近距离煤层采后覆岩导水裂隙带高度数值模拟研究

山东赵坡煤矿为安全开采煤炭资源,采用经验公式预计和计算机数值模拟方法,分别研究了单独开采12下#煤层后及全采12下#煤层、14#煤层两近距离煤层后覆岩导水裂隙带高度。采用经验公式计算出的两值分别为33.7m和41.2m;采用计算机模拟方法计算出的两值分别为35.6m、41.7m。两种计算方法所得结果基本一致。     

近水平煤层覆岩导水裂隙带高度预计与实测

为了准确预测青龙煤矿11607工作面开采后覆岩导水裂隙带的发育高度,以该矿实际地质开采条件为依据,采用灰色神经网络、经验公式计算方法,对其导水裂隙带高度分别进行了预测,并与现场实测结果进行比较,结果表明,基于灰色神经网络的预测结果比经验公式计算的结果更接近实际,并综合分析比较得出青龙煤矿11607工作面煤层的覆岩导水裂隙带高度为44.4～46.9 m。     

综放面覆岩导水裂隙带高度的确定

为了确定长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破断过程分析软件RFPA^2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度．用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算,采用简易水文观测法对覆岩导水裂隙带高度进行了测定．结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场钻探结果比较接近,而由经验公式得到的结果偏于保守和安全,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法．     

水体下开采导水裂隙带发育高度模拟与实测

以色连煤矿河床下煤层开采为工程背景,采用理论计算、数值模拟和现场实测相结合的方法,对2_(-2)上煤层覆岩导水裂隙带发育高度进行研究。观测及模拟结果表明,色连煤矿2-2上煤覆岩导水裂隙带最大发育高度73 m,为矿井防治水和保水采煤提供设计依据。     

多次采动条件下浅埋覆岩裂隙带发育规律

以浅埋煤层的高家梁煤矿为背景,采用FLAC3D数值模拟方法研究近距离煤层层间距、下层煤的采高以及间隔层岩层强度对覆岩导水裂隙带发育高度的影响。结果表明:当层间距大于10 m时,覆岩裂隙带发育最大高度主要受上层煤开采影响;当层间距小于10 m时,覆岩导水裂隙带高度开始受下层煤开采影响明显增大;当下层煤采高在5 m以内时,导水裂隙带发育高度较小,采高超过5 m时,导水裂隙带高度迅速增大;导水裂隙带高度随间隔层岩层强度的增加而增大。灰色关联分析表明,影响导水裂隙带发育高度因素按重要程度依次为采高、间隔层强度、层间距。     

综放工作面导水裂隙带高度研究

 为了研究长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿综放工作面开采技术条件和岩石力学性能参数,建立相似模拟试验模型对上覆岩层破坏后导水裂隙带高度进行研究,将研究结果与经验公式进行对比,采用回归分析法对经验公式进行修正,考虑推进距离对导水裂隙带的影响,从而为预测覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法。     

某矿3#煤层导水裂隙带发育高度研究

该文综合采用室内预计和现场实测两种方法,对某煤矿3#煤层导水裂隙带高度进行了研究。采用"三下"开采规程中的经验公式计算,得出了覆岩导水裂隙带的预计高度。应用井下仰上孔分段注水测漏法现场实测,得到了03101工作面导水裂隙带的最大发育高度及3#煤层导水裂隙带高度的近似预计公式。     

松散层下覆岩裂隙采后闭合效应及重复开采覆岩破坏预测

为研究开采覆岩裂隙发育的时间效应和为残煤复采评价提供依据。采用彩色钻孔电视、冲洗液漏失量观测、岩芯RQD指标等对厚松散含水层下煤层开采15 a后的覆岩裂隙闭合效应进行了研究。结果表明：距煤层顶板较远的岩体裂隙张开度、裂隙率均较小且易闭合,距煤层顶板较近的岩体裂隙张开度大、裂隙率大且未能闭合,开采15 a后覆岩导水裂隙高度比煤层开采结束时的最大导水裂隙带高度降低了近40%,垮落带高度稍有降低。对比分析发现,开采后的覆岩岩块平均强度比开采前降低了约20%,采用Hoek-Brown经验公式换算得到破碎岩体单轴抗压强度仅为0.237 MPa,破碎岩体抗压强度已小于自重应力值,处于“潜塑”状态。因此,残留煤层的重复开采覆岩破坏高度计算时,覆岩应按软弱岩类型考虑。计算表明,杨庄煤矿3号煤层复采厚度2和3 m时,分别留设15.7和18.2 m的防砂安全煤柱即可起到防溃砂作用。     

综采一次采全高覆岩导水裂缝带高度综合探测及其演化分析

为了保证煤矿的安全生产,采用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统2种方法,对何家塔煤矿5-2煤层采后不同时期覆岩导水裂缝带高度特征进行了综合探测;同时开展了厚煤层分层开采及厚煤层放顶煤开采统计公式法与实测结果的差异性特征分析及其适应性论述;并对采后不同时期覆岩破坏裂缝带高度演化特征进行了分析。研究结果表明:何家塔煤矿5^-2煤层采后覆岩破坏导水裂缝带高度为74.33 m,裂采比为21.24。厚煤层分层开采公式法和厚煤层放顶煤公式法计算结果与综合探测法实测结果相对误差分别为36.23%和7.62%。在没有现场实测数据的前提下,研究区覆岩破坏导水裂缝带高度可参考厚煤层放顶煤开采公式计算。停采时间相对较短情况下,覆岩导水裂缝带高度发育较大,裂缝规模较为明显,随着停采时间的推移,由于压实作用,覆岩导水裂缝高度会逐渐降低,裂缝规模逐渐减小。     

焦坪矿区某井田综采覆岩导水裂隙带高度研究

为了研究在综放开采条件下覆岩导水裂隙带高度的发展规律,以焦坪矿一盘区1418工作面为地质原型,应用经验公式计算并结合现场实测数据、计算机数值模拟(FLAC3D有限差分软件和UDEC离散元软件)和物理相似材料模拟实验方法,对工作面4-2号煤层采动后造成的覆岩变形破坏情况进行分析,并对导水裂隙带发育高度进行预测。研究表明:该矿1418工作面综放开采巨厚煤层覆岩导水裂隙带高度为采厚的近26倍。     

"两软一硬"不稳定煤层工作面覆岩"两带"发育高度研究

为探索禹州煤田西南部云盖山煤矿二矿软煤、软底和硬顶(简称“两软一硬”)及开采煤层厚度变化较大的不稳定煤层顶板垮落带和导水断裂带发育高度,采用现场钻孔成像技术、经验公式类比分析和数值模拟综合研究方法,对该矿23301采煤工作面顶板覆岩垮落带、导水断裂带高度进行了分析,获得了工作面在非充分采动垮落和充分采动垮落条件下“两带”高度量化取值,垮落带最大高度为14.4 m,导水断裂带最大高度为50.0 m,认为现场钻孔成像技术可用于采动覆岩“两带”发育高度的计算。研究结果对研究区预采掘顶板水害防治及顶板支护具有较重要的参考价值。     

河下多煤层安全开采顺序对导水裂隙带高度的影响

为研究河流下多煤层开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育高度影响的问题,根据1930煤矿煤岩物理力学指标及多个钻孔实测数据,采用理论分析和UDEC软件数值模拟的方法对位于河流下1930煤矿的4,5,6号煤层的不同开采顺序对上覆岩层导水裂隙带发育情况进行分析。结果表明：当开采顺序不同时,上覆岩层导水裂隙带高度不同;利用“三带”法、比值法对多煤层开采顺序进行判定,排除开采顺序在理论上不可行的方案;当按煤层4→5→6逐层开采时,导水裂隙带高度分别为54.2,74.3,74.3 m,按5→4→6顺序开采时对应的导水裂隙带高度分别为74.3,74.3,74.3 m;然后通过数值模拟方法对可行方案进行优化验证,当按煤层4→5→6逐层开采的导水裂隙带高度分别为54,78,128 m,按5→4→6顺序开采对应的导水裂隙带高度分别为76,83,60 m。最后确定按煤层5→4→6的上、下行混合顺序开采更为合理。     

复合顶板“三带”高度相似试验研究

安徽矿区某矿的1116(1)工作面主采11-2煤,标高-691.117m～-550.20m,具有典型的复合结构顶板。开采11-2煤能够消除上方法距70m的13-1煤的突出危险性。建立平面相似材料模拟试验,通过模拟实际开采的动态过程,结合顶板的跨落规律,确定出冒落带高度为15.6m,相当于采高的4.59倍,导水裂隙带高度在煤层顶板以上0～45.5m范围内,约为采高的13.38倍。     

万利矿区煤层群开采覆岩裂隙发育规律研究

采用数值模拟软件UDEC建立了万利矿区煤层群采动的数值模型,模拟研究了采动裂隙发育和煤层群采动相互影响的演变过程,分析了3-1煤顶板岩层采动裂隙的发育规律与预计高度.模拟结果显示,5-1煤的采动可引起3-1煤的裂隙高度略有增加,最终发育高度分别为40 m,按经验公式预计则为41~50 m,经瞬变电磁、钻孔实测的裂隙发育高度为45 m。根据导水裂隙带的发育规律,按3-1煤上覆含水层的富水性、隔水层厚度将矿区分为无水区、不可保区、天然可保区、可保区和观察区,并针对可保区进行了相应的保水开采实践。     

浅埋近距离双厚煤层开采覆岩裂隙发育规律

针对中国神东矿区浅埋近距离双厚煤层开采的工程实际,建立三维物理相似模型、PFC2D数值模型和理论模型,对双厚煤层开采后的覆岩裂隙发育规律进行研究。综合研究表明:上煤层开采后,裂隙带发育高度约为55.5～60.3 m,而下煤层推进约60 m,层间关键层初次断裂,引起上、下采空区连通,并在主关键层断裂以后形成的裂隙直达地表,高度约为146.5～153 m;采动空隙场呈"双拱"形态,并结合关键层理论,将覆岩划分为不规则空隙带和周期性空隙带,以及拱间优势空隙带和拱下微空隙带;提出了近距离双煤层开采综合采厚的计算方法,结合修正的综放开采裂隙带发育高度预计公式,可进行近距离双厚煤层裂隙带发育高度计算。研究成果揭示了浅埋双厚煤层开采后地表-上采区-下采区的漏风机制,并根据采动空隙场分布特点提出了堵风治燃的工程对策,可为类似矿井的防灭火提供借鉴。     

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。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟

通过理论分析计算,得出上下2组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟,研究分析了上下2组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值、模拟计算结果对比,综合分析了分组上行开采覆岩破坏与运动规律。