煤矿开采诱发岩溶地表塌陷的机理分析

为有效预测与防范我国一些岩溶地区由于煤矿开采诱发的岩溶地表塌陷灾害,以江西丰城矿区坪湖煤矿为工程背景,采用数值模拟、地表移动计算等方法,分析了因采动引起的附加应力扰动导致岩溶塌陷发生的机理和影响因素,确定了岩溶塌陷易发性的评价指标。研究结果表明,地下开采会在岩溶地层产生拉应力,形成拉伸破坏区,对于浅埋溶洞,拉伸破坏区易发展至地表,形成岩溶塌陷,经地表移动计算分析可知,当地表拉伸变形达到1.8 mm/m以上时,地表发生岩溶塌陷的可能性较大。为了防范采动区岩溶塌陷,进行采前岩溶探测和采动影响预测分析十分必要。     

大采高工作面区段煤柱合理尺寸设计

为提高大采高综采工作面的回采率,减少煤炭资源的浪费,针对李村煤矿1302备采工作面区段煤柱留设尺寸问题进行了详细分析。本文采用理论分析的方式初步得出了区段煤柱的设计尺寸为44.51 m,并结合数值模拟对不同宽度的区段煤柱回采上区段、下区段过程中的围岩塑性破坏范围与垂直应力分布情况进行了对比分析,最终得到区段煤柱的模拟边界宽度为45 m。通过分析验证了1302工作面区段煤柱的实际设计尺寸合理有效。     

近距离煤层同采工作面合理错距研究

近距离煤层同时开采时,下部煤层及围岩多次受到影响,表现出区别于单一煤层开采的特殊矿山压力及显现规律。通过分析2#煤层开采时底板破坏特征,理论计算得出工作面错距为50 m;运用FLAC3D数值模拟手段,分析了201与301工作面在7种不同错距下的围岩变形及应力分布情况,验证了理论错距值的合理性;通过相似材料模拟研究,分析了201与301工作面在同时开采时围岩运动规律。现场观测表明,50 m同采错距实施效果良好,满足矿井安全高效的生产要求。     

煤矿特大采高工作面开采显著特点研究

以上湾煤矿第二个8.8m特大采高工作面12402为工程背景,从形成“砌体梁”结构的理论条件出发,侧重研究了特大采高工作面较难形成“砌体梁”结构的原因,认为特大采高工作面剧烈影响范围更广及采空区Δ值更大,“两更大”可造成形成“砌体梁”结构所必须的水平推力T不足,从而导致破断后的岩块不易形成“砌体梁”结构,而非仅采空区Δ值大一方面的原因。大断面切眼为特大采高工作面又一显著特点,考虑到已掘完的切眼需“闲置”较长一段时间,分析了切眼周边的应力状态,用于指导生产实际,以减小围岩蠕变对正常开采的影响。利用研究得出的“两更大”,对工作面初采期间的生产组织、机尾段的生产组织提出了部分建议,并认为前期开采所形成的大型采空区群对后续工作面的影响程度、目前留设25m宽的区段煤柱的合理性以及上湾矿原岩地应力场的测量应是下一步的研究重点。     

房柱式开采合理采留参数的数值模拟研究

以兴旺煤矿为研究背景,采用FLAC3D数值模拟与现场监测的方法,对其房柱式开采最佳合理采留参数的确定进行研究。结果表明,在该矿地质条件下及保证较大资源采出率的前提下,该矿采留比取8 m×8 m(采8留8)最为合适。且通过后期监测表明煤柱稳定性较好,煤层整体产生沉降,但沉降量小,整体连续性较好。     

大采高薄基岩煤层开采对桥梁的影响

为了准确预测并分析开采对桥梁等建筑物的影响,以三道沟煤矿首采工作面为实验平台,采用FLAC3D对大采高薄基岩煤层条件下的地表桥梁建筑物进行开采沉陷预计分析,通过实验确定了沉陷影响的程度及范围。结果表明地表的局部下沉引起的倾斜是造成桥梁建筑物破坏的关键因素之一;桥梁建筑物的破坏呈现破坏累积、完全破坏、破坏趋于稳定的特点;可以通过选取合适的边界约束条件及岩土物理参数,较为准确地模拟出桥梁沉陷破坏的基本规律。     

大采高综采工作面采场应力分布规律研究

以某矿首采工作面为工程背景,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对大采高开采的采场应力分布规律特征进行了研究。通过对不同采高下首采工作面的开采分析,得出了不同采高下采场支承压力的峰值点应力集中系数和影响范围的分布特征。得到了在大采高条件下工作面不断推进时工作面周围岩体的塑形破坏规律。     

上湾煤矿特大采高工作面开采显著特征研究

本文以上湾煤矿第二个8.8m特大采高12402工作面为工程背景,首先,介绍了特大采高工作面配套使用的采煤机、液压支架、刮板输送机及乳化液泵站等主要设备在设备重量上、机械设计上与小采高工作面开采设备对比所具有的显著特点;其次,从形成"砌体梁"结构的理论条件出发,着重分析了特大采高工作面与小采高工作面相比老顶较难形成"砌体梁"结构的原因,结论认为特大采高工作面剧烈影响范围更广并且采空区的Δ值更大,"两更大"可造成形成"砌体梁"结构所必须的水平推力T不足,从而导致破断后的岩块不易形成"砌体梁"结构,而并不是由于采空区Δ值大单方面原因造成的;再次,介绍了目前特大采高工作面大断面切眼的支护设计,并着重分析了切眼周边的应力状态,为支护设计提供参考,尽可能减小围岩蠕变对正常开采的影响;最后,利用得出的"两更大"结论,对工作面初采期间的生产组织提出了建议,并认为前期开采所形成的大型采空区群对后续工作面的影响程度,目前留设25m宽的区段煤柱在将来的合理性,以及上湾煤矿原岩地应力场的测量应是下一步的研究重点。     

条带开采合理采留宽确定的FLAC3D 数值模拟研究

简述了FLAC3D数值模拟的基本原理、特点和应用于分析采矿工程岩体受采动影响发生破坏稳定情况的优势。用FLAC3D软件建立了某煤矿不同采宽条带开采的模型,得到了稳定后剖面位移场图。根据数据,描绘了条带开采地表移动曲线并进行了分析。从而确定了地表变形在Ⅰ级破坏范围内的合理采留宽度,为研究条带开采地表移动规律和“三下”压煤条带开采设计提供了依据。     

特厚坚硬煤层超大采高综放开采 合理采高研究与实践

以榆神府矿区金鸡滩煤矿一盘区东翼8～14m特厚坚硬煤层综放开采为背景,采用理论分析、工程类比、工业性生产试验方法,研究采高(机采高度)对采场围岩稳定性和顶煤冒放性影响关系,确定榆神府矿区特厚坚硬煤层综放工作面合理采高。通过理论分析,探讨了增大采高对综放开采资源采出率、矿压显现程度、顶煤冒放性、煤壁稳定性、配套设备结构和性能、采放协调等因素影响。通过工程类比,对比分析相邻矿井综放开采和本矿井西翼超大采高一次采全厚工作面围岩稳定性和顶煤冒放性特征,给出了榆神府矿区综放开采合理采高的判断依据,得出超大采高综放开采技术上可行,安全上可靠。现场工业性生产试验表明:采高控制在6.3～6.5m时,围岩稳定性好,开采效率最高;工作面中部来压强度大,煤壁局部片帮深度一般为0.1～0.5 m,最大深度小于0.8m;100m试验段整体回收率约为87%,放煤段顶煤回收率约83%;工作面中部顶煤冒落块度小、冒放性好;端头顶煤冒落块度大、冒放性差;周期来压期间顶煤冒放性优于非来压期间。研究结果可为相似条件特厚坚硬煤层综放开采提供借鉴。     

采前大采高煤层工作面支护阻力的确定

以普通采高浅埋深煤层的台阶岩梁结构理论为基础,根据大采高煤层矿压显现规律提出了台阶沉降角,推导出了大采高浅埋深煤层支护阻力公式,并以某矿3#煤层的实际岩层条件为基础,用数值模拟的方法对公式的可靠性进行了验证,两种方法所得到的结果相差不大,说明得到的理论公式是可靠的。对相似条件煤层采前液压支架支护阻力确定具有一定的参考意义。     

推进速度对大采高综采面煤壁稳定性的影响

煤壁片帮是制约大采高综采面安全开采的主要因素之一,严重的煤壁片帮导致架前大面积空顶,端面顶板冒顶几率增加。本文结合淮北某矿地质条件,应用FLAC3D数值模拟软件,分析了工作面推进速度对煤壁稳定性的影响。研究结果表明:工作面推进速度越慢,煤壁片帮及端面冒顶的几率越大;反之,则越小。工作面推进速度存在一个临界值,当低于此值时,工作面煤壁片帮及端面冒顶的几率大大增加。研究结果为现场施工的合理组织及安全生产提供了依据。     

山西霍尔辛赫煤矿3207大采高工作面顶板垮落规律研究

为了深入研究霍尔辛赫煤矿3207大采高工作面顶板垮落特征及其控制,理论计算了3207大采高工作面顶板各岩层载荷、初次垮落步距、周期垮落步距等参数,并利用FLAC^3D数值模拟分析了顶板各岩层垮落特征,从而得到了3207大采高工作面顶板的垮落规律。     

卸压开采下瓦斯抽采方法和钻孔布置研究

为了研究卸压开采下瓦斯抽采方法和钻孔布置,理论分析了下被保护层瓦斯汇集和流动特征及裂隙发育规律,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了工作面底板煤岩体应力状态分析、瓦斯抽采钻孔布置情况以及工作面推进关系与瓦斯抽采量、底板巷瓦斯抽采纯量的关系。研究得出,卸压瓦斯抽采量得到了大幅度的提升,底板巷瓦斯抽采也得到了大幅度的增长。     

云冈煤矿8615-1工作面采动裂隙演化规律研究

根据云冈煤矿8615^-1大采高工作面煤层赋存情况和开采技术条件,构建FLAC^3D数值模型,通过设置边界条件,研究了厚煤层大采高工作面随着开采距离不断增加采场上覆岩层的应力场、位移场和围岩破坏规律。研究结果能够指导厚煤层大采高工作面开展采场围岩控制。     

大采高综采工作面矿压显现规律研究

为研究大采高综采工作面的矿压显现规律,以山西某矿3301大采高综采工作面为研究背景,对该工作面的周期来压步距与初次来压步距进行数值模拟和现场实测,结果表明:运用数值模拟和现场实测得出的该工作面的初次来压步距约为45 m,周期来压步距约为23 m,周期来压步距约为初次来压步距的1/2,数值模拟计算结果与现场实测结果一致,数值模拟计算方法可有效应用于大采高综采工作面周期来压步距与初次来压步距的计算中。     

大采高综放工作面沿空掘巷对区段煤柱的影响

综放开采过程中,区段煤柱受到采空区与相邻采煤工作面的影响,产生应力叠加,区段煤柱内沿空掘巷留设小煤柱有效地卸载了煤柱两侧压力,大煤柱与小煤柱相互影响,共同承载上部载荷。通过FLAC3D数值模拟的方法,对某矿的区段煤柱留设进行了研究,研究其两侧应力分布、塑性变形,既要使工作面避开应力增高区,又要把煤柱宽度控制在合理范围内。     

孤岛工作面回采合理煤柱宽度研究

针对孤岛工作面开采时两侧煤柱应力集中问题,以山东能源协庄煤矿401工作面为研究对象,通过数值模拟和现场实测研究了孤岛工作面回采时煤柱采动应力和塑性区分布特征。模拟结果表明：当煤柱宽度由10 m增加至40 m时,相邻工作面两侧高应力区范围以及对大巷应力分布的影响逐渐减小,最大水平应力分别降低了13%、10.5%和6.2%;煤柱宽度为10 m和20 m时,煤柱出现塑性破坏失去承载能力;煤柱宽度为30 m和40 m时,煤柱两侧出现塑性破坏,中心未出现塑性破坏,仍具有承载能力;基于模拟结果,确定合理煤柱宽度为30 m,现场监测结果表明,该煤柱宽度可以实现孤岛工作面的安全回采。     

许疃煤矿3233工作面采动效应的数值模拟研究

利用FLAC3D数值模拟技术分析计算了许疃煤矿3233工作面在煤层回采过程中围岩的变形和应力分布规律,定量描述了煤层顶底板的采动效应。通过对煤层采动过程中顶底板的破坏形式及变形特征的研究,为许疃煤矿3233工作面的顶底板支护控制及采空区治理提供了理论依据。     

近距离煤层联合开采工作面合理错距研究

为确定近距离煤层联合开采合理错距,以某矿近距离工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟进行研究。研究表明:运用稳压区与减压区理论对联合开采合理错距进行计算,得出合理错距分别为38.9-43.9 m、21.9-33.9 m。采用FLAC3D数值模拟分析了垂直应力及位移演化特征、应力参数变化特征,得出合理错距为40 m,31118工作面超前122210工作面联合开采。