坚硬复合顶板煤层开采RFPA2D数值模拟

根据大安山矿地质构造条件、围岩特征和煤层赋存特点,通过RFPA2D数值模拟的方法,对坚硬复合顶板煤层开采进行了研究。实现了对顶板移动规律、初次来压步距、周期来压步距和矿压显现规律的定量描述。为确定合理的工作面顶板管理、支护参数确定和预报回采时顶板危险的地点和程度提供依据。     

爆破处理坚硬顶板机理与实践

煤矿坚硬顶板控制是井工开采中矿山压力分析与研究的重要方向之一,结合莒山煤矿底板、煤层软弱而顶板坚硬的复杂结构及力学特征,采用现场观测与理论分析相结合的方法,制定出有效的顶板控制方案,总结出一套适合于莒山煤矿生产条件的坚硬顶板控制技术,在高档普采条件下,成功实现了对长壁工作面坚硬顶板的有效控制。运用矿山压力板理论及分层开采来压规律对3#煤层上分层长壁工作面来压情况进行了预测分析,对坚硬顶板预爆破的步距、位置、时机等参数做出了理论设计并得到实际验证。     

不同煤层倾角对围岩及顶底板影响的数值模拟

以安徽某煤矿倾角煤层采煤工作面的开采为工程背景,通过FLAC3D大型模拟软件对不同煤层倾角采煤工作面开采后采场围岩及顶底板矿压分布规律进行研究。研究结果表明:倾角对煤层工作面开挖后采场围岩应力分布、支承压力的分布有显著影响。倾角煤层工作面开采后,采场顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于一般煤层工作面且采场顶板应力分布是不对称的。     

双系煤层群开采覆岩破裂演化规律

针对大同矿区双系煤层群的赋存特征及石炭系3-5#煤层开采的条件,通过相似材料模拟实验的方法,研究双系煤层群开采条件下坚硬顶板破断运动规律,观测坚硬岩层的破断形式和扩展范围;监测围岩应力分布,分析双系煤层群多次采动过程中顶板应力分布规律,为双系煤层群安全高效开采提供理论指导。     

综采面采动影响下坚硬顶板矿压显现规律浅析

煤矿顶板事故一直以来都是困扰煤矿安全高效生产的重要因素之一,通过FLAC3D数值模拟软件浅析了西部地区坚硬顶板下煤层开采时的矿压规律.研究结果表明,坚硬顶板下,在煤层开采时垮落步距较大,但最大超前支撑应力位置及超前支撑应力影响范围不变,与开采距离无关.     

深孔爆破弱化坚硬顶板技术的应用

某煤矿XV号煤层顶板坚硬,在开采过程中,顶板压力大,周期来压对支架有冲击现象,给安全生产带来了很大隐患。在初采和正常回采期间进行深孔爆破弱化顶板,改变顶板岩石的物理力学参数,达到减弱顶板来压时压力和强度的目的。     

三道沟煤矿矿压显现特征及围岩控制方法

针对厚煤层大采高工作面开采存在的矿压显现及围岩控制问题,本文以三道沟煤矿85201工作面开采为工程背景,采用相似模拟、数值分析与现场监测相结合的方法进行了详细研究。研究结果表明:随着回采工作面的推进,基本顶呈现周期性断裂,冒落平衡拱的存在有利于限制覆岩的垮落;基本顶上方主要为剪切破坏,切眼位置主要为拉伸破坏,超前支撑压力最大影响范围约为250m;矿压显现主要表现为瞬间来压后迅速降低并发生反弹,初次来压步距及来压周期分别为75m和22.5m,矿压显现在切眼两帮更加显著。据此,本文提出的坚硬顶板预裂爆破方法,可实现对坚硬顶板围岩的有效预控,为类似条件煤矿安全高效开采提供借鉴。     

超前深孔预裂爆破弱化采煤工作面坚硬顶板技术研究

针对朱庄煤矿Ⅱ646综采工作面煤层上方18m厚坚硬顶板,易形成大面积悬露,严重影响矿井安全生产的难题,采用超前深孔预裂爆破弱化方法,进行了炮孔布置及爆破参数设计,实现了对坚硬顶板的有效控制,减小了基本顶跨落步距,降低了来压强度,消除了顶板大面积悬露产生的围岩灾变隐患,保证了工作面的安全正常开采。     

大海则煤矿超大采高工作面的矿压显现研究

为研究综采工作面的超大采高矿压显现及控制技术,保障煤矿生产的安全,以某公司大海则煤矿2~#煤层为研究对象,对其开采高度、底板、基本顶与直接顶等岩层现状,通过运用FLAC~(3D)仿真软件,建立了大海则煤矿2~#煤层超大采高综采工作面在开采中的矿压显现数值计算模型,通过该模型的运用,对其围岩破坏状态进行了数值计算分析,得出了大海则煤矿2~#煤层采用超大采高开采后的直接顶初次来压、基本顶初次来压、顶板冒落带高度、裂隙带高度等数值,为今后的生产以及矿压显现控制提供了技术指导。     

中高位坚硬顶板深孔预裂爆破减震技术

针对煤层上覆中高位坚硬顶板易产生强矿压显现的问题,以门克庆煤矿为背景,通过数值模拟,研究预裂爆破对中高位坚硬顶板煤层开采的影响,并通过现场工程实践验证预裂爆破对中高位坚硬顶板的控制效果。研究结果表明,在相同顶板高度,爆破后的围岩应力小于爆破前,且爆破后应力破坏范围较大,顶板的弹-塑性破坏区域扩张的更快,中高位坚硬顶板沿预裂爆破位置形成规律性的破断。工程实践微震大能量事件的分布规律表明,预裂爆破缩短了中高位坚硬顶板的破断距,总能量峰值大小显著降低,保障了工作面的安全回采。     

浅埋薄基岩厚煤层覆岩移动演化规律数值模拟研究

 本文应用RFPA2D岩石破断过程分析系统对神府煤田柠条塔煤矿浅埋薄基岩厚煤层N1201首采工作面开采过程中覆岩移动演化规律进行数值模拟分析。模拟研究了煤层采动后其上覆岩层破断发展过程,揭示了工作面推进过程中采场岩层的破断机理和来压特点以及煤层顶板支承压力的变化规律,并与井下现场实测来压步距进行对比分析,为今后开采神府矿区相似工作面的顶板管理及矿压控制提供了重要的参考价值。     

倾斜薄煤层切顶巷预裂顶板防治冲击矿压技术研究

针对倾斜薄煤层坚硬顶板型冲击矿压灾害的预防及控制问题,提出了切顶巷预裂顶板防治冲击矿压技术。采用理论分析、相似模拟、微震监测等研究方法,分析研究了切顶巷预裂顶板防治冲击矿压机理、切顶巷控制顶板破断减弱煤层应力集中的效果,并对切顶巷布置参数进行了优化。研究结果表明：切顶巷在坚硬顶板中形成了预裂弱化区域,工作面回采过程中,坚硬顶板因预裂弱化而破断步距减小,切顶巷控制了坚硬顶板的来压步距;同时减小了煤体应力集中,单个切顶巷区域,应力最大降幅可达29.4%,两个切顶巷协同作用时,应力最大降幅可达49.7%;同时在切顶巷预裂弱化作用下,矿震向工作面中下部转移,减弱了动载与工作面上部静载的叠加效应,有效降低了冲击危险。切顶巷间距应小于基本顶周期来压步距,按容许的来压步距在需要顶板预裂的区域进行成对布置,但其间距不宜小于10 m。     

复杂条件综放工作面矿压显现特征

根据乌兰煤矿3^#煤层5343综放工作面的复杂开采条件，采用现场矿压观测和数值模拟方法，对该工作面的矿山压力显现特征进行研究．结果表明，工作面顶板初次来压步距24．2m，周期来压步距9．41m，来压期间支架最大平均载荷2775．5kN／架，支架的侧向挤压力较大，工作面片帮冒顶严重，工作面顶板管理难度大．由于受顶板稳定性较高和煤层倾角较大的影响，与一般的松软煤层综放工作面相比，该工作面的矿山压力显现相对比较剧烈，顶板来压强度较大，工作面存在明显的周期来压现象．     

煤层顶板突水过程模拟分析

为预防煤层开采面临的顶板突水灾害,提高煤层顶板离层水害防治效果。以范各庄煤矿9号煤层突水实例,利用RFPA^2D数值模拟软件,模拟了煤层顶板受采动和围岩应力影响后突水的全过程,分析了范各庄煤矿回采9号煤层时的顶板突水原因。结果表明,范各庄煤矿9号煤层突水是矿山围岩应力、采动影响和含水层水力梯度共同作用的结果,煤层顶板受应力场和渗流场的影响,隔水层中的裂纹逐渐产生、扩展、贯通,直到顶板失稳,并形成导水通道,导致突水灾害发生。     

厚层复合石灰岩顶板垮落特性试验研究

研究针对晋城矿区特殊的工作面顶板特性，通过岩石力学性质试验获得相应的力学参数，应用数值模拟和相似材料模型试验，对晋城矿区卧庄煤矿150煤厚层复合石灰岩顶板在开采过程中的垮落特性进行了综合研究，得到工作面厚层复合石灰岩顶板的初次来压步距和周期来压步距以及垮落规律．结果表明，两种不同试验模拟手段得到了相近的结果，初次来压步距20m左右，周期来压步距在10～15m之间，并且与实际工作面顶板的垮落形态相吻合．这一研究成果为解决晋城矿区厚层复合石灰岩顶板不易破断，支架承受较大压力等问题提供了理论基础．     

大同矿区坚硬顶板大面积整体切冒分析

针对大同矿区坚硬煤层坚硬顶板及坚硬覆岩介绍了一种特殊的开采沉陷实例,即大同矿区"三硬"条件上覆岩层大面积整体突然切冒。从煤层特征、围岩性质、采煤方法及顶板控制等方面对影响顶板大面积一次性整体切冒的因素进行了详细分析,阐述了坚硬顶板大面积一次性整体切冒的机理,指出了其对井下采场和地表破坏具有突发性、随机性和滞后性。因此对大同矿区开采沉陷的治理具有重要意义。     

彬长矿区坚硬特厚煤层综放面矿压显现特征

为了确保矿区坚硬特厚综放开采条件下安全生产,采用物理相似模拟和现场观测的方法,对综放工作面覆岩移动、矿压显现特征进行了分析研究,总结了坚硬特厚综放工作面矿压显现特征.研究结果表明,工作面来压过程中覆岩破坏范围大,支架载荷较大并具有一定的瞬时冲击性,矿压显现剧烈.可为坚硬特厚煤层综放工作面矿压显现规律的认识和顶板管理提供借鉴.     

基于黏结颗粒模型的特厚坚硬煤层综放开采数值模拟研究

基于榆神矿区特厚坚硬煤层超大采高综放开采技术条件,针对散体颗粒模型在埋深较浅的坚硬煤层综放开采模拟中顶煤冒放情况与实际不相符的问题,对比黏结颗粒模型与无黏结散体颗粒模型力学性质,讨论两种模型适用条件,得出黏结颗粒模型更适合坚硬煤层综放开采模拟。阐述了黏结颗粒模型的建模和模拟过程:岩层内部采用平行黏结颗粒模型以模拟层内整体块体力学特性,层间采用光滑节理模型以模拟结构面力学性质;通过Fish语言和伺服控制原理实现液压支架初撑阶段、增阻阶段和恒阻阶段不同工况的模拟;根据支架顶梁位态采用逆向运动学方法更新支架整体位姿;通过Fish语言实现尾梁的不同幅度摆动。数值模拟结果表明:覆岩可形成下位基本顶不稳定砌体梁结构和上位基本顶稳定砌体梁结构,顶板来压步距介于10~20 m;顶煤破碎度和冒放性具有双周期性(走向周期与周期来压步距一致,表现为来压期间顶煤破碎较充分、冒放性好,优于非来压期间;垂向周期与顶煤层位相关,表现为下位顶煤破碎充分、冒放性好,优于上位顶煤);工作面煤壁整体稳定性较好,来压期间会出现煤壁破坏现象;液压支架总体处于较高的工作阻力状态;不同块度的顶煤冒放过程中可能形成小块度瞬时动态松散拱结构、中等块度不稳定拱结构和大块度稳定拱结构,尾梁成拱可采用“小拱小摆、大拱大摆”对策高效破拱,掩护梁成拱则需移架才可破拱。超大采高综放开采实践表明数值模拟结果与现场情况一致,黏结颗粒模型能较好地模拟埋深较浅的坚硬煤层综放开采顶煤冒放特征和矿压显现规律。本研究可为坚硬煤层顶煤冒放性和顶板覆岩结构数值模拟研究提供力学模型选择依据,为模拟过程实现方法提供借鉴。     

近距离薄煤层综采覆岩移动及其与支架相互作用关系研究

文章以落陵煤矿近距薄煤层18上开采设计为背景,在总结该井地层特征和开采历史条件的基础上,通过相似模拟实验,对18上煤层开采过程中的矿压显现特征、覆岩移动规律进行了分析,研究了综采支架与围岩相互作用关系以及初期来压和周期来压后工作面附近顶板破断情况;通过FLAC3D数值模拟,讨论了薄煤层开采过程中顶、底板支承压力分布规律,并验证了相似材料模拟实验结果。     

某矿采动顶板矿压显现规律研究

以某矿首采工作面的工程地质条件为基础,采用现场实测的方法,分析了采区顶板矿压变化情况;结合采场实际情况,建立煤层顶板的工程地质模型,应用数值模拟软件UDEC模拟了采动过程中煤层顶板的矿压显现规律;通过对两者结果进行综合对比分析,得出了采动顶板的来压步距。研究结果为该矿煤层的后续开采、支护提供了参考依据。