常村煤矿冲击矿压数值模拟研究

根据常村煤矿的采掘工艺和地质条件,分析了其冲击矿压频繁发生的原因,通过数值模拟研究了工作面开采及巷道开挖前后的应力分布情况,结果表明,在工作面和巷道开挖过后底板的水平应力是不断增加的,而21132工作面进风巷在采掘过程中冲击矿压频繁发生的原因是由于其布置在了应力叠加区域.     

阜新矿区冲击矿压数值模拟研究

对阜新五龙矿、海州立井、孙家湾矿和王营矿的冲击矿压情况做出分析和总结,得出阜新矿区冲击矿压的一般规律,发现地质构造和煤柱是影响阜新冲击矿压的两个重要因素,并采用数值模拟方法研究了地质构造和煤柱对冲击矿压的影响。     

扰动载荷对冲击矿压危险性的影响研究

能量积聚程度及积聚位置是判别冲击矿压是否发生的2个重要参数,据此提出了评价冲击矿压危险性的能量密度准则。运用LS-DYNA模拟了扰动载荷作用下巷道围岩的能量积聚过程及应力波强度对冲击矿压危险程度的影响,得到了一定围岩应力状态下巷帮围岩能量积聚的大小、位置及能量密度因子等结果。模拟研究表明:1)随扰动强度pmax的增加,能量积聚区总体向外扩张,范围增大,且能量积聚区逐步向巷道边缘位置移近;当pmax由5 MPa至20 MPa变化时,巷道围岩能量积聚区最大能量密度Udmax由2.007 MJ/m3增至3.981 MJ/m3,增幅达到198%。2)受扰动影响,能量积聚区逐步向巷道边缘位置移动,能量密度因子值增大,k值由1.384 MJ/m4增至4.976 MJ/m4,增幅达到259%,发生冲击矿压的危险性显著提高。     

巷道围岩卸压预防冲击矿压的数值模拟研究

矿山及地下冲击动力灾害以其突然、急剧、猛烈的破坏对煤矿的安全生产构成严重威胁，并且造成巨大的经济损失和人员伤亡。针对煤矿特厚坚硬顶板条件下发生重大冲击矿压动力灾害事故的状况，文章分析了徐州三河尖煤矿特厚坚硬顶板破断及预防冲击矿压的措施。数值模拟研究的结果表明，在三河尖矿7206工作面巷道掘进过程中，采用开卸压巷的方法预防冲击矿压，效果良好。     

大安山煤矿深部冲击矿压的数值模拟研究

应用ANSYS有限元软件对大安山煤矿深部冲击矿压进行了数值模拟研究,通过模拟开采典型14槽煤的不同区域,将模拟开采后得到的应力分布云图和初始未开挖应力云图对比,找出应力集中部位,从而圈定开采危险区域。     

巷道围岩卸压预防冲击矿压的数值模拟研究

矿山及地下冲击动力灾害以其突然、急剧、猛烈的破坏对煤矿的安全生产构成严重威胁,并且造成巨大的经济损失和人员伤亡。针对煤矿特厚坚硬顶板条件下发生重大冲击矿压动力灾害事故的状况,文章分析了徐州三河尖煤矿特厚坚硬顶板破断及预防冲击矿压的措施。数值模拟研究的结果表明,在三河尖矿7206工作面巷道掘进过程中,采用开卸压巷的方法预防冲击矿压,效果良好。     

应力波作用下巷道围岩层裂失稳的数值模拟

片帮型冲击矿压使煤壁局部失稳,它与煤壁层裂板结构的形成有关.为了分析巷帮层裂结构形成的影响规律,采用LS-DYNA软件,对扰动应力波作用下巷帮围岩层裂破坏结构的形成过程、顶板的岩性对层裂结构形成的影响进行了有效的数值模拟.研究得到了巷道围岩在一定应力状态下巷帮围岩层裂结构的形状、厚度等特征.顶板的性质决定了是否形成巷帮层裂结构及其层裂结构的范围大小及层裂板的稳定性.研究结果对揭示煤矿冲击矿压的诱发机理,以及采取有效的防治技术措施具有重要意义.     

冲击矿压解危深孔断顶爆破步距数值模拟研究

采用FLAC3D数值模拟方法研究了深孔断顶步距分别为12m,16m,20m,24m,28m时综放工作面支承压力分布规律,结合新汶矿区冲击矿压防治实践,确定合理深孔断顶步距为20m。通过现场应用实践表明,深孔断顶步距为20m时,9m,7.6m,5.8m处煤体支承压力大小分别降低了30.6%,45.5%,15.2%,实现了综放工作面安全回采,深孔断顶步距合理。     

“Z”型煤柱诱发冲击矿压的模拟研究

针对常村矿的冲击矿压类型,以弹性力学、岩体力学、材料力学等理论为基础,初步建立"Z"型煤柱的力学模型。"Z"型煤柱诱发型冲击矿压,其主要影响因素包括采深、工作面巷道开拓布置、顶底板岩层结构、周围煤岩体的冲击倾向性等。通过数值模拟分析了2113工作面开采过程中水平应力和垂直应力的演化规律,详细分析了"Z"型煤柱区域的应力分布规律,得出"Z"型煤柱诱发冲击的原因及机理。最后提出21采区的工作面布局,即下分层工作面巷道内错式布置,有效地避免了"Z"型煤柱、应力集中现象的发生。     

煤层硬度与厚度对冲击矿压影响的数值模拟

在坚硬顶板和底板的“两硬”条件下,对不同煤层厚度和硬度对煤岩体中的垂直应力分布的影响,也即反映了对煤岩体中发生冲击矿压危险性的影响进行了模拟．通过组合煤岩试样的试验结果验证了数值模拟的正确性,根据煤岩体相互作用的理论分析了其原因．在“两硬”条件下,煤层厚度与硬度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,从而对煤岩体系统中冲击矿压的发生有着很大的影响．随着煤层厚度的减小,在煤岩体中产生的应力集中将增大;随着煤层硬度的增加,煤岩体中的最大垂直应力也将增大,从而也增加了冲击危险性．     

冲击地压应力状态及卸压治理数值模拟

深部开采中的冲击地压现象与巷道、采场围岩的应力状态密切相关,通过爆破卸压改变围岩的应力状态是最为直接和有效的治理措施．采用FLAC^3D对典型冲击地压巷道的应力状态进行了数值模拟,结果显示由于开挖卸荷作用引起的应力集中区域是冲击地压现象频发的部位．提出了两种孔深10m以及延伸辅助眼浅孔3种卸压治理方案,分别模拟卸压后围岩的应力分布状态,结果表明：3种方案都起到了缓解区域应力集中的效果,但延伸辅助眼浅孔方案卸压效果更明显,且打孔及装药容易,与掘进工作同步,是一种经济有效的治理方案．     

正断层活化诱发冲击地压危险性研究

采用FLAC3.03D数值模拟软件,以接触面单元模拟断层上下盘构造关系,模拟在正断层地质构造下,工作面从断层下盘向断层面推进过程中,矿山压力分布规律以及断层带位移变化规律。研究结果表明,在正断层地质构造下,下盘工作面推进过程中,距断层面距离不断减小,断层带位移发生变化;断层面上应力变化受采动影响活化范围在断层面前方40 m处,剪切应力与法向应力随工作面的推进逐渐增大,剪切应力变化高于法向应力,距离断层面越近,诱发冲击危险性增大。     

桃山煤矿切顶巷防冲机理数值分析

利用FLAC3D数值模拟软件模拟分析了切顶巷区域的应力状态特征。结果表明:回风巷下帮与瓦斯巷之间垂直应力较高,而水平应力则在回风巷底板和下帮集中较明显,切顶巷区域应力也明显集中,冲击危险性上升;为了避免两个相邻切顶巷形成叠加应力集中区,两切顶巷间距应不低于20 m,间距可设置为20⁵0 m。     

基于FLAC~(3D)的煤矿冲击地压深度模拟研究

煤层开采深度直接影响着冲击地压的发生,通常开采深度越大,煤体的地应力则越高,煤体变形和积聚的弹性潜能也越大。应用FLAC3D数值模拟软件,建立不同开采深度下的数学模型,分析巷道掘进对冲击地压动力灾害的影响,以模拟结果为基础,应用回归分析法确定了采掘深度与巷道附近最大主应力及最大位移的线性关系,并确定了发生冲击地压的深度,公式具有较高的相关度,对矿井的冲击地压预测防治有一定的指导意义。     

群采空区下浅部岩爆诱发机制研究

针对玲珑金矿西山坑口131号矿脉-50中段花岗岩的浅部岩爆灾害, 进行了现场勘察以及地质调查, 发现岩爆发生区域上部存在大量未处理的群采空区。采取样本进行了室内倾向性试验, 发现该区域花岗岩具有中等至强岩爆倾向性。依据调查所得地质资料和矿山生产资料进行了矿山三维可视化建模并进行了地应力计算, 分析岩爆发生区域的应力状态。依据计算分析并圈出了潜在岩爆地质灾害的区域, 提出了群采空区下浅部岩爆的诱发机制及防护建议。     

多次开挖扰动下采空区围岩应力演化数值模拟

以邯邢地区某铁矿为研究背景,采用现场调查与数值模拟相结合的方法,运用有限元数值模拟软件MIDAS/GTS建立3阶段9矿房数值计算模型,对采空区围岩应力在多次开挖扰动下的演化规律进行了揭示。结果表明:采空区围岩应力变化是一个动态过程,在多次开挖扰动影响下,相同水平和不同水平矿房开挖后都会产生应力相互扰动影响,其中本矿房开挖对相邻矿房和对角矿房扰动作用明显。第一水平开挖后矿房间柱为承压区、底板为卸压区;第二水平开挖后,第一水平矿房顶板出现承压区,两个水平垂直相邻矿房矿柱由卸压区变为承压区;第三水平开挖后,三个水平相邻矿房间柱由承压区变为卸压区。