多煤层条带开采地表移动规律

采用FLAC数值模拟软件,系统地研究了多煤层条带开采中不同采深、不同采宽、不同层间距和上下煤柱的空间位置关系对地表下沉和水平移动的影响规律,给出了地表最大下沉、最大水平移动与采深、采宽、层间距及上下煤柱位置的函数关系式,建立了地表最大下沉和最大水平移动的综合影响关系式.     

倾斜多煤层条带开采地表移动规律研究

条带开采是控制地表沉陷及采动损害的有效方法之一,但是目前对多煤层条带开采时地表移动规律研究不足,尤其是倾斜多煤层条带开采地表移动规律研究较少。对此进行研究,对控制地表沉陷,减轻采动损害具有重要的理论意义和实用价值。为此采用FLAC数值模拟软件,系统研究了倾斜多煤层条带开采中不同采深、不同采宽、不同层间距和上下煤柱的空间位置关系对地表下沉和水平移动的影响规律,建立了地表最大下沉和最大水平移动值与采深和错开程度、采宽和错开程度、层间距和错开程度的综合影响关系式。     

多煤层条带开采煤柱应力分析

条带开采是控制地表沉陷及采动损害的有效方法之一,但是目前对多煤层条带开采时上下留煤柱的协同作用研究还不足.本文采用FLAC数值模拟软件,系统研究了多煤层条带开采中不同采深、不同采宽、不同层间距和上下煤柱的空间位置关系时留设煤柱的受力情况,并与在单一煤层条带开采设计中使用的经典的威尔逊理论计算得到的煤柱实际应力进行对比,分析指出了其差异的原因,为以后多煤层条带开采的设计提供了可借鉴的理论和方法.     

不同采、留煤柱宽对地表移动规律的影响分析

为了确定不同采、留煤柱宽度对地表移动的影响,文中结合数值模型建立了不同采宽(煤柱尺寸一定),不同煤柱尺寸(采宽一定),不同采区长度、宽度的分析模型,分析可知,随着开采宽度的增大,地表的最大下沉、地表水平移动及下沉系数均呈指数关系增加;随着留设煤柱宽度的增大,地表的最大下沉、地表水平移动及下沉系数均呈乘幂关系减少;随着采出率增大,地表最大下沉值、水平移动值和下沉系数均呈指数关系增大。     

建下近距离煤层条带开采煤柱稳定性研究

在近距离煤层条带开采时,保留煤柱的稳定性,直接影响地表的沉陷变形,但影响条带煤柱稳定性的因素更加复杂.基于崔家寨煤矿5煤和6煤两近距离建下煤层,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法研究分析了不同煤柱宽度,不同对齐方式对煤柱稳定性的影响,得出在上下煤柱对齐和下煤层留宽大于上煤层留宽时最有利于保留煤柱的稳定性的结论.     

多煤层条带开采地表移动预测参数分析

条带开采是国内外应用最广泛的控制地表沉陷、保护地面建筑物和生态环境的技术,同时也是绿色开采技术体系的主要技术措施之一.条带开采地表移动变形预测是进行建筑物下条带开采设计的关键,文章通过分析多煤层条带开采地表移动实测数据,建立了多煤层条带开采地表移动预测参数与条带开采宽度、层间距、上下煤柱空间位置关系等的关系,为多煤层条带开采地表移动预测参数选取提供了可行的方法.     

多煤层条带开采的数值模拟研究

应用非线性有限元法,对条带开采不同层间距的３层煤进行了数值模拟研究,揭示了多煤层条带开采的岩层移动变形规律和岩层内波浪沉降发育规律,及其与层间距,条采尺寸,采出率的相互关系,提出了多煤层条带开采的煤柱留设方法及有限元法煤柱稳定性的评定标准,为工程实践提供了一种理论依据。     

基于FLAC^3D的条带开采煤柱稳定性分析

摘要为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC^3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明：随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形-平台形-拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

基于FLAC3D的条带开采煤柱稳定性分析

为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明:随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形—平台形—拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

多煤层条带开采实验模拟研究

通过对不同层间距的３层煤条带开采进行相似材料模拟实验研究,揭示了多煤层条带开采覆岩破坏和地表移动变形规律,探讨了层间距和条带尺寸的关系与确定方法,阐明了条带开采地表沉降与条带采宽成正比,在一定条件下与采厚关系不明显的特点,为解决实际工程总是提供了科学依据。     

忻州窑矿村下压煤开采设计研究

为了解决大同矿区大量的“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)煤炭资源长期不能开采、丢失大量优质煤炭资源的问题,提出对忻州窑矿村下压煤开采方案进行分析研究。通过对村庄煤柱开采的多种技术途径与方法进行对比,认为同煤集团村下煤柱适合采用条带开采,通过对忻州窑矿11#煤,厚度、倾角、埋藏深度等进行分析,计算出最大下沉与变形值情况,选择出最为合理的采宽和留宽。通过分析忻州窑村下压煤区的岩石力学性质,以及综合机械化开采与条带开采的岩移参数的关系,计算最终地表最大下沉和变形值,并对地表沉陷预计及对房屋影响进行分析。分析认为利用条带开采在同煤集团进行煤柱回收是可行的,通过本次研究希望为同煤集团三下压煤开采提供一定依据。     

浅埋煤层条带充填隔水岩组力学模型分析

我国西部浅埋煤层开采引起严重的地表塌陷和潜水流失,进行条带充填控制隔水岩组稳定性是保水开采的有效途径。基于“上行裂隙”和“下行裂隙”对隔水岩组稳定性的影响,建立了2个充填条带的非水平五跨连续梁力学模型,并给出了其放松结构,求出了岩梁的应力和弯矩表达式。考虑充填条带及其支撑岩柱的压缩变形,给出了条带充填隔水岩组的下沉曲线,提出了“上行裂隙”发育高度与“下行裂隙”发育深度和位置的计算方法。研究表明,上行裂隙发育高度随间隔宽度的增大而增大,下行裂隙发育深度随隔充比的增大而明显增大。充填位置、充填条带宽度、充填间隔宽度和隔充比是隔水岩组稳定性的主要影响因素。     

条带式Wongawilli煤柱特征及作用机理分析

条带式Wongawilli采煤法是一种新型高效减沉采煤法,对减轻采场覆岩破坏、控制地表沉陷、减少采动对地表建(构)筑物的损害具有重要意义,而煤柱是条带式Wongawilli采煤法减沉降损效果的关键。为研究条带式Wongawilli开采煤柱特征及其对覆岩作用,阐明了条带式Wongawilli采煤法煤柱系统与顶板的相互作用机理,本文结合王台铺煤矿地质采矿条件,采用理论分析、相似模拟及现场验证相结合的方法,研究了条带式Wongawilli开采煤柱形式及特征,建立了条带式Wongawilli煤柱的结构力学模型,分析了直接顶离层情况及不规则煤柱、条带煤柱的受力与支护强度。研究表明:条带式Wongawilli采煤法由刀间煤柱、不规则煤柱、条带煤柱形成了特殊的煤柱系统,刀间煤柱起临时支护作用,随着工作面的推进,刀间煤柱随采随垮或者短时间内就失去支撑能力;不规则煤柱能对顶板的维护起到一定作用;条带煤柱是整个煤柱系统的关键。条带式Wongawilli开采直接顶与基本顶发生离层,直接顶弯曲下沉形成"固支梁"或垮落形成"悬臂梁" 2种结构,并作用于条带式Wongawilli煤柱;条带煤柱与传统条带开采煤柱类似,支撑直接顶及基本顶。不规则煤柱类似于支撑单体的形式(类单体)被动支撑直接顶,且不规则煤柱如果发生失稳破坏,条带煤柱的压缩突变量也会突增,影响其稳定性,进而影响整个条带式Wongawilli开采煤柱系统的稳定。     

浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究

为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1~(-2)与2~(-2)煤层开采为背景,采用FLAC~(3D),UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律,掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法。研究表明,近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降,上部单一煤层开采后,在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂直应力叠加,下煤层巷道应布置在低应力区范围内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系,通过合理的煤柱错距布置,可以减缓地表下沉的"波状"幅度,减轻地表拉应力和水平变形。随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐渐分散,对应地裂缝逐渐减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用。建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型,提出了煤柱错距的计算方法,可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制。本研究得到实测验证,并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用。     

建筑物下开采方案优化研究

采用理论分析、数值模拟等方法，对某矿区南翼村庄下条带开采方案设计和地表沉陷规律进行了研究；在不同的开采条件下，采用概率积分法对各条带开采方案进行地表沉陷预计。研究结果确定了矿区南翼村庄下15号煤仅开采顶分层，采高为3 m，条带布置方案为采70 m留90 m煤柱。采用该方案后，地表最大下沉量为206 mm，倾斜为-1.47~1.29 mm/m，水平变形-0.4~1.0 mm/m，均小于建筑物Ⅰ级损坏标准，开采方案是安全可靠的。     

浅埋煤层群开采的区段煤柱应力与地表裂缝耦合控制研究

为了探索浅埋煤层群开采减缓煤柱集中压力并实现地表均匀沉降和地表裂缝耦合控制,通过物理模拟和数值计算揭示了煤层群开采中不同区段煤柱错距的间隔岩层破断规律、煤柱集中应力分布规律、覆岩和地表裂缝发育规律及地表沉降规律,掌握了不同区段煤柱错距与煤柱应力集中及覆岩裂隙演化的关系。研究得出,根据煤层间岩层的破断规律,确定合理的上下煤层区段煤柱错距,可避免上下煤层区段煤柱间的集中应力叠加和煤柱支承影响区的岩层非均匀沉降,实现煤层群开采的应力和裂缝耦合控制。建立了浅埋煤层群开采的煤柱群集中应力和地裂缝控制模型,得出了避开煤柱集中应力和实现地表均匀沉降的耦合判据,揭示了减缓煤柱群集中应力和实现地表均匀沉降的机理。