巨厚关键层条件下远距离下保护层开采保护效果分析

文章针对登封向阳煤矿巨厚关键层条件下的远距离下保护层开采,理论分析了巨厚关键层的极限跨距,运用数值模拟的方法,模拟巨厚关键层破断前后被保护层的应力、膨胀变形的程度,计算结果表明:由于巨厚关键层的存在,登封向阳煤矿保护层开采后保护效果不太理想,即巨厚关键层从某种程度上屏蔽了保护层的保护作用。此外,开采层过薄、层间距较大也一定程度上影响了保护效果。     

远距离下保护层开采上覆被保护层卸压效应研究

利用FLAC3D数值模拟软件对淮南矿区新集一矿远距离下保护层回采时上覆被保护层应力分布和膨胀变形规律进行了研究。结果表明,下保护层回采后可使远距离被保护层得到充分卸压,通过卸压应力反算出卸压保护角为60～64.5°,被保护层膨胀变形量最大为26.82mm,此时膨胀变形率为5.96‰,膨胀变形为抽采被保护层瓦斯创造了条件。     

关键层结构对保护层卸压开采效应影响分析

由于保护层卸压开采,导致覆岩结构的运动,致使上覆煤层变形,产生卸压效应,改变被卸压煤层的透气特性,为卸压瓦斯抽采创造有利条件.采用RFPA2D-Flow数值模拟软件,分析了上覆煤岩层采动裂隙演化、卸压煤层采动应力及位移分布、瓦斯参数变化等规律,结果表明:1)下保护层开采引起的上覆煤岩层采动裂隙集中分布在采场两端部,并呈竖向偏采空区方向发育,离层裂隙发育至被卸压煤层上方;2)开切眼和停采线附近区域顶板裂隙明显发育,卸压开采导致上覆煤层产生膨胀变形,透气性明显增加;3)由于被卸压煤层和保护层之间关键层结构的力学效应,使被卸压煤层透气系数增加幅度不显著,导致抽采孔瓦斯压力降低速度放缓.无关键层结构时,采动影响区内抽采孔瓦斯压力降低较快.     

保护层区段煤柱宽度对被保护层卸压效果的影响

为了实现被保护层经济、安全和高效开采,基于某煤矿地层条件,利用FLAC3D软件建立采动煤岩体计算模型,模拟研究了保护层不同宽度区段煤柱对被保护层卸压效果的影响。根据应力系数和膨胀变形率可将煤柱上覆岩层分为压缩变形区、未充分卸压区和充分卸压区。当被保护层位于充分卸压区时,煤层获得了充分卸压保护,消除了突出危险。确定了某煤矿地质条件下被保护层8煤层位于充分卸压区获得连续充分卸压的理论最小的区段煤柱宽度为5.1 m。经卸压效果考察,留设5 m宽区段煤柱时,被保护层得到了连续充分卸压保护。     

远距离下保护层开采上覆煤岩体卸压效应研究

运用计算机数值模拟方法,对远距离下保护层开采上覆煤岩体应力分布、被保护层卸压变形规律进行研究,得出下保护层开采被保护层应力分布特征、卸压范围、变形规律等.结果表明,下保护层开采后对被保护层可以充分卸压,卸压保护层角为50°左右,被保护层最大膨胀变形率为1.5%,被保护层产生膨胀变形使其透气性增大,创造煤与瓦斯共采的条件.研究成果应用于工程实践,取得了显著的技术经济效益.     

远距离下保护层开采上覆燥岩体卸压效应研究

运用ANSYS软件数值模拟方法,对远距离下保护层开采上覆煤岩体应力分布、被保护层卸压变形规律进行研究,得出下保护层开采被保护层应力分布特征、卸压范围、变形规律等.被保护层在保护层开采过程中,产生膨胀变形使其透气性增大,创造煤与瓦斯共采条件.     

下保护层开采的卸压防冲保护效果分析

为研究下保护层开采覆岩移动特征和运动剧烈程度对上方被保护层的卸压效果的影响,针对双鸭山东保卫煤矿急倾斜煤层坚硬顶板地质与开采条件,实施41煤层保护层卸压工程,对上覆36煤层形成卸压防冲保护效果,并对36煤层-570右面被卸压保护原理进行理论分析、对保护效果进行现场实施对比分析。结果表明:41煤层开采后顶板破坏高度为8.4 m,垮落直接顶填满采空区所需厚度为8.25 m,36煤层巷道处于41煤层的有效保护区域内;从微震动力方面来看,试验段巷道区域微震事件大量集中于10 kJ以下,统计次数为178,占比95.19%,能量日释放累积量均值为113 k J,总体动力释能显现较和缓;从电磁辐射特征来看,电磁辐射强度值在200～500 mV,且强度值均在临界值之下;从应力在线来看,应力值约5 MPa,距离4.9 MPa和5.27 MPa的初始值较近。下保护层防冲开采措施能够达到东保卫矿36煤层安全开采的目的,研究成果为矿区煤层区域化防冲措施选择提供了工程数据基础。     

关键层位置对卸压开采效应的影响

为了研究关键层层位对卸压开采效应的影响,利用UDEC二维软件模拟关键层位于不同层位时,下保护层开采过程中覆岩裂隙动态演化、应力分布以及被保护层膨胀变行规律。结果表明:当关键层位于保护层与被保护层之间时,被保护层位于弯曲带内,被保护层裂隙较少;关键层位于被保护层上方时覆岩破断裂隙发展到被保护层,利于微裂隙的发展,为瓦斯抽采提供有利条件;关键层层位不同其破断对被保护层的卸压影响是相反的;关键层层位对被保护层膨胀变形影响较大,且受关键层破断的影响;关键层的位置不同被保护层的卸压有明显的时空效应。     

单一关键层位置对保护层开采效果的影响

为了探究单一关键层位置对保护层开采效果影响,应用FLAC3D数值模拟软件模拟关键层在不同位置下,被保护层的卸压效果、位移以及膨胀率的变化。研究结果表明:关键层位于保护层上方5、15、30 m时被保护层的卸压系数分别为0.25、0.3、0.35,膨胀率为4.3‰、3.5‰、2.2‰,得出关键层距离保护层越近被保护层的卸压程度越高。     

近距离煤层群下保护层开采卸压保护效果研究

为了防治石屏一矿近距离煤层群开采过程中存在的煤与瓦斯突出风险,运用FLAC3D数值模拟软件分析了11025下保护层开采对上覆C19主采煤层卸压保护效果。研究结果表明:平均厚度1.3 m的下保护层开采后,距离20.9 m的上覆煤层应力释放呈现很强的分区分带性,采场中部一定范围内的应力明显降低,靠近采场边缘应力增大,中心最大位移量约为440 mm。基于法向应力和膨胀变形率指标确定煤层倾向方向卸压角运输巷侧为δ1=60.4°,风巷侧为δ2=67.9°,走向方向两端卸压角δ3=δ4=58.7°。下保护层开采后,卸压范围内C19主采煤层透气性系数提高7倍,最高瓦斯抽采速率1.13 m3/min,瓦斯压力降为0,起到了良好的卸压保护效果。     

远距离下保护层开采的保护效果数值分析

 摘 要：开采保护层是预防煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性防突措施。针对向阳煤矿远距离下保护层开采问题,理论分析了远距离下保护层开采的可行性及科学性;运用计算机数值模拟的方法,模拟远距离下保护层开采过程中被保护层的应力分布规律和膨胀变形程度,分析层间距与岩层岩性对开采保护层保护效果的影响,得出远距离下保护层开采对被保护层的保护效果。计算分析认为：开采保护层一1煤层对被保护层二1煤层起到了一定的保护效果,结合保护层开采和瓦斯预抽采可以实现有效消突。     

高山矿近距离低透煤层上保护层开采底板卸压增透效应研究

针对低透高瓦斯近距离煤层上保护层开采合理性问题,以高山煤矿二采区4号和9号煤层作为研究对象,对上保护层开采后底板卸压增透效应进行研究。结果表明:保护层开采后,底板卸压区域呈现为倒梯形,卸压角度约为65°,卸压竖直范围超过50 m,垂直应力由原始应力7.1 MPa降低到3 MPa左右,平均卸压值为3.6 MPa左右,卸压率平均为60%,垂直应力的总体变化趋势为降低-升高-稳定;被保护层位移变化规律与垂直应力一致,随保护层开采,被保护层竖直方向出现上升,平均上升距离为40 mm左右,最大位移出现在两侧,为53 mm左右,膨胀率由两侧向中部逐渐升高,并稳定在7‰左右;被保护层在距开切眼50~270 m范围内出现明显的增透现象,渗透率平均升高70%,且增透范围呈现倒梯形分布。     

缓倾斜特厚煤层综放开采强矿压灾害防治技术

针对华亭煤电公司砚北煤矿缓倾斜特厚煤层开采时的强矿压显现现象及特点,测试研究动力灾害机理,采取电磁辐射、微震监测、钻屑法、爆破卸压、煤岩层注水等综合防治措施有效控制和削弱矿压显现强度,取得了较好的防治效果。     

塔山矿特厚煤层综放开采矿压显现规律初步研究

塔山特厚煤层综采放顶煤过程中,工作面矿压显现剧烈,通过现场实测、观测数据整理找出其显现规律,结合地质条件、设备使用情况等分析其原因,并提出改善措施,并在实践中取得了较好效果。     

煤层群开采条件下的保护层卸压效应研究

随着工作面的推进,煤层群开采后将引起上覆岩层的变形、冒落及下伏岩层的移动、膨胀,使开采空间周围原有应力平衡状态受到破坏,引起应力的重新分布,从而在顶、底板中产生不同的应力应变场,进而对顶、底板岩层产生不同的破坏,而使被保护层产生了不同的卸压效应,同时通过FLAC3D软件对煤层群开采过程中上覆及下伏岩层的应力变化规律及移动变形规律进行了研究。     

保护层开采上下被保护煤层卸压效应研究

采用FLAC3D对保护层开采围岩应力分布进行了数值模拟,得出保护层开采围岩卸压特征和上下被保护层倾向卸压范围。结果表明:在倾斜剖面中保护层采空区上方中部偏上区域围岩卸压效果最好,保护层上方采动影响范围沿保护层法线方向可达60 m左右,保护层下方采动影响范围沿保护层法线方向可达40 m左右,保护层对上被保护层上部影响角为75°,下部影响角为48°,保护层对下被保护层上部影响角为60°,下部影响角为42°,研究结果可为矿井煤与瓦斯突出防治工作提供科学依据。     

巨厚煤层大断面临空煤巷综放矿压规律模拟研究

为了掌握巨厚煤层大断面临空煤巷综放开采过程中的矿压分布规律,以塔山矿5203巷为研究对象,利用数值模拟的手段再现了煤炭开采的全过程,并对围岩位移、锚杆锚索轴力以及围岩应力等矿压显现进行了监测,研究表明：采动对矿压显现的影响可以分为无影响、微影响和强影响三个阶段,距工作面的距离分别为：大于120m、120m～50m和小于50m;随着工作面的临近,锚杆、锚索轴力逐渐增加,但当距工作面距离小于14m后,上述轴力迅速降低,且采动对煤柱侧锚杆的影响较实体煤侧大,而对锚索的影响较为均匀;巷道开挖后,有效的支护限制了围岩的破坏,使巷道周围集中应力达到17MPa;煤层回采后,煤体被超前支承压力破坏而使其应力得到释放,在煤柱或煤体内出现多个应力峰值。     

开采上下保护层卸压效果的数值模拟分析

为了确定在冲击地压矿井中如何选择保护层进行开采,采用了FLAC3D软件对不同煤层条件进行了保护层的模拟开采,分析了保护层开采后的应力分布以及所受层间距和上下位置关系的影响情况。模拟结果表明,层间距越大,卸压范围越小,卸压程度也越弱,同时在保护层开采的边界位置还存在应力增高的现象。通过对开采上下保护层的模拟分析发现,开采下保护层时,其卸压范围和卸压效果要优于开采上保护层。研究所得成果可以为冲击地压矿井如何合理有效地顺序开采提供依据,以降低或避免冲击地压事故的发生。