模拟及FLAC^3D数值拟研究了煤层回采过程中底板空间采动应力变化规律、隐伏断层扩展及突水通道演化过程。研究结果表明：近煤层底板采动岩体随工作面推进,经历压缩-卸荷-恢复过程,形成采动破坏带,底板空间采动应力状态以工作面为分界线呈现水平“S”型分布形态;采动-水压-隐伏断层作用下,隐伏断层将对采动应力随工作面移动起到阻隔作用;隐伏断层顶部受矿压-水压作用的破坏程度时机更早、程度更严重,更易诱发导水裂隙发育,隐伏断层原生裂隙扩展并向逆工作面推进方向上方发育,与采动破坏带沟通形成突水通道;采动承压水导升运移与采动裂隙发育紧密相关,采动承压水导升强度及强渗流区范围随工作面推进渐进发展,底板隐伏断层采动突水先出现隐伏断层上方采空区,突水量随工作面推进渐进增加。在将含...     

平煤矿区十二矿下保护层开采底板破坏深度数值模拟研究

为了深入系统地研究复杂条件下工作面开采底板岩层破坏机理和突水条件,根据平煤矿区十二矿31040下保护层工作面的工程地质、水文地质条件及岩石物理力学测试报告,采用FLAC^3D有限差分程序,分别对不同条件下的底板扰动破坏深度及其演化规律进行了数值计算分析,得出了底板岩体扰动破坏深度计算公式,并针对十二矿31040下保护层工作面开采对底板扰动破坏深度发育形态影响进行分析研究,验证拟合公式的科学实用性,可为今后平煤矿区带压安全开采提供技术支持和指导。     

水力测试法在煤层底板破坏探测试验中的应用

针对团柏煤矿下组10#媒带压开采的现状,对该煤层10-115工作面开采引起的底板破坏深度采用水力测试法进行了探测.结果表明:①从定压进水量测试结果看,在煤层开采过程中底板岩层因矿压增减发生了裂隙收缩与扩张,采面距在0～25 m阶段底板最为薄弱,此后底板裂隙进入收缩的恢复阶段,但裂隙的闭合性又远远低于原始状态;②从起始水压测试结果看,10#煤底板的矿压直接破坏深度为9.4m,其下的扰动带岩层抗水压强度明显减弱,矿压与扰动破坏深度共计12 m.     

小纪汗煤矿11203工作面开采底板岩体破坏深度研究

煤层底板为砂岩裂隙含水层,在矿井高强度开采过程中,煤层下的承压水冲破底板隔水层涌入工作面,极易造成突水事故。以陕北榆横矿区小纪汗煤矿2号煤11203工作面为研究对象,从力学角度研究计算底板采动破坏深度,建立符合实际的数值模拟模型,分析工作面随着推进距离的变化,煤层底板变形特征和塑性区分布特征,运用应力应变法从物探角度进行现场探测,最终确定底板采动破坏深度。