不同倾角下正断层下盘开采支承应力演化规律研究

以正断层下盘工作面开采为背景,采用三维有限差分数值模拟软件FLAC~(3D) ,建立不同断层倾角下盘工作面向断层推进的数值模型。研究了工作面支承应力的分布特征和演化规律。研究表明:下盘工作面向正断层推进过程中,由于正断层切割了顶、底板岩层的连续性,采动应力的阻隔效应显著,断层倾角越小,其阻隔效应越显著。     

断层叠加影响下不同断层倾角采动应力分布特征

以山东省某煤矿1300工作面为工程背景,建立断层A70°和B50°～70°叠加FLAC3D数值模型,研究了单一断层A70°下推采工作面超前应力分布规律以及A70°和B50°～70°叠加影响下工作面超前应力分布规律,以及超前应力随断层倾角变化的规律。结果表明：随着向断层不断推采,工作面超前应力在断层叠加影响下比单一断层影响下更早达到峰值,且随着断层倾角的增大,工作面超前应力受断层倾角切割效应更明显,超前应力降更小,因此应力集中也更明显。因此在回采过程中,遇断层叠加影响,工作面应紧随采煤机跟机拉架,及时有效地做好顶板支护。     

不同倾角断层对底板透水影响规律研究

随着煤炭开采深度不断加大,煤矿受水害威胁愈发严重。以山西某矿为背景,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,建立存在不同倾角断层情况下的煤层开采模型。研究了矿井底板透水与不同倾角断层之间的相互关系。结果表明：在煤炭开采过程中,采煤工作面和断层周围岩层的应力发生了重新分布,并随着工作面的不断推进在采煤工作面前方约35 m范围内形成应力集中区;断层倾角小的比断层倾角大的更容易形成导水裂隙带,更易发生底板透水事故;断层倾角越小,其预留保护煤柱越宽,才能够保证采煤工作面安全开采。研究结论可为矿井透水防治工作提供指导。     

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。     

深部开采临近断层应力场演化规律研究

针对耿村煤矿东部区段深部开采临近F16逆冲断层容易造成冲击地压问题,采用数值计算与相似材料实验相结合的研究方法,研究了随开采深度增加及临近F16断层过程中围岩应力场演化规律。研究结果表明,随着开采深度的增加及临近F16断层,增大了围岩应力集中程度,在断层上盘岩体水平推力、覆岩重力以及采空区岩层下滑力叠加作用下容易使得断层下盘岩体以某一轴线发生扭转,增大了冲击危险性。综合判断其冲击地压失稳模式为F16逆冲断层、井田境界煤柱影响下的高应力、大范围、区域性失稳。     

不同断层倾角下采场冲击危险性数值模拟研究

以红岭煤矿F505正断层为工程背景,采用理论分析、数值模拟方法,对不同断层倾角条件下沿断层走向回采采场的冲击地压危险性进行分析,比较了不同断层倾角条件下采场的冲击危险程度及诱发因素。研究结果表明：随着断层倾角的增大,上、下盘工作面采空区断层煤柱应力集中程度明显增加,其中,下盘断层煤柱应力集中程度增加更明显;工作面超前支承应力分布呈现非对称性,且断层侧应力峰值更高;下盘工作面回采的基本顶位置断层滑移量明显大于上盘工作面回采的断层滑移量,断层倾角越小,基本顶位置断层滑移量越大,采场容易发生动载型冲击事故。提出了工作面不同开采条件下采场冲击地压的防治措施,可为断层影响区域工作面的安全回采提供指导。     

金桥煤矿孤岛工作面形成过程中应力场演化研究

以金桥煤矿孤岛工作面2321为例,采用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟分析了两侧工作面开采后侧向支承应力的分布状态,得出:单、双侧工作面开采时,在工作面还未采到测线时,测线处的垂直应力近似等于原岩应力,但双侧工作面开采时的应力略高于单侧开采。当工作面推过测线后,测线处的垂直应力随之增大,当上覆岩层彻底稳定后,垂直应力达到最大值。     

变坡度大倾角煤层开采覆岩应力场分布规律研究

以刘东煤矿西47201工作面生产实际为背景,采用数值模拟、理论分析和现场实测相结合,研究了变坡度大倾角煤层开采工作面覆岩应力场分布规律、超前支承压力分布规律、以及变坡点附近支架承载特征等,并提出了相关的顶板控制技术措施,保证了变坡度大倾角煤层的安全高效回采。     

断层影响下巷道应力演化规律及围岩控制研究

运用现场监测、理论分析及数值模拟相结合的方法,对糯东煤矿断层影响下副平硐及回风大巷的变形破坏及其主要原因进行了研究.研究表明,在断层影响下,副平硐顶、底板产生拉伸破坏,两帮发生鼓出变形;回风巷道与副平硐交叉处发生剪切滑移破坏,底板发生明显的拉伸破坏.提出了新的巷道施工与支护方案.实践表明,采用新的巷道施工与支护方案后,巷道围岩变形明显降低,其稳固性得到了大的改善.     

断层落差对逆断层活化规律影响的模拟研究

以某煤矿F5逆断层实际地质资料为背景,采用FLAC3D软件,对逆断层上、下两盘工作面依次回采时断层带的应力演化规律及断层的活化规律进行研究,揭示了工作面采动中落差与逆断层活化之间的联系。研究可知,下盘煤层开采时,断层落差与断层带正应力及两盘滑移量的变化成正比,即随落差的增大而增大,断层也更容易活化;上盘煤层开采时,随着断层落差的增大,断层的两盘滑移量及其所受的正应力均减小,断层落差越小,其活化程度反而越高,突水危险性更大,因此两盘开采呈现不同的规律,在实际中需加以区分,并有针对性地做好防治措施。     

断层落差对逆断层活化规律影响的模拟研究北大核心

以某煤矿F5逆断层实际地质资料为背景,采用FLAC3D软件,对逆断层上、下两盘工作面依次回采时断层带的应力演化规律及断层的活化规律进行研究,揭示了工作面采动中落差与逆断层活化之间的联系。研究可知,下盘煤层开采时,断层落差与断层带正应力及两盘滑移量的变化成正比,即随落差的增大而增大,断层也更容易活化;上盘煤层开采时,随着断层落差的增大,断层的两盘滑移量及其所受的正应力均减小,断层落差越小,其活化程度反而越高,突水危险性更大,因此两盘开采呈现不同的规律,在实际中需加以区分,并有针对性地做好防治措施。     

大倾角煤层围岩应力分布规律研究

以某矿3315工作面为工程背景,建立二维离散元模型。通过对模型结果进行分析,得到围岩应力分布情况,总结应力分布规律。并结合3315工作面现场实际情况,为矿井安全生产提出可靠性建议。     

深部大倾角综放工作面上覆煤岩裂隙演化规律研究

文章以具有"深部大倾角"特性的开滦赵各庄矿为研究对象,在现场调研和实测的基础上,通过理论分析并应用ANSYS有限元软件对其进行计算机模拟和分析,得出了在采动影响下裂隙场的发展演化的一些规律,研究结果可以为瓦斯抽放和煤矿安全生产提供一定的理论基础和指导。     

断层倾角对逆断层活化规律影响的模拟分析

以杨村煤矿10605工作面F5逆断层为研究对象,采用三维有限差分数值软件FLAC~(3D)模拟研究了断层倾角对逆断层活化的影响,揭示了断层倾角对逆断层活化影响的规律。结果表明,当开采逆断层下盘煤层时,断层倾角越小,断层带上的应力就越大;断层倾角越小,断层带两盘相对滑移量越大;断层带受采动影响显现出的孔隙压力范围及破坏程度随断层倾角的增大而减小。小倾角逆断层容易活化,诱发断层突水危险性大,所需留设的防水煤柱的宽度越大。     

断层倾角对底板突水影响的数值模拟

为了研究赵家寨煤矿综采工作面断层对底板突水的影响,根据工作面水文地质条件和岩石力学性能等参数,运用岩石破裂过程分析软件RFPA2D-Flow,模拟不同倾角的正断层在采动影响下工作面底板的裂隙变化规律。模拟结果在一定程度上揭示了断层倾角对底板突水的影响规律。模拟结果表明,断层倾角越小,断层越容易活化与突水。     

煤矿井下小断层的应力场分布数值模拟研究

从理论和数值模拟两方面分析了煤矿井下断层的力学特征,给出构造应力场的微观解释,并根据断层形成的力学模型描述了主应力轴与剪断面的相互关系。在理论分析的基础上运用数值模拟软件FLAC3D分别建立不同角度的断层,并对断层面附近应力场进行了模拟,得到断层端部应力集中程度、断层中部应力、原岩应力、断层倾角等因素的相互关系。对理论分析和模拟结果进行了对比,并根据煤与瓦斯突出综合假说,结合贵州某矿实例分析了断层附近突出高发的原因和应对策略。     

基于内外应力场理论的主应力偏转对断层稳定性的影响分析

为探讨主应力偏转对断层稳定性的影响,基于内应力场理论阐释主应力偏转机理,建立计算内外应力场范围的力学结构模型,利用FLAC3D计算工作面自下盘靠近断层过程中主应力偏转情况,并分析断层损伤变量及其增速。研究表明,随着工作面不断推进,采动诱发主应力在内外应力场范围发生2次方向相反的偏转;工作面自下盘靠近断层时,主应力发生偏转产生平行于断层面的剪应力,使断层活化失稳危险性更高;应力偏转与损伤变量在工作面靠近断层过程中高度对应,表明断层稳定性与主应力偏转密切相关。内外应力场理论解释了工作面向断层推进过程中主应力偏转现象。     

岩层倾角对采动覆岩应力演化影响规律数值模拟

为研究岩层倾角对采动覆岩应力演化规律的影响,以西北某矿缓倾斜工作面为研究背景,建立近水平和缓倾斜煤层2种模型,采用FLAC3D模拟研究不同开采条件下覆岩应力、位移演化规律和“三带”分布特征,对比分析煤层倾角对覆岩运动的影响,为揭示缓倾斜煤层开采上覆岩层活动规律提供参考。研究表明：随着工作面不断推进,缓倾斜煤层上覆岩层垂直应力的峰值大于近水平煤层上覆岩层垂直应力的峰值;缓倾斜煤层开采覆岩位移峰值大于近水平煤层开采覆岩位移峰值;近水平煤层和缓倾斜煤层开采距采空区上方10 m左右为冒落带,近水平煤层开采距采空区上方47 m左右为裂隙带区域,缓倾斜煤层开采距采空区上方50 m左右为裂隙带区域;缓倾斜煤层塑性区域范围大于近水平煤层塑性区域范围;通过数值模拟对比分析,不能忽略煤层倾角对采动覆岩应力的影响。     

不同围压巷道开挖应力场演化规律模拟试验研究

在实验室利用自制模具对模型边界进行约束,采用微机控制电液伺服万能试验机进行加载,采取卸除前约束板模拟煤矿井下煤层巷道开挖,得出了不同应力煤层开挖前后轴向应力变化特征,探讨了低应力、中等应力、高应力条件下巷道围岩开挖前后的应力场变化特征。研究结果表明:在低应力条件下,模型开挖造成应力的重新分布,在开挖面附近形成拉应力区,但模型内应力值较小,整体处于弹性状态,围岩抗开挖扰动能力较强;在中等应力条件下,模型开挖造成围岩浅部拉应力区进一步加大,岩体接近或达到屈服状态,围岩受开挖扰动比较强烈,开挖后应力场开始呈现"拉—压—拉"交替现象;在高应力条件下,围岩出现明显的塑性破坏,模型内部整体处于受拉状态。受到开挖扰动,围岩表面迅速恢复到受压状态,并再次向深部转移,形成明显的动态"拉—压—拉—压"交替现象,围岩破坏深度大、抗扰动能力差,呈现深部开采特征。     

断层倾角对逆断层活化规律影响的模拟分析北大核心

以杨村煤矿10605工作面F5逆断层为研究对象,采用三维有限差分数值软件FLAC^(3D)模拟研究了断层倾角对逆断层活化的影响,揭示了断层倾角对逆断层活化影响的规律。结果表明,当开采逆断层下盘煤层时,断层倾角越小,断层带上的应力就越大;断层倾角越小,断层带两盘相对滑移量越大;断层带受采动影响显现出的孔隙压力范围及破坏程度随断层倾角的增大而减小。小倾角逆断层容易活化,诱发断层突水危险性大,所需留设的防水煤柱的宽度越大。