远距离保护层开采覆岩破裂规律的相似模拟研究

运用相似模拟实验,以平煤矿区主采煤层丁、戊组煤岩为原型进行研究,发现随着远距离保护层的开采,顶板覆岩裂隙区经过了卸压、失稳、起裂、张裂、裂隙萎缩、变小、吻合、封闭的演化过程;上覆岩层由下而上非线性下沉,且移动形态非对称,这种演化过程直接影响了采空区内瓦斯的解吸、流动及储集。     

下保护层开采覆岩移动规律研究

为研究下保护层开采覆岩移动特征和运动剧烈程度对上方被保护层的卸压效果的影响。以寺河二号井为试验矿井,对其覆岩直接顶、基本顶、坚硬岩层的沉降规律进行现场测试和力学模型分析。结果表明:直接顶在工作面后方发生垮落,且下部先垮落、上部垮落滞后的分层垮落形式;主关键层的沉降规律与基本顶岩层类似,但沉降量和沉降的剧烈程度小于下部岩层,且主关键层内部没有发生离层或裂隙,而是表现为整层协调沉降;基本顶的运动分为3个阶段,且监测钻孔距采煤工作面越远,沉降值越大;随着距离采场顶板高度的增加,受采动影响的剧烈程度也在逐渐减小。     

准东巨厚煤层分层开采覆岩移动规律相似模拟试验

针对新疆准东大井矿区二号井B1煤层赋存地质特征,运用关键层理论对其覆岩结构进行判断分析,采用试验研究的方法建立相似模拟试验模型,研究巨厚煤层分层开采过程中覆岩破断、沉降规律。试验结果表明:巨厚煤层分层开采覆岩破坏高度达到221.24m,其中跨落带98.3m,裂隙带138.2m;基本顶及各亚关键层破断失稳后急剧下沉,随工作面的推进不断被压实、岩层间离层(横向裂隙)逐渐闭合,形成具有一定承载能力的"铰接结构",当第三分层回采完毕,主关键层下部与下位岩层的离层空间达到最大。     

近距离采空区下开采覆岩移动规律相似模拟研究

通过实验室相似材料模拟试验,分析了近距离采空区下进行采煤,上覆岩层的破坏状况和支承压力分布规律,以及顶板冒落和采动裂隙发育的特征。分析了上覆岩层来压规律对煤炭开采过程中的安全影响,以此为在采空区下安全采煤防止上覆岩层裂隙水的侵入提供有效的理论和实践上的依据。     

煤层群下厚保护层开采覆岩移动规律

为了研究4-1#厚煤层作为保护层预先开采后,其覆岩的移动变形规律及对上部3-1下煤层的稳定性影响,运用UDEC离散元数值软件模拟了随着工作面推进对顶板及上覆3-1下煤层的影响程度,并根据现场工程实践,得出下部厚煤层开采对瓦斯释放及顶板泄压效果显著。     

近浅埋煤层开采覆岩移动破坏规律相似模拟研究

以陕北榆林某矿3#煤层主产工作面为工程背景,依据相似理论,采用相似模拟实验,从位移变化、裂隙演化及采动应力3个方面对工作面开采后覆岩移动破坏规律进行分析。实验得出近浅埋煤层"三带"特征、矿压显现特征及岩层位移特征。     

近距离上保护层开采覆岩移动及瓦斯卸压模拟研究

为研究近距离上保护层开采覆岩移动规律及被保护层应力变化规律,以老石旦矿地质资料为背景,通过相似材料模拟试验,探讨17_(-1)煤层开采对13煤层煤顶底板条件、应力变化及瓦斯卸压等方面的影响。通过模拟研究,得出了17_(-1)煤层覆岩运移规律及垮落特征、13煤层应力变化特征及瓦斯卸压运移储集规律。为相同地质条件的含瓦斯多煤层开采提供理论参考依据。     

工作面开采覆岩移动规律的数值模拟研究

为了研究工作面在回采过程中的覆岩移动规律,以麦垛山煤矿2#煤典型工作面为例,采用数值模拟的方法,对工作面覆岩破裂、主应力、顶板垂向和横向位移以及地表下沉进行了分析。根据数值模拟结果,顶板塑性破坏区呈现出波浪状,导水裂缝带发育最大高度为74.9 m,煤壁上最大压应力为7.95 MPa,采空区顶板上的最大拉应力为1.18 MPa,2#煤顶板最大下沉值为1 600 mm,地表最大下沉值为875 mm。     

特厚煤层开采覆岩运移规律的相似模拟研究

特厚煤层开采覆岩运移直接影响矿井的安全高效生产。以郭家河煤矿为研究对象,在系统分析该矿3号煤层首采工作面地质条件的基础上,研究了2个相邻综放工作面开采过程中的覆岩破断特征和地表下沉规律。研究结果表明,在煤柱支撑作用下,与工作面两端相比,上覆岩层在工作面的中部位置下沉最为明显;随着相邻工作面区段煤柱的变形失稳,当其上覆围岩的拱形结构发生破坏时,上覆岩层将出现整体下沉。研究成果有助于推动郭家河煤矿特厚煤层安全高效开采。     

近水平上保护层开采覆岩破坏规律数值模拟研究

为确保近水平高瓦斯松软低透煤层安全高效开采,以大湾煤矿西井X10901工作面为研究对象,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对上保护层开采覆岩的应力变化规律、破坏情况以及被保护层的变形分布规律进行研究,并结合现场开展了保护效果考察认证。结果表明:采场周围覆岩在整个开挖过程中经历了由原始应力区转化为应力集中区、卸压区、稳定区和重新压实区的变换过程;上保护层开采所形成的卸压区域随工作面的推进从"V"形过渡至"U"形逐渐增大。经保护层开采后,被保护层的最大膨胀变形量可达12.2mm(相对膨胀变形4.52‰),并在竖直方向上形成了覆岩"三带"分布和底鼓分布;结合现场保护效果考察得知,上保护层开采后被保护煤体得到了充分保护,最大限度地消除了煤与瓦斯突出危险,为矿井安全高效奠定了重要的基础。     

大采高工作面覆岩移动规律相似模拟研究

为了对厚煤层大采高工作面顶板进行科学管理,文章以左权阜生煤业1102工作面为背景,运用相似模拟试验,对工作面回采期间覆岩移动规律、顶板结构及超前支承压力分布特征进行了研究。研究结果表明:工作面来压期间,顶板覆岩呈现出明显的“斜台阶”结构,顶板垮落高度维持在60~65 m,支承压力峰值距离工作面煤壁约为20 m,并提出回采期间应加强支承压力影响范围的现场管理。     

基于相似模拟实验覆岩移动规律研究

以石圪台矿地质资料为背景,基于材料配比实验制作物理模型,模拟2-2煤层开采中上覆岩层及地表的移动规律。研究结果表明:地表纵向最大下沉量3.6 m;竖直方向下沉量关于下沉中心位置左右对称;顶板初次来压步距约32.0 m,周期来压步距约10.5 m。     

新景矿保护层开采相似模拟试验研究

 为了验证新景矿15#煤层远距离下保护3#煤层的可行性,通过科学合理地选择相似材料、选定测量方法、布置测点、设计及开采模型,对保护层开采进行了认真细致的相似模拟试验研究,考察了开采保护层期间被保护层的瓦斯涌出量,并对其膨胀变形量进行了测定,最终确定在保护区域内其膨胀变形为5.00mm～18.26mm,相对变形为4.0‰～7.84‰。本研究采用的方法和思路能为同类问题的解决提供一定的范例和参考。     

基于UDEC的保护层开采中覆岩移动规律的数值模拟与分析

本文利用UDEC3.0软件对近距离上保护层开采导致的覆岩移动及裂隙发育过程进行数值模拟。真实地反映了在开采保护层过程中覆岩移动及裂隙发育规律。利用UDEC3.0软件模拟煤层开采引起的覆层移动过程可以预知实际开采中瓦斯运移通道的动态分布,对防止瓦斯突出具有重要的指导意义。     

矿区开采过程中覆岩移动规律数值模拟研究

针对传统数值模拟方法模拟覆岩移动规律时误差高的问题,提出了矿区开采过程中覆岩移动规律数值模拟新方法,即通过计算覆岩在自重应力作用下的蠕变公式,代入静力平衡条件,得出覆岩移动规律数值模型;对模型底部边界进行全约束,以单元自身重力进行加载,模拟覆岩移动,得出覆岩移动规律数值模拟结果并进行分析。结果表明,设计的数值模拟方法的周期来压步距模拟误差值最高为0.260μm,实验对照组的为0.581μm,设计的数值模拟方法可将周期来压步距模拟误差值降低约50%,可以实现覆岩移动规律的精准数值模拟。     

巨厚煤层分层开采覆岩移动规律数值模拟研究

以准东煤田大井二号煤矿BM煤层的分层开采为例,利用FLAC~(3D)数值模拟得到采动后上覆岩层的体积应变增量切片。分析结果表明:受煤层采动影响,覆岩移动破坏区域由采空区向深部延伸,大致呈鞍形分布。覆岩裂隙发育速度随各分层开采逐渐减缓,裂隙发育高度与已采煤层厚度成幂函数关系。     

浅埋厚煤层分层开采覆岩移动规律模拟研究

利用数值模拟(RFPA岩石破断过程分析系统软件)和相似材料模拟,模拟研究了神府东胜矿区大柳塔矿活鸡兔井浅埋煤层工作面上覆岩层在采动后的活动规律。并根据模拟结果,分析了随着工作面采动和推进,上覆岩层的破断过程、特征与来压特点。     

顾北矿下保护层开采上覆煤岩裂隙变形相似模拟试验

以淮南矿业集团顾北矿区开采6-2煤层保护上覆8煤层为原型,运用实验室相似模拟材料试验,按照一定的相似比设计制作模型。在保护层6-2煤开挖过程中,对开挖到不同区域的上覆煤岩体裂隙的形成、发展及其变化规律进行了研究。通过监测被保护层8煤及底板围岩的厚度变化得到最大膨胀变形、最大膨胀变形率和卸压保护角分别为50.85 mm、14.405‰和79.8°,达到了保护层开采消突的目的,为实现煤矿的安全生产提供了一个较好地解决方案。     

薄煤层保护层开采覆岩裂隙演变数值模拟

在保护层开采时,上覆煤岩体的平衡遭到破坏,产生的破断和裂隙为瓦斯的运移创造了通道,有利于瓦斯的抽采。基于离散单元数值模拟软件UDEC2D,模拟了保护层在不同开采参数时上覆煤岩体应力场和裂隙场的变化。研究结果表明:保护层开采时,被保护层煤岩体发生破断,最大主应力主要集中在开切眼和工作面附近,垂直应力大致呈"M"形分布;在开采保护层过程中,上覆煤岩体裂隙发育经历"产生—发展—闭合稳定"的动态发展规律,工作面附近发育裂隙最充分,大致呈一"梯形",并随工作面推进动态前移;裂隙的发育程度和覆岩物理力学特性及开采参数有直接关系,在进行薄煤层保护层开采时应综合确定开采参数。     

上保护层开采的相似材料模拟试验研究

利用模拟试验研究了上保护层开采条件下被保护层卸压增透效果,为确保被保护层的采掘活动始终在上保护层的保护范围内安全进行提供了非常重要的理论依据。