考虑变形破坏的煤层钻孔瓦斯流场分布特征数值分析

基于弹塑性理论与渗流机理,采用Comsol Multiphysics的应力场和渗流场耦合功能,考虑煤层钻孔变形破坏,模拟了单孔状态和多孔布置形式下煤层钻孔瓦斯渗流,分析了变形破坏成因和瓦斯流场分布特征。     

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。     

底板变形破坏规律的数值模拟研究

采用大型有限元数值模拟软件ANSYS，对由工作面开采引起的底板变形破坏规律进行了数值模拟，对工作面推进方向和倾斜方向的水平应力、垂直应力、剪应力分布以及水平位移和垂直位移变化情况等进行了系统分析，得出了一系列有价值的结论。     

底抽巷巷道变形实测分析

为了充分发挥底抽巷的作用,从根本上解决河南某矿的瓦斯治理问题,通过现场观测煤巷掘进和工作面回采过程中保护巷的变形情况,掌握一线资料,通过理论分析及实测数据掌握保护巷受采动影响时的变形规律,为保护巷和被保护巷相对位置的选取提供科学、合理的依据。     

深部承压水上底抽巷围岩破坏特征及合理位置

针对赵固二矿区域瓦斯治理需开掘底抽巷与承压水上开掘底抽巷易引发底板突水之间的矛盾,通过承压水影响下的圆形巷道围岩塑性区边界方程,分析了底抽巷围岩塑性区的分布特征与底板突水危险性之间的关系;采用数值模拟研究了工作面开挖后的底板应力分布状态及底抽巷布置在不同位置时的围岩破坏特征及相应的突水危险性。结果表明:底抽巷围岩塑性区的非均匀分布会显著减小底板隔水层厚度,增加底板突水危险;工作面开挖后底板应力根据其双向应力比值大小及应力加卸载状态可分为4个区域且按对底板突水危险的影响程度可排序为:卸压高应力比值区卸压应力比值稳定区增压低应力比值区原岩应力比值区。据此提出了赵固二矿底抽巷的合理位置为沿待采工作面法向布置,并在规划的煤柱中部下方的L9灰岩上部砂质泥岩层中沿底掘进。     

孤岛工作面顶板高抽巷围岩破坏特征的数值模拟

以刘庄煤矿171302孤岛面顶板高抽巷为研究对象,在总结现场巷道破坏特征的基础上,分析了巷道围岩稳定性的3个关键影响因素。基于数值模拟,对比了孤岛工作面和侧方位实体煤工作面时顶板高抽巷围岩应力及变形特征,结果表明:孤岛面顶板高抽巷极易向采空侧倾斜下沉,围岩呈非对称性大变形,两帮最大垂直应力集中程度、位置分别扩大了73.2%和1倍,顶底板最大水平应力集中程度分别减小14.5%和54.8%。     

底板变形破坏规律的数值模拟研究

采用大型有限元数值模拟软件ANSYS ,对由工作面开采引起的底板变形破坏规律进行了数值模拟 ,对工作面推进方向和倾斜方向的水平应力、垂直应力、剪应力分布以及水平位移和垂直位移变化情况等进行了系统分析 ,得出了一系列有价值的结论     

采场底板应力分布与破坏规律研究

煤层开采后采空区四周形成不同程度的支承压力带,其中应力卸载与集中会向底板深部传递,进而影响到底板的破坏深度与范围。本文建立了综合考虑工作面走向与倾向受力特点的空间半无限体模型,推导出了底板垂直应力的迭代计算式,并采用数学软件 MATHCAD 计算出了不同深度处底板的应力分布情况,结果表明：底板各岩层垂直应力等值线呈椭圆形,浅部岩层等值线梯度较大,深部岩层等值线梯度较小。基于应力理论分析结果及Mohr-Coulomb准则计算出某矿底板最大破坏深度14.8 m,现场微震监测结果显示底板最大破坏深度15.2 m,两者相吻合。本文的研究成果可为围岩控制及承压水上安全采煤研究提供理论依据。     

综放工作面底板瓦斯预抽巷安全掘进技术

文章根据某矿14029综放工作面掘进巷道瓦斯涌出比较大,影响工作面正常安全掘进的问题,借鉴以往生产经验,决定在煤层底板布置瓦斯预抽巷,并对巷道位置进行选择,巷道支护方式进行设计,同时对底抽巷通风方式和通风管理进行介绍;给出了具体的巷道综合防尘及防灭火措施,保证了巷道的正常安全施工,可为二1煤层14029综放工作面轨道巷正常掘进工作服务,为类似条件下底抽巷施工设计积累宝贵经验。     

近距离煤层群底抽巷瓦斯抽采实验研究

针对山西焦煤集团屯兰矿近距离煤层群开采过程中,采煤工作面底板瓦斯超限的问题,通过对近距离煤层群采掘工作面底板煤岩增透机理分析及回采工作面邻近层瓦斯涌出量计算,得出18205工作面底板瓦斯涌出量增大原因:18205工作面底板受采动影响,煤岩体形成裂隙带和卸压带,煤岩透气性系数成百倍增加,渗透率增大,为下邻近层瓦斯涌出提供了通道;下邻近层9#煤层瓦斯涌出量占18205工作面瓦斯涌出量的比例高达11.4﹪。结合理论分析、计算及开采条件,进行了底抽巷瓦斯抽采实验研究。结果表明:底板瓦斯浓度由0.46%降至0.1%,瓦斯抽放率提高了17%,矿井通风能力得到了提升。     

义安矿底板抽放巷合理层位数值模拟

对于含水围岩条件下的义安矿工作面而言,底抽巷与煤层底板过近,不但巷道变形破坏严重而无法继续为相邻工作面服务,且底抽巷内的穿层钻孔因周围围岩破碎而难以封孔,造成抽放消突效果差;而距煤层底板过远,不但增加了穿层钻孔工程量和抽放材料消耗,而且还容易造成突水事故。结合义安矿12150工作面的实际赋存情况,采用FLAC3D软件对几种布置条件下底抽巷受力情况进行了模拟,并根据模拟试验和分析结果,探讨了底抽巷的合理布置层位。     

煤层底板采动应力分布及破坏特征

基于弹性理论建立了沿煤层走向采动底板受力力学模型,计算了煤层回采过程中底板内任一点处的剪应力大小。根据武所屯煤矿16105工作面采场条件,利用FLAC~(3D)数值仿真软件对工作面回采过程中底板的应力分布规律进行流固耦合数值模拟。研究表明:煤层回采后,采空区底板垂直应力等值线呈椭圆型分布,采空区底板垂直应力向底板深部先迅速减小后缓慢增加,且增加的幅度越来越小。工作面两侧采动底板剪应力等值线大致呈泡型分布,当工作面推进至工作面见方(工作面推进距离等于其斜长)期时,底板剪应力达到峰值12 MPa,此时底板剪切破坏最为严重,同时还模拟计算了16105工作面底板的最大破坏深度为15 m。     

单一突出煤层底板抽放巷优化布置方案研究

为考察单一突出煤层中采用底板瓦斯巷预抽瓦斯的消突效果,在平宝公司矿井单一突出煤层下10m处布置底板抽放巷,分别提出两巷道中心对中心垂直投影距离为0、10、20m以及煤巷外帮对岩巷内帮垂直投影距离为1m等4种钻孔布置方案。结果表明：第3、第4种方案相比第1、第2种方案,每组钻孔钻进距离分别减少20-83、11-74m,施工时间分别减少100-180、80-150min,百米巷道治理周期缩短2-3d,抽放瓦斯体积分数提高10％左右。采用第3、第4种方案后,虽巷道应力分布集中、变形量较大,但通过高强锚网索支护,完全可满足安全生产需要。     

地面瓦斯抽采钻井变形破坏主控因素分析

采动影响区地面瓦斯抽采钻井的变形破坏影响因素众多,导致钻井的破坏规律非常复杂。为了对各影响因素进行有效控制,从而使得地面钻井的抽采效能能够得到最大程度的发挥,对地质条件和回采工艺等多种影响因素的影响效应进行了深入分析,获得了采场尺寸、顶板管理方法、煤岩层倾角和断层等各主要因素的变化对地面钻井变形破坏的影响规律:地面钻井应优先布置在远离断层、陷落柱等地质构造的区域,当回采工作面通过地面钻井位置附近时应快速通过,应加强顶板管理减弱采场覆岩的移动,倾斜煤岩层条件下地面钻井井位应向采场中部偏移一定距离等。     

无煤柱开采采空区瓦斯分布特征及抽采技术研究与应用

平煤集团为煤层群开采条件,为了更好地开展瓦斯治理工作,采用FLUENT数值分析软件模拟在无煤柱开采条件下,抽采前后戊8煤层采空区瓦斯分布特征,从而为高抽巷抽采钻孔的布置提供参考。研究表明：随着回风横贯距离工作面距离的增加,回风隅角处的瓦斯体积分数逐渐减小,且根据数值模拟结果及现场实际情况,综合确定高抽巷抽采钻孔应布置在垂高14.75倍处最佳,抽采后采空区体积分数明显减小;优化设计了高位瓦斯抽采钻孔的布置,分析钻孔抽采效果,发现高位裂隙带瓦斯浓度基本稳定在23%～45%,瓦斯抽采纯量稳定在12～18 m³/min。表明高位裂隙带瓦斯抽采浓度和纯量基本稳定。     

基于RFPA2D-Flow的瓦斯抽放钻孔破坏过程数值分析

从瓦斯抽放过程中钻孔的塌孔卡钻现象出发,应用RFPA2D-Flow对瓦斯抽放钻孔破坏过程进行了数值模拟,得到了钻孔附近X方向和Y方向的应力曲线,以及在整个破坏过程中钻孔上下两侧孔壁首先被拉裂然后导致破坏向左右两侧孔壁逐渐延伸的发展过程。     

煤层底板采动应力场及变形破坏特征的数值模拟研究

采用FLAC3D数值模拟软件对煤层底板下不同深度处岩体应力场及位移场分布特征进行模拟,得出了采动过程中煤层底板最大破坏深度及最易破坏位置。研究结果表明,运用数值模拟方法,可以较为全面地揭示采动条件下底板岩体的应力场、变形破坏特征及破坏范围、深度,有利于选择、优化设计方案,同时减少试验时间,提高矿井的经济效益与社会效益。     

底抽巷合理布置数值模拟研究

在一定的地质条件下,巷道空间位置不同,围岩体产生的应力状态、变形特征及位移规律等内容也不相同。应用FLAC3D数值模拟软件进行研究,通过分析底板抽放巷的不同位置所体现的应力及位移状况,讨论底板巷位置的合理性,用以指导工程实践。     

突出煤层底板抽放巷优化布置及其应用研究

新义公司为煤与瓦斯突出矿井,且不具备开采保护层进行区域瓦斯治理的条件,为了合理确定底板抽放巷与煤层间的垂距、平距及布置方式,采用理论分析和工业性试验相结合的研究方法,开展了突出煤层底板抽放巷优化布置研究,得到新义公司12021轨道巷底板抽放巷适宜采用的布置方式,运用"瓦斯抽放+水力冲孔"治理瓦斯的方法,取得了良好的抽放效果。     

突出矿井底抽巷抽采瓦斯效果分析

以贵州嘉龙煤矿11703运输巷掘进为工程背景,本矿为突出矿井,煤层瓦斯含量高、压力大,为防止掘进过程中产生瓦斯突出危险,运用底抽巷对煤层瓦斯进行治理,结果表明,底抽巷瓦斯抽放效果及消突效果明显,为煤巷安全掘进提供了有效保障。