近距离煤层开采导水裂隙带发育高度数值模拟研究

为解决邵寨煤矿2号、5号煤层重复采动面临的覆岩破断及两带发育高度问题,以及研究此情形下导水裂隙带演化规律,运用数值模拟计算方法,采用3DEC数值模拟软件,通过对近距离煤层条件下工作面的回采进行模拟实验,获得导水裂隙带的演化趋势,以及工作面回采结束后的两带最终发育高度。模拟结果表明,导水裂隙带高度沿工作面倾向是从零开始逐渐增加的,最终当工作面回采360 m时,导水裂隙带高度增加至100 m,而走向导水裂隙带初始为煤2层采动造成的高度为78 m,随着煤5层的回采导水裂隙带高度保持不变,当工作面回采至220～260 m时向上延伸至100 m,随后继续保持稳定,导水裂隙带最终发育高度为100 m,贯穿了延安组岩层达到安定组岩层但并未到达洛河组含水层,可以保障井下的安全生产。     

回采面导水裂隙带发育高度与富水性探测分析

为保障3203工作面在回采过程中不出现突水现象,根据工作面地质条件,采用理论分析与数值模拟相结合的方式,进行工作面区域导水裂隙带高度的分析,另外采用瞬变电磁的探测方法进行顶板导水裂隙富水性的探测分析作业。结果表明:3203工作面在正常区域回采时,导水裂隙带的发育高度约在52.6～60 m的范围内,在通过F_1断层区域时,导水裂隙带的最大发育高度为95 m;工作面顶板0～30 m范围,富水性较弱,顶板40～70 m的范围内,裂隙较为发育,该区域富水性较强。     

顶板砂岩水下煤层开采覆岩导水裂隙带发育高度研究

导水裂隙带发育高度是顶板砂岩水下实施安全采煤的重要技术参数之一。以新集矿区某综采工作面为工程背景,针对工作面回采后采动裂隙导通上覆砂岩含水层易发生突水事故的问题,在分析覆岩岩性特征的基础上,采用经验公式估算、基于关键层位置覆岩导水裂隙带高度预测方法、数值模拟及井下仰孔分段注水法对覆岩导水裂隙带发育高度进行研究。结果表明,基于关键层理论导水裂隙带高度预测方法、FLAC3D数值模拟与井下仰孔分段注水试验结果基本一致,而经验公式预测导水裂隙带发育高度数值较小,存在一定的局限性。工作面回采后,导水裂隙带发育高度最大为57.6 m,裂采比为15.2,且发育形态呈“马鞍型”。 研究结果可为工作面顶板水害治理提供地质依据。     

利用数值模拟方法确定导水裂隙带发育高度

采用三维数值计算的方法,根据塑性条件、破坏准则、位移及应力判别,同时结合覆岩移动、应力分布和塑性区域分布规律,分析比较了在工作面回采过程中沿工作面走向和倾向的冒落带和裂隙带发育高度。得出沿走向模型的冒落带高度约17.7 m,导水裂隙带高度约33.7 m;沿倾向模型的冒落带高度约20.2 m,导水裂隙带高度约33.8 m。实践证明,通过数值模拟的方法预测冒落带和裂隙带发育高度具有较大的优越性。     

回采工作面导水裂隙带发育高度实测研究

采用理论计算法及双堵法对21006回采工作面开采后的导水裂隙带高度进行理论分析与现场实测,综合分析确定导水裂隙带发育高度在39.84 m,为后续的回采工作面开采设计、顶板防治水等工作开展提供了一定的参考依据。     

汾源煤业5-101综放工作面导水裂隙带发育高度研究

为掌握5-101综放工作面导水裂隙带的发育高度,根据工作面的水文地质情况,通过采用FLAC3D数值软件模拟和分析实测钻孔冲洗液漏失量两种手段,综合判定工作面导水裂隙带的发育高度为166.82～175.40m,未贯通顶板灰岩含水层,工作面回采期间无突水危险性。     

煤层顶板导水裂隙带发育规律及探放水技术

针对常村矿2305工作面回采受顶板砂岩水影响强烈,根据工作面实际地质条件,利用回归分析,拟合出工作面导水裂隙高度与工作面推进距离的关系式,确定6.3 m采高下导水裂隙带发育高度约为95 m,基于瞬变电磁法确定工作面主要受K_8和K_(10)富水区域影响,并通过钻孔探放水,消除了工作面顶板水害隐患,为矿井安全生产提供了保障。     

覆岩导水裂隙带发育规律分析与高度探测

导水裂隙带发育高度探测是井下安全采煤的基础。为确定工作面顶板导水裂隙带的发育高度,本文针对某矿工作面的地质采矿条件,分析了覆岩采动变形破坏形态分布规律和导水裂隙带内分区特征,得出覆岩导水裂隙带发育规律;通过现场实测数据分析,确定该矿工作面覆岩导水裂隙带的发育高度为H=108.5m。     

18112工作面覆岩导水裂隙发育和渗流规律模拟分析

采用数值模拟分析18112工作面覆岩导水裂隙的发育和渗流规律.根据模拟结果得出,覆岩垮落带和导水裂隙带的发育高度分别为12 m和38 m,且工作面推进至沟谷底部下方时,覆岩裂隙与地表相贯通;工作面推进至沟谷下坡底部(回采120m)～沟谷上坡段中部(推进250m)时,存在着较大的突水危险性,需提前采取防治水措施保障安全回...     

曹家滩煤矿导水裂隙带高度确定及水害防治

导水裂隙带发育高度是确定煤体回采后是否与上覆含水层及采空积水沟通的关键参数。特厚煤层回采导致上覆岩体破坏高度较大,导水裂隙带发育沟通采空积水区,将导致采空水经由新生裂缝涌入工作面,影响地下水赋存条件,进而影响矿山安全生产。为确定曹家滩煤矿122108工作面导水裂隙带发育高度,采用理论计算、数值模拟相结合的方法对覆岩层导水裂隙带的发育特征进行分析,并提出相应的水灾预防及应急措施。分析结果表明,随着煤层走向开采距离的增大,导水裂隙带高度逐渐增大,煤层充分采动后导水裂隙带高度趋于稳定,约为207～233 m,裂采比为20.7～23.3,为矿井的水害防治及矿区生态保护提供了科学的决策依据和技术支持。     

极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度研究

通过数值模拟、现场实测等方法对鲁西煤矿极近距离下分层开采导水裂隙带发育高度进行了研究。研究结果表明:通过FLAC3D数值模拟计算得出3上107工作面煤厚2.3 m,裂隙发育高度33.6 m,3下107工作面煤厚3.42 m,裂隙发育高度39.4 m;现场实测结果表明下分层开采后导水裂缝带发育高度为41.51 m,下分层开采后裂缝带发育高度增加较少;3上107工作面导水裂缝带发育类比高度值降低了4.33 m,随着工作面停采时间的增大,采动裂隙尤其是上部的微小裂隙会部分闭合,导致导水裂缝带发育高度有所降低。     

断层采动活化对导水裂隙带高度影响的模拟实验研究

通过物理模拟研究了断层采动活化对导水裂隙带高度的影响,实验结果表明:断层断至层位在正常导水裂隙带范围内,断层活化对导水裂隙带高度没有影响;断层断至层位在正常导水裂隙带范围之外,受断层切割的关键层因断层活化而失去控制作用,导水裂隙带将发育到上一层关键层的底部;断层断至层位高度相同时,导水裂隙带发育高度相同,但此时工作面推进方向与断层面倾向的位置关系对导水裂隙发育速度有一定影响。     

承压水下膏体充填开采顶板破断的数值模拟

为了安全开采承压水下压煤,顶板的维护至关重要,采用合理的开采方法是维护顶板的方法之一。根据小马矿地质条件计算导水裂隙带高度,建立顶板力学模型,运用FLAC3D分别对垮落法、膏体充填法开采过程中顶板的破坏情况进行了数值模拟,以确定承压水下膏体充填开采的可靠性。     

开采覆岩裂隙带发育高度实测应用

为了确定8309工作面导水裂隙带高度,理论分析了覆岩弯曲带、裂隙带和垮落带特点,将裂隙带与垮落带导水裂隙带根据裂隙发育程度及渗水量划分为微小、一般和严重导水裂隙带。采用导高观测仪观测技术对8309工作面覆岩导水裂隙带进行现场实测,通过布置3个钻孔最终得到工作面导高为H=108.2m。     

急倾斜煤层开采覆岩变形分析及其应用

分析了碎屑结构煤系地层岩体变形破坏的岩体力学特征及断裂带导水机理,认为岩体体积扩容是工作面顶板破坏内导水性增强、形成导水断裂带的根本原因.应用FLAC^3D模拟分析了连续介质、大变形条件下急倾斜特厚煤层开采引起的覆岩体积应变分区特征,分为连续介质条件下的内部塑性破坏－压缩区、扩容区及外部弹性压缩区.依据垮落带形成过程中的体积变化特征,将连续介质条件下获得的内部塑性破坏－压缩区划为垮落带;扩容区划为断裂带;以分隔扩容区与外部弹性压缩区的体积应变0等值线最大高度确定防水煤柱高度.此方法应用于开滦赵各庄2137急倾斜特厚煤层开采工作面,确定上部防水煤柱高度为63.8 m.     

覆岩导水裂隙带发育高度分析

为准确测定太平煤矿某工作面开采的导水裂隙带高度、确定工作面合理开采上限,运用“双端堵水器”技术, 采用井下打仰上孔的方法, 实测了覆岩导水裂隙带的发育高度。观测结果表明, 该工作面导水裂缝带发育高度为23.85 m, 裂采比为13.2。实测结果与理论预计值和数值模拟值基本吻合,相互得到验证。     

巨厚砂砾岩含水层下特厚煤层保水开采分区及实践

以永陇矿区崔木煤矿为研究背景,分析矿区含(隔)水层与煤层的空间组合及覆岩特征,结合导水裂隙带发育高度探查结果,开展巨厚砂砾岩含水层下特厚煤层保水开采分区及实践研究。结果表明:该区导水裂隙带发育高度为煤层采厚的19.93~23.23倍,已波及上覆白垩系含水层。以所确定的保水开采保护层厚度30 m为阈值,将研究区划分为自然保水开采区、可控保水开采区和保水限采区,并提出各分区相应的保水开采途径。实践表明:巨厚砂砾岩含水层下保水开采的有效途径主要包括控制导水裂隙发育高度,选用适当的工作面布局及推进速度,以及隔水层采动破坏后的恢复与再造。     

薄基岩厚风积沙浅埋煤层导水裂隙带高度预计

神东矿区是我国重要的煤炭产地,矿区覆岩结构具有浅埋深、薄基岩、厚风积沙的特点,且矿区地处干旱半干旱地区,水资源匮乏,因此实行绿色开采(保水采煤)具有重要意义。本文从不同岩性岩层破坏特征出发,结合岩层承载能力、变形能力分析,以及采动过程中覆岩相关物理量变化的分析,给出了一种预计导水裂隙带高度的力学模型,并分析了大柳塔12610工作面导水裂隙带高度。覆岩裂隙动态发育模拟结果和现场观测结果表明,该力学模型是可取的。     

石炭沟河下煤层安全开采厚度模拟

通过分析杉木树煤矿的水文地质条件,应用物理相似和数值模拟实验方法,模拟开采引起覆岩冒裂带发育高度、范围和地表裂缝情况;结合F-RFPA2D数值试验模拟固液耦合条件下开采引起覆岩导水裂缝带的高度及其发展形态和渗流过程。实验结果显示,采高2 m时导水裂隙带高度为70 m对采区覆岩和河床破坏较小,可以实现石炭沟河下安全采煤。