近距离煤层群上保护层保护范围的数值模拟

为了确定近距离煤层群上保护层开采保护范围,运用FLAC3D数值模拟对保护层开挖后的应力进行分析,得出了保护层的保护效果;结合应力卸压保护准则,确定保护层沿走向和倾向的卸压角。结果表明,近距离煤层群上保护层开采后,倾向上卸压角为67.7°,下卸压角为63.5°,走向卸压角为47.7°。通过现场考察,数值模拟分析计算得出的卸压角接近现场考察的卸压角。     

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.     

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°。     

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。     

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。     

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.     

远程下保护层开采煤岩卸压效应研究

基于保护层开采覆岩移动破坏特征,分析了远程下保护层开采煤岩卸压的可行性,采用FLAC2D数值模拟软件对被保护煤层的应力分布特征、煤厚变形规律、水平位移规律、卸压范围及卸压角进行了研究。结果表明：下保护层开采时,断裂带高度已发育到被保护层,煤层产生膨胀变形,生成大量的次生裂隙,使被保护煤层产生不同程度的卸压,同时水平位移的产生也有利于煤层透气性增加。在走向方向上,被保护层向保护层采空区方向内错约30 m,煤层进入稳定膨胀变形区,走向有效卸压角的大小为66°左右。研究结果应用于工程实践后,淮南某矿13-1煤层瓦斯压力由原来的4.4 MPa变为卸压后的0.7 MPa,煤层透气性系数增大了1 061倍,表明该方法是较好的区域性防突措施。     

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。     

弱透气性煤层受岩石下保护层开采影响卸压增透效果研究

针对平煤股份十矿大埋深弱透气性煤层下保护层开采工程,采用岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,研究了被保护层变形规律、应力演化过程、卸压保护范围及瓦斯抽采效果。结果表明,随着保护层工作面的推进,其上覆煤岩体同时发生拉伸应力和剪应力破坏,被保护层大量的裂隙扩展发育,孔隙率大幅提高;随着保护层的开采,被保护层呈现出压缩和膨胀的变化规律,位于保护层采空区中部上方的被保护层变形最大,变形膨胀率最大,因此有利于煤层的卸压增透和瓦斯的抽放;岩石保护层开采后对被保护煤层沿倾斜方向预计保护范围卸压角为78°。工业试验显示:在己_15-16-24130岩石下保护层开采后,上覆己_15-16煤层变形膨胀率在0.62%~1.54%,己₁₇煤层变形膨胀率在1.71%~3.67%;在预计保护范围线位置测定的煤层最大综合残余瓦斯压力为0.42 MPa,最大残余瓦斯含量为4.210 7 m³/t。证明预计保护范围是可靠的,为平煤十矿下保护层开采区域瓦斯治理技术的推广应用提供了可靠的依据。     

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...     

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。     

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。     

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°。     

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%。     

被保护层保护范围的扩界及连续开采技术研究

在保护层开采及卸压瓦斯抽采技术的实施过程中,由于受煤层倾角、层间距、卸压角和区段煤柱等因素的影响,存在被保护层上的保护范围小于保护层工作面的开采范围、被保护层沿倾向无法连续开采和远距离倾斜煤层群条件同水平的保护层无法完全保护到同水平的被保护层等技术难题。通过研究,采用下列方法可解决上述技术难题：①在走向上对扩界区采用密集钻孔瓦斯抽采的方式,可将走向卸压角由56°~60°提高到90°;②在倾向上采用2个保护层工作面保护1个被保护层工作面;③对于远距离的倾斜下保护层开采,通过下延保护层开采深度,便可实现同水平被保护层的完全保护。在淮南、淮北矿区的应用表明,上述方法可解决保护层开采过程中面临的技术难题,进而实现被保护层工作面与保护层工作面的等长、等宽布置及被保护层在倾向上的连续开采。     

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。     

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。     

开采保护层保护效果及范围的数值模拟研究

利用三维离散单元法对上保护层开采后,采空区底板煤岩体应力重新分布的规律、底板变形和破坏特征进行了数值模拟研究,从理论上计算了卸压范围向底板方向发展的深度,并得出了模型沿走向、倾向的最大卸压角,为确定被保护层的保护效果和卸压范围提供了可靠的理论依据。     

煤柱影响下保护层开采的消突范围划分及效果评价

以某矿保护层开采为实例,根据C5、C12保护层与被保护层C8煤层的位置关系及巷道布置情况,提出了以残余瓦斯含量和钻屑指标K1值2个指标对保护范围进行考察。从最大保护垂距、走向、倾向3个方面对保护范围分析得出:走向卸压角为60°;C5对C8倾斜上下卸压角分别为70°和77°,C12对C8倾斜上下卸压角分别为69°和90°。运用FLAC3D软件对C12煤层留设的2#和12#上山煤柱影响范围进行模拟,模拟结果表明煤柱影响存在扩界效应。根据卸压角对煤柱扩界区域进行确定,在此基础上对1801和1802工作面进行区域划分。同时采取有效防突和效果检验措施,区域瓦斯抽放率达到了30%以上,预测及效检指标均不超限,实现了安全回采。     

煤柱影响下保护层开采的消突范围划分及效果评价

以某矿保护层开采为实例,根据C5、C12保护层与被保护层C8煤层的位置关系及巷道布置情况,提出了以残余瓦斯含量和钻屑指标K1值2个指标对保护范围进行考察。从最大保护垂距、走向、倾向3个方面对保护范围分析得出:走向卸压角为60°;C5对C8倾斜上下卸压角分别为70°和77°,C12对C8倾斜上下卸压角分别为69°和90°。运用FLAC3D软件对C12煤层留设的2#和12#上山煤柱影响范围进行模拟,模拟结果表明煤柱影响存在扩界效应。根据卸压角对煤柱扩界区域进行确定,在此基础上对1801和1802工作面进行区域划分。同时采取有效防突和效果检验措施,区域瓦斯抽放率达到了30%以上,预测及效检指标均不超限,实现了安全回采。