煤层底板采动裂隙演化规律数值模拟研究

以龙门矿二1煤复杂构造破坏的高流变底板为例,基于弹塑性力学方法,结合摩尔-库仑强度理论,以现场观测数据为依据,采用RFPA2D软件与FLAC3D软件进行数值模拟,综合计算出龙门二1煤底板岩体受采动影响的破坏规律特征,即工作面推进初期,底板的破坏深度较小,但随工作面推进距离增加而逐渐增加。通过数值模拟与经验公式对比分析可知,当煤层底板破坏深度达到14 m时,基本不随推进距离增加而变化,且煤层底板采动破坏深度为14 m。但随着开采的进行,在采空区后方煤层上的支承压力峰值位置几乎保持不变,其值随着工作面的推进略有增加,支承压力峰值位于工作面前方和开切眼处,应力集中系数一般为2.5左右。     

采动条件下煤层底板岩层渗透率变化过程研究

采空区突水是矿井突水的一种主要类型,对突水点的准确探查可以有效防治采空区突水。介绍了辛置煤矿压水试验观测孔的布置情况,测试分析了煤层底板最大破坏深度、底板岩层渗透率的变化过程。采前、采后煤层底板的压水试验表明：在底板采动破坏带以下一定厚度岩层的渗透率随工作面推采一定距离后有明显的降低,隔水层阻隔水能力有逐渐恢复的趋势。由此推断阻隔水能力还未恢复的区域为采后突水概率较高的区域,可为采后出水治理中突水通道探查提供依据。     

老顶初次来压时工作面底板破坏深度研究

老顶初次来压是一种十分剧烈的矿山压力显现现象,多数情况下,工作面来压最猛烈、最难控制的是老顶的初次来压。初次来压前后,工作面端部底板是破坏深度较大处,对底板存在承压含水层的煤层也是易发生透水的危险地段。应用弹塑性理论进行分析,建立了计算底板最大破坏深度的理论公式,并提出了初次来压时预防底板突水的措施,可供开采受底板承压水威胁的煤层时借鉴。     

采动过程中煤层底板破坏特征及破坏深度分析

为得到采动过程中煤层底板破坏特征及深度,采用现场应变实测法对开采过程中煤层底板进行监测,获得底板不同深度的轴向应变和径向应变变化曲线,分析应变变化得出煤层底板破坏范围及深度。通过在山西某煤矿5304-2工作面底板布置7个应变传感器进行现场应变实测,测试结果表明:该工作面底板破坏深度为14 m,其中采动扰动破坏深度约为12 m;采动过程中,底板所受矿压显现影响具有超前和延后的特点,影响范围随底板深度的增加而减小。     

矿压对底板破坏深度的分析

通过对肥城煤田徐家庄灰岩含水含水层的预注浆改造及采面底板突水的封堵，总结分析了工作面开采前后钻孔水量及吸浆量的变化规律，探讨了活动对底板隔水层及含水层破坏的应力分布提出了矿压对底板岩层破坏深度的新认识。     

断层影响下底板隔水层的破坏机理研究

为了研究断层对底板隔水层稳定性的影响,根据岩石剪切破坏的极限平衡条件推导出隔水层破坏的临界水压力公式,并提出突水判据.基于临界水压力公式分析了断层倾角、内聚力和断层煤柱宽度对底板隔水层破坏的影响规律.结果表明,断层倾角越小,底板隔水层能够承受的临界水压越小,底板就越容易发生突水;若断层带内聚力越小,即断层带强度越软弱,底板临界水压力也随之减小,此时底板发生突水的可能性越大;断层煤柱留设宽度越大,底板越不容易发生突水.工程应用表明预设的煤柱宽度偏小,有发生底板突水的可能,为保证安全开采,根据所推出的临界水压力公式计算得出合理的断层煤柱宽度应为34.3 m.     

采动过程中底板隐伏陷落柱突水数值模拟

为弄清采动在工作面底板岩溶陷落柱围岩破坏及突水中所起到的作用,以葛亭煤矿底板隐伏岩溶陷落柱为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件对采动过程中的垂直方向应力场、塑性破坏区和垂直方向位移变化进行分析研究,分析了不同推进距离下隐伏底板岩溶陷落柱的突水过程。研究结果表明,随着推进距离的不断增加,岩溶陷落柱的塑性破坏范围不断增加,底板垂直方向的位移不断增大,当煤层底板的塑性破坏区和岩溶陷落柱的塑性破坏区发生连接时,容易发生底板岩溶陷落柱突水事故。     

煤层底板采动破坏特征及突水危险性分析

以山西某矿9#煤底板带压开采为研究目标,结合研究矿区水文地质工程地质条件,运用数值模拟的方法探究了采动条件下底板应力分布特征、塑性区发育特征,分析得到了底板破坏深度为18 m;同时运用突水系数法公式,计算了该矿4个水文地质钻孔9#煤底板的突水系数分别为0.039、0.064、0.110、0.087,对煤层底板带压开采安全性分析及突水危险性分区有一定的参考意义。     

含隐伏小断层底板采动突水机理数值模拟研究

为得到含隐伏小断层的煤层底板开采中的突水机理,分析底板裂隙演化及渗流突水通道的形成规律。采用RFPA2D-Flow软件分析了含隐伏小断层底板在工作面开采中,底板岩层破坏、突水通道的形成及突水发生的整个动态发展过程,得到了开采过程中底板岩层裂隙的产生和扩展演化、损伤破坏区域的形成过程及渗流场的运移过程。结果表明:底板隐伏小断层活化突水主要分为隐伏小断层活化和活化裂隙区域扩展2个阶段。底板不同位置隐伏小断层的裂隙贯通存在差异,距采空区越近,隐伏小断层越易活化形成突水通道,随着采空区卸压效果的增加,隐伏小断层突水的可能性逐步增大。     

大采深厚煤层底板采动破坏深度

针对我国承压水上开采底板突水灾害随开采深度不断增大而逐年增多的趋势,以某矿综放工作面的深部开采实际为背景,根据现场煤层底板钻孔内不同深度传感器应变测试值随工作面的变化规律,确定出煤层底板岩体破坏深度介于18~20 m;以研究区实际地层资料为基础建立工程地质模型,通过反复试算、逐步修正模型边界条件,对煤层底板破坏特征进行分析,弥补了现场实测结果不能反映出煤层回采过程中底板应力场的不足;采用现场应变实测和数值模拟相互结合的方法,确定了大采深厚煤层底板破坏深度为20 m,揭示了矿山压力在采动煤层底板中的传播规律。     

承压开采煤层底板突水危险性定量评价

为了提高煤层底板突水危险性预测的准确性,依据周边矿井已有突水资料,分析了影响煤层底板突水的主控因素,通过AHP型脆弱性指数法对矿井煤层底板突水危险性进行了分区预测与评价,将评价结果与传统突水系数法进行对比分析,认为脆弱性指数法考虑因素较为全面,评价结果更为精细,实用性更强,可作为突水系数法的补充。     

正益煤业地质构造对底板突水的影响

针对严重威胁矿井安全生产的底板突水事故,通过分析,研究断层对煤层底板突水的影响。结合山西焦煤集团介休正益煤业有限公司11号煤层实际地质构造以及断层特征,研究待开采的11号煤层的地质构造对地板突水影响。首先分析11号煤层断层构造的影响类型,然后对断层防隔水煤柱留设宽度进行计算,并分析隐伏陷落柱的影响。最后利用大井法对11号煤层突水量进行预测,并对11号煤层突水危险性进行评价。     

重复采动工作面覆岩移动规律的数值模拟研究

文章以布尔台煤矿42105综放工作面为研究背景,采用CDEM数值模拟软件,就重复采动条件下综放工作面覆岩移动规律进行了模拟研究,得到了工作面矿压显现的主要特征:4-2煤层破断步距为40 m;周期来压步距范围为14~24 m,平均步距为18 m。42105工作面下位关键层在直接顶跨落后物质的充填作用下,极限垮落距小于允许下沉量,从而形成砌体梁结构。     

浅谈煤矿底板突水机理及防治

通过分析我国煤矿底板突水的基本特点,探讨了其底板突水机理,将煤矿底板突水划分为两大类型,即构造底板突水、工程扰动底板突水。从底板受力和破坏形式的差异出发,将底板分为"三区"和"五带"。运用箱体模型解释了地下水不同储水带、导水带间的径流、补给及排泄现象。     

巷道底鼓机理数值模拟

在岩石破裂过程分析系统（RFPA_2D）的基础上,引入岩石蠕变演化模型,考虑岩体在恒定荷载情况下,其长期强度随着时间变化,造成巷道围岩的强度与弹性模量衰减。数值结果表明,底板岩层在水平应力的作用下,出现初始变形破坏、离层,导致垂直应力降低,巷道围岩的两帮和底板出现裂纹扩展。由于岩石的蠕变特性,其底板岩层的强度和弹模随着时间增加其值不断衰减,水平应力沿底板岩层方向开始向深部岩层转移,造成巷道底板岩层在水平应力作用下不断地向巷道内鼓出,底板岩层达到最终破坏深度。     

采动底板裂隙渗流演化规律数值分析

 基于桃园煤矿10煤层的赋存和水文地质条件,采用离散元数值计算,分析了采场底板应力分布、变形和塑性特征,研究了采场底板渗流压力场、流量场分布特征。结果表明：采动影响深度为45m,塑性区深度在工作面底板以下17m,当工作面接近底板奥灰岩含水层,岩体结构较容易破坏失稳,形成渗流通道。现场依据数值计算结果,设计了疏水降压和注浆加固底板控制技术,确保了赋水条件下煤层的安全回采。     

煤层开采覆岩破坏数值模拟研究

煤层开采引起的岩层与地表变形移动,可使位于开采范围内的地表水渗入井下,威胁煤矿生产安全。因此,研究覆岩破坏规律,特别是导水裂缝带的高度就显得极为重要。快速拉格朗日分析法是一种新的数值分析方法,尝试将其应用于综采放顶煤条件下冒落带和裂隙带高度的预测,基于山西省某煤矿一工作面进行模拟,并将数值模拟结果与经验公式计算数值以及实测数值进行对比分析,论证了FLAC数值模拟程序在预测煤层开采覆岩破坏状况中应用的可行性。     

大采高工作面覆岩移动规律数值模拟

针对赵固二矿11050工作面采高6 m,工作面回采过程中矿压显现明显的具体情况,采用数值模拟方法,研究了薄基岩大采高工作面的覆岩移动规律。结果表明11050工作面直接顶及老顶初次冒落步距分别为17 m和35 m,老顶周期冒落步距为11~16 m,工作面推进到60 m时,岩层移动角在开切眼处为62°左右。该研究成果为保障11050工作面安全高效生产以及为类似条件下覆岩移动规律研究提供了依据。     

采动影响下断层侧硬厚岩层运移规律数值模拟研究

运用数值模拟分析了工作面在断层下盘推进过程中断层带中硬厚岩层边界上应力变化规律,以确定工作面推进过程中硬厚岩层锁止断层特征。研究结果表明:在工作面推进过程中,硬厚石灰岩及其下部形成类似杠杆结构,支点前部有抬头现象,挤压断层带并形成锁止区域。支点随工作面逐渐向前移动,在距断层90 m时,锁止效果达到最佳。