正断层存在的地表沉陷特殊性规律研究

工作面周边存在较大断层时,一般采用留设断层保护煤柱法,使覆岩移动不直接影响到断层。为分析受正断层影响的地表移动变形规律,通过工作面开采前后地表裂缝与房屋墙体裂缝损坏的现场调查,发现位于常规沉陷影响边界之外至断层露头范围内仍有平行于断层走向的地表裂缝及墙体裂缝性损害;应用FLAC3D模拟研究了正断层影响下的上盘煤层开采时地表沉陷特征及断层带应力变化特征。结果表明：受开采扰动影响的断层带附近原始构造应力得到释放并产生一定变形,反映至地表为非对称性的偏态下沉;建筑物下伏岩层有较大断层时,应在边界角法或沉陷预计法留设地面建筑保护煤柱的基础上,考虑留设合理宽度的断层安全煤柱;同时提出断层带周边的应力变化可作为断层受开采沉陷影响与否的判定依据。     

断层保护煤柱留设方法研究

本文通过分析肥城矿区开采实践中出现的断层影响事例,研究断层对开采沉陷规律的影响,给出了遇到有断层情况下的保护煤柱留设方法,即选用具体地质条件下开采引起的地表移动变形边界角作为留设保护煤柱的主要参数,当条件允许时,也可选用边界角与移动角的平均值来设计保护煤柱。     

断层活化对建(构)筑物保护煤柱留设的影响分析

现场开采实践表明,合理留设断层影响下的建(构)筑物保护煤柱是煤矿初步设计中需要考虑的重要问题之一。在分析采动断层活化的力学机理的基础上,结合各种产状的断层对采动地表移动变形的影响,给出了受断层影响下的建(构)筑物保护煤柱留设方法。研究表明,采动断层活化与断层面的应力状态、断层倾角、断层面岩石的黏聚力和内摩擦角,以及断层面上的流体压力等因素有关,断层对地表移动变形的影响与断层面的倾向和倾角有关。在进行断层影响下的建(构)筑物保护煤柱留设时,应当考虑到工作面开采参数、断层面的物理力学参数和开采方法等影响因素,综合采用数值模拟和相似模拟等手段确定保护煤柱的宽度。     

受小倾角断层影响的地表移动特征研究

为了研究受小倾角断层影响条件下铁路保护煤柱的留设方案,利用UDEC软件模拟了采煤工作面处于出露地表的小倾角断层下方不同位置时对地表移动特征的影响。结果表明:断层露头处地表会发生不连续变形,且当断层露头处于按正常地质条件下移动角划定的开采范围外时,工作面与断层露头的水平距离越近,该变形越明显,断层越易活化;工作面与断层露头的水平距离大于某一临界值时,断层露头处的移动变形小于建筑物Ⅰ级破坏的临界变形值。在榆树坡煤矿1504工作面,该临界值可取446.6m,据此提出了铁路保护煤柱的留设方案。     

深埋煤层采动山区地表移动规律实测研究

为研究深埋中厚煤层采动山区地表移动规律,在韩城矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站,通过分析地表移动变形实测数据,得出工作面开采引起的倾向非充分采动地表移动盆地变形值较大,对此采用概率积分法对数据进行了拟合并求取相关参数,研究结果为韩城矿区后续工作面开采沉陷的预计和保护煤柱留设提供了参考依据。     

倾角对断层活化应力演化规律的计算机模拟研究

以某煤矿F2正断层的地质资料为依据,运用计算机数值模拟软件FLAC3D5.0对正断层在两盘工作面开采过程中断层带的应力变化、孔隙压力演化规律及围岩的孔隙压力进行研究,揭示了断层倾角对正断层的影响。研究结果表明:正断层在工作面开采之初断层带正应力变化不大,工作面开采至距断层35m位置时,断层带正应力快速增加,断层倾角越大,断层带正应力越大;不同断层倾角下,随工作面推进,断层带孔隙压力先缓慢增加,而后工作面距断层35m时,断层带孔隙压力迅速增加,工作面距断层相同距离时,倾角越大,断层带孔隙压力越大;正断层围岩的孔隙压力与断层倾角成正比,倾角越大,孔隙压力也越大。因此,在实际生产中需针对断层的性质,考虑断层倾角的影响,有根据地对断层保护煤柱进行留设,在保证安全的前提下,提高经济效益。     

孟村矿首采工作面开采沉陷监测研究

为了解决孟村煤矿开采沉陷及岩移参数问题，结合首采工作面进行监测点布设、沉陷监测和数据计算分析。总结了首采工作面地表沉陷规律，计算了地表沉陷岩移参数，包括边界角、移动角、充分采动角等，并获取了概率积分法预计参数。为后续工作面开采、保护煤柱留设和建构筑物保护提供了指导。     

条带法开采的老区活化影响

多煤层开采过程中,由于重复采动,岩层及地表移动过程具有加剧情况,移动速度和变形值加大,对地面建筑物有较大的破坏。这种老区活化影响的规律性有待研究,尤其开采残留煤柱时,老区活化影响范围还发生在开采边界处,更具有其特殊性。蛟河煤矿奶子山填建筑物下,采用了减小地表移动和变形的“变采留比倾斜冒落条带法”,开采了原留设的保护煤柱,     

大采高综采条件下地表沉陷规律研究

地表沉陷规律研究对矿区进行保护煤柱留设和"三下"压煤开采设计等工作具有重要意义。为研究大采高综采条件下地表沉陷规律,文中以察哈素煤矿3101首采工作面为研究对象,进行了地表移动观测站设置和观测、分析,绘制了地表移动变形曲线,得出了地表移动参数和规律。     

黄县煤田二次开采地表岩移规律探索

通过在黄县煤田已开采区地表设立地表岩移观测站和对井下二次开采引起的地表移动和变形进行观测,获得了相应的岩移参数,分析了工作面出现断层、冒顶、出水现象对地表岩移的影响,为今后二次开采建筑物保护煤柱留设提供了技术依据.     

下盘向正断层开采保护煤柱受力及变形规律研究

为探明正断层附近开采的致灾规律,为断层煤柱尺寸的选择提供理论依据,采用FLAC3D软件建立数值计算模型,研究下盘向正断层开采时不同尺寸断层煤柱的支承应力和覆岩变形规律。研究表明:因断层松软破碎,阻隔了采动应力传递,断层保护煤柱尺寸越小,煤柱内支承应力峰值越大,当断层煤柱减小至15 m时,应力峰值突增,致使煤柱发生塑性破坏,释放弹性能,易诱发煤柱冲击地压;当断层煤柱大于40 m时,顶板沉降受断层影响较小,沉降曲线呈现对称"U"盆地状,当煤柱尺寸进一步减小时,顶板沉降呈现非对称性"√"盆地状,最大下沉点位于断层侧,需加强工作面超前支护,防止压架、围岩大变形等情况的发生。结果为工作面安全开采提供了参考依据。     

长条形建(构)筑物保护煤柱留设及应用实践

根据开采沉陷规律,分析了利用移动角留设建(构)筑物保护煤柱的保护标准,针对长条形建(构)筑物的特殊性,分析了利用移动角留设长条形建(构)筑物保护煤柱存在的问题,由于该类型建(构)筑物长边距离较窄,地表叠加变形,使其不能有效保护建(构)筑物。提出利用地表移动与变形预计法进行长条形建(构)筑物保护煤柱的留设,既能有效保护建(构)筑物,又能避免留设煤柱过宽而减少资源采出率。     

采高对断层煤柱支承应力及断层活化规律影响研究

采用FLAC~(3D)数值软件,建立下盘向正断层开采数值模型,研究了不同采高条件下,断层煤柱内的支承应力演化特征和断层活化失稳规律。研究表明,采高对断层煤柱内的支承应力及断层面上的剪切应力和法向应力比值影响显著,随采高增大,断层保护煤柱发生塑性失稳时的煤柱尺寸明显增大,且断层活化失稳的时间越早。相同条件,采高增大时,为防止煤柱失稳和断层活化而留设的保护煤柱尺寸需相应增加,断层附近开采时工作面和回采巷道需加强支护强度。     

蒋庄煤矿断层附近煤层开采防水煤柱留设分析

针对煤矿开采中因断层活化造成工作面突水的问题,根据蒋庄煤矿已有的水文地质资料,分析了3上煤层开采时,断层带以及上部土层的变形与破坏情况,并运用FLAC建立平面应变模型,模拟了留设不同断层宽度煤柱时断层受水威协的程度.通过分析得出总结:蒋庄煤矿临近断层开采时,断层落差小于40 m时留设20 m防水煤柱,落差大于40 m时留设30 m防水煤柱是可靠的.     

条带断层煤柱对地表沉陷影响的三维模拟研究

根据临涣煤矿村庄下两个条带工作面留设断层煤柱、实施跳采的具体情况,采用3DEC三维离散元软件就走向留设的断层煤柱对地面沉陷的影响进行了模拟研究,结果表明:走向留设了断层煤柱将会使地面下沉量减小14.7%、倾斜降低17.1%、水平变形降低13.1%.模拟结果与实测结果对比基本吻合,3DEC软件能较好的模拟预计地表沉陷.     

正断层两盘不同开采顺序的支承应力演化规律

以工作面沿正断层走向布置时断层两侧工作面开采为背景,采用FLAC~(3D)数值模拟,研究了下盘工作面接替上盘工作面开采及上盘工作面接替下盘工作面开采时,断层两盘煤柱应力及接替面超前支承应力的演化规律。研究表明:正断层一侧工作面采动时,下盘工作面开采的煤柱应力集中程度小于上盘,下盘工作面采动对上盘煤岩体应力的影响较大;断层两侧工作面采动时,上盘工作面接替下盘工作面开采,上盘断层煤柱应力集中程度较高,下盘工作面接替上盘工作面开采时,下盘断层煤柱应力集中程度较低;2种开采顺序下接替面超前支承应力集中明显,其中上盘工作面接替下盘工作面开采时,上盘工作面超前应力集中程度更大。     

埋藏条件复杂的煤层开采时岩层的移动

埋藏条件复杂的煤层开采时,岩层沿层理面和断层面的移动确定了开采有害影响区域的边界和移动盆地内移动和变形值的分布。在冲积层下煤层、构造断层和褶皱轴的露头处产生台阶状裂缝。为了保护建筑物,特别是竖井井筒免受岩层沿层理面移动的影响必须留设支撑煤柱。     

浅埋极薄煤层无煤柱开采覆岩运移与地表损伤特征研究

为了探究浅埋极薄煤层切顶卸压无煤柱开采与常规留煤柱开采覆岩运移与地表损伤区别,以子长矿区浅埋极薄煤层为背景,基于关键层理论,得到了硬岩破断距及覆岩的垮落高度临界值的计算公式,结合3DEC数值模拟及现场试验,对比分析了无煤柱开采与留煤柱开采条件下浅埋极薄煤层覆岩运移破断及地表损伤特征,确定了极薄煤层覆岩两带高度。结果表明：当工作面回采达到60 m时,两带发育高度基本稳定,当大于60 m时,工作面后方覆岩裂隙由开裂逐渐闭合,裂隙区随工作面回采向前方移动,两带高度稳定在24.6～27.7 m;相较于常规留煤柱开采,切顶留巷无煤柱开采方式下覆岩呈连续移动变形,可有效修复煤层开采工作面两侧非连续移动变形导致的覆岩裂隙及地表损伤裂缝,消除了常规留煤柱开采方式下相邻工作面间区段煤柱两侧覆岩裂隙,现场观测较好地验证了该结果。     

生产油气井受煤矿采动影响分析与合理煤柱留设技术研究

针对神府煤田油气重叠开采矛盾日益突出的现状,从煤炭与油气资源分布、赋存规律出发,分析了油气井保护煤柱留设的重要性,论证了依据地表移动变形实测参数进行保护煤柱设计的必要性。以禾草沟煤矿为例,对地表移动变形实测数据进行了拟合分析,得出了地表移动变形参数,并以该参数为依据进行了油气井保护煤柱计算。工作面推采过后,采用彩色钻孔电视孔内观测的方式对煤柱留设效果进行了验证,结果表明:油气井套管完好,未受到明显的采动影响,保护煤柱留设合理,能够实现煤炭与油气的安全共采。     

赵各庄矿极复杂区域保护煤柱留设数值模拟研究

针对赵各庄急倾斜、大断层和采空区下极复杂区域煤层开采中煤柱留设宽度问题,理论分析了极复杂区域煤柱留设条件:一是作为断层保护煤柱,二是作为9煤老空区保护煤柱。将断层煤柱划分为采空区一侧煤体塑性区、有效隔水煤柱的弹性区和断层处煤体裂隙带三个区域,分别计算煤柱宽度。在理论分析和数值模拟基础上,建立了极复杂区域老空区下急倾斜煤层开采保护煤柱数值模型,模拟分析了工作面无煤柱、煤柱距离32m和64m三种不同情况开采时工作面围岩应力变化、围岩位移变化和塑性破坏区等情况,直观分析解释煤柱留设的依据。结合现场地质条件,计算赵各庄3839区域煤层开采煤柱留设宽度为66.2m。