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%。     

孤岛工作面护巷煤柱稳定性分析

根据河南某矿3上、3下煤开采形成的31706、31707孤岛工作面概况,结合理论分析、UDEC软件数值模拟等手段,对孤岛工作面开采之后护巷煤柱应力的分布状况进行了研究与模拟分析。结果表明,留设16m护巷煤柱时,煤柱两侧均发生塑性破坏,但中部存在弹性区,煤柱不会发生整体坍塌,但是由于破坏较严重,在回采工程中可对煤柱采取注浆加固等措施,以保证煤柱的稳定性。     

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。     

孤岛综放面采空区自燃“三带”实测与数值模拟

根据国阳二矿80509孤岛综放工作面的地质条件,通过现场实测与数值模拟,探究采空区自燃"三带"分布,掌握采空区煤自燃的情况,及时发现采空区遗煤自燃发火的危险,分析采空区遗煤自燃的3个特征(采空区漏风强度、氧气浓度和温度)及采空区自然发火的危险性,为制定防灭火技术措施提供准确的数据支持和理论依据.     

孤岛综放面采空区“三带”数值模拟与实测研究

孤岛综放面在正常回采期间,四周均是采空区,具有复杂的多源多汇漏风通道,采空区后自燃"三带"的确定对防灭火具有重要的意义。根据孤岛综放面采空区的特点,分别通过现场实测和采用FLUENT软件数值模拟的方法,判定实际条件下运河矿1302孤岛综放面"三带"分布规律,为孤岛综放面自燃火灾的防治提供理论依据。     

锚网索联合支护在孤岛面回风巷中的应用

结合孤岛工作面回风巷锚网支护的特点,采用锚网索联合支护对孤岛工作面回风巷进行支护,通过采用对锚杆施加高预紧力,充分体现了锚杆的主动支护作用;并采用新开采研制的φ17.8mm,极限破断拉力为350 kN的锚索进行补强。根据郭庄煤矿在孤岛面回风巷中的应用效果,结合巷道矿压监测分析,显著提高了支护的可靠性。     

孤岛综采面区段煤柱合理宽度的数值模拟分析

为维护斜沟煤矿孤岛综采面区段巷道围岩稳定而合理确定煤柱宽度,采用离散元数值UDEC3.0,分析了斜沟煤矿18105超长走向孤岛综采面在不同区段煤柱宽度条件下,巷道围岩在掘进期和回采期的应力分布和位移特征.结果表明,孤岛工作面两侧围岩形成"马鞍形"应力集中区,该区影响范围随巷道埋深增大而增大;在该地质开采条件下,合理的煤柱留设宽15～20 m.     

巷内预充填沿空留巷数值模拟研究

为减少煤层开采区段煤柱损失,结合煤矿现场的实际条件采用巷内预充填沿空留巷技术,揭示巷内预充填沿空留巷围岩力学特点,并通过数值模拟方法提出3种充填方案,对留巷巷道围岩位移及影响围岩稳定的剪切应力进行分析,得出沿空留巷最大剪切应力集中在留巷巷道上方,充填体强度不易过大,应具有一定的柔性特征等结论。最终通过3种模拟方案对比,确定了充填宽度2 m、充填强度20 MPa的充填方案。     

顶板瓦斯高抽巷优化布置数值模拟

根据采空区上覆岩层移动规律及瓦斯运移规律,结合潞安集团五阳矿7801综放面现场实际,采用FLAC3D数值模拟的手段,对高抽巷顶底板相对移近量、两帮相对移近量,最大主应力进行了分析,明确了采动影响下高抽巷的变形破坏规律,优化了高抽巷的空间布置。     

某孤岛面沿空掘巷煤柱宽度优化数值模拟研究

采用FLAC3D数值模拟软件对深部大倾角沿空掘巷围岩变形特征进行数值模拟研究,结合工作面工程地质条件,对沿空掘巷不同煤柱宽度垂直应力及巷道顶帮位移的变化规律进行了分析研究,得出适应现场实际的最优煤柱宽度。     

大采高工作面沿空掘巷合理位置模拟与应用

根据大采高沿空掘巷的力学环境建立了窄煤柱的弹塑性力学模型,运用求解非线性大变形问题有限差分法（FLAC^2D4．0）程序,初步得到了大采高面窄煤柱内的塑性场、位移场和应力场分布规律．研究结果表明,大采高窄煤柱内塑性区呈上大下小的倒斜梯形,范围达4～6m,巷道两帮水平位移呈不均匀不对称的移动规律,距采空区一侧边缘7m为支承应力远边界,是巷道布置的合理位置,实际应用效果比较明显．     

不同推采速度下孤岛工作面应力场变化的模拟研究

不同的推采速度会加剧采掘区域的应力集中程度并造成巷道围岩系统失稳及破坏灾害。以济宁二号矿93_下05孤岛工作面为研究对象,开展对不同推采速度下孤岛工作面应力分布及变化规律的数值模拟,确定工作面不同区域的合理推采速度。研究成果对基于预防冲击地压角度合理工作面的安全推采速度具有重要的参考价值和理论指导意义。     

孤岛工作面沿空巷道矿压显现规律研究

以顾北煤矿1232(1)综采工作面为研究对象,首先分析了煤层的地质条件与顶底板的情况,并制定了矿压观测的内容与方法,进而对综采支架工作阻力、巷道围岩变形进行实测分析,得到矿压显现的规律,从而为工作面的高产、高效、安全、低耗生产创造良好的技术条件。研究结果表明,孤岛工作面超前支承压力增加明显,孤岛工作面沿空掘巷围岩变形量剧增,其支护难度大大增加,在进行孤岛工作面沿空掘巷支护设计时必须大大增加支护强度。     

孤岛采空区自燃发火规律的实验和模拟研究

孤岛采空区是矿井开采过程中出现的新现象,由于开采设计不合理,在管理不善的情况下,容易造成采空区严重漏风,进而导致孤岛采空区煤炭自燃的发生。通过漏风测定实验对孤岛采空区的漏风量和漏风通道进行了研究,同时为了确定采空区自燃发火危险地点,对孤岛采空区特殊通风阶段的漏风状态进行了模拟研究。通过数值模拟找到该阶段的漏风规律,从而进行有效的漏风控制措施。     

同忻矿孤岛工作面回采巷道支护技术研究

针对高应力孤岛工作面围岩破碎巷道支护难的问题,以同忻矿8102孤岛工作面回风顺槽为研究对象,结合采矿地质条件,运用FLAC3D数值模拟方法对不同支护方案的锚杆支护效果进行对比分析,从6种支护方案中确定出2种备选支护方案,对不同支护方案在回采过程中回风顺槽围岩的塑性破坏状况及变形量进行对比分析得出相关结论.结果表明:采用方案二对8102孤岛工作面回风顺槽进行支护时,在本工作面及相邻工作面的采动影响下,顺槽围岩塑性区破坏范围小,顶底板及两帮移近量得到较好的控制,可以满足8102孤岛工作面安全回采的要求.     

关于煤与瓦斯突出的数值模拟

根据煤岩体介质变形与瓦斯渗流的基本理论,建立了煤岩破裂过程气固耦合作用的RF-PA2D-GasFlow模型,应用该模型对煤与瓦斯突出进行数值模拟,再现含瓦斯煤岩在瓦斯压力、地应力及煤岩力学性质共同作用下煤岩损伤破裂并诱致突出的全过程,这为进一步深入理解煤与瓦斯突出机理及瓦斯抽放防治突出等提供理论基础和科学依据。     

深部孤岛工作面沿空掘巷小煤柱留设及巷道支护设计

针对深部孤岛工作面沿空掘巷围岩控制困难的问题,以7433孤岛工作面作为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法研究沿空巷道的合理煤柱尺寸及支护参数。结果表明:沿空掘巷的最佳位置在内应力场;煤柱尺寸取7 m时,其承载能力最优,围岩变形量最小。根据以上结论设计巷道支护参数,支护后的沿空巷道在回采与掘进期间的围岩变形均得到有效控制。     

孤岛工作面沿空掘巷技术的研究与应用

通过对煤巷锚杆支护理论及巷道围岩的变形曲线分析,确定合理支护参数,制定出切实可行的施工技术保障措施,以便尽可能减少煤炭资源的损失,提高巷道支护效果。     

上行孤岛工作面开采可行性数值模拟

孤岛工作面开采一直是煤矿管理工作中的难点。根据河南某煤矿3上煤开采形成的31706孤岛工作面情况,采用UDEC软件建立数值计算模型,对孤岛工作面开采覆岩的变形破坏情况及应力分布状况进行模拟分析。研究结果表明,当进行孤岛工作面开采时,工作面整体结构未遭到破坏,两侧煤壁的应力明显减少,同时孤岛工作面位于卸压区内部,使得孤岛工作面内积聚的弹性势能得以释放。论证了该矿地质条件下进行上行孤岛工作面开采是可行的。     

独头巷道瓦斯爆炸的数值模拟

建立了独头巷道内瓦斯爆炸的数学物理模型,借助流体动力学软件FLACS对充满不同浓度瓦斯气体、有无障碍物时的巷道进行了数值模拟。由模拟结果可以看出,瓦斯浓度和障碍物对瓦斯爆炸过程压力波的变化有较大的影响,爆炸压力波在沿巷道的传播过程中不是单调衰减,而是有波动的;无障碍物时,压力波传播曲线的变化幅度不大,有障碍物时,瓦斯爆炸过程中压力波的传播曲线变化幅度迅速增大。