断层突水风险的数值模拟

本文依据巷道穿越刘桥断层时的水文地质条件和构造条件,结合已有的岩石物理力学试验资料,采用数值模拟法对延伸巷道穿越刘桥断层时,突水的危险性进行了初步分析,对矿井的安全生产具有一定的指导意义。     

井壁破裂条件下底部含水层突水数值模拟研究

以淮南某煤矿为例,通过对新生界底部含水层的水文地质条件和突水动态分析,建立了水文地质概念模型和数学模型,利用井壁破裂后的底部含水层突水观测资料,运用GMS软件对模型进行识别和验证,得到了模型的分区参数值,验证后的模型为后期注浆工艺设计和工程施工提供了依据.     

煤矿顶板突水事故数值模拟分析

应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心(CRISR)自主开发的F-RFPA^20渗流与应力耦合分析系统，对煤层顶板随着开采的逐步进行，采动裂隙逐渐向上发展并最终与含水层连通，进而导致煤层顶板突水的全过程进行了数值模拟，直观地显示了煤层顶板的变形、破坏过程以及突水前后渗流场的变化情况，阐明了煤矿顶板突水事故通常由采动裂隙引起的突水机理．当垮落带与裂隙高度没有达到含水层高度时发生顶板突水的可能性较小，反之亦然．因此准确确定煤层顶板垮落带和断裂带高度，对于进一步确定煤层开采深度上限，合理留设防水煤柱具有重要的意义．     

断层附近掘进巷道突水的数值模拟

以新密某矿为工程背景,运用理论分析、有限元软件数值模拟等手段,研究了该矿承压水体上方断层附近掘进巷道的底板突水规律,确定了当掘进巷道掘至距断层30 m时,有突水危险性,从而为现场施工提供了量化指导。     

岩墙影响矿井底板突水的数值模拟分析

为了探讨岩墙在底板围岩破坏及突水中所起的作用 ,采用ADINA有限元模拟分析了工作面开采的过程。数值模拟表明 ,在底板岩墙的位置破坏纵深最大 ,因此该位置也成了底板发生突水首当其冲的地方 ,应重点防范     

椭圆形陷落柱厚壁筒突水模式力学判据及数值模拟

有效地预测、预防岩溶陷落柱突水,运用复变函数、弹塑性力学,推导了椭圆形截面陷落柱“厚壁筒”力学模型突水模式的临界判据方程,并通过有限元软件验证了陷落柱受到均布力作用时,应力分布的解析解。研究表明：椭圆形截面陷落柱在受到以陷落柱柱体为导水通道的均布力作用下,厚壁椭圆筒的应力从椭圆筒的内壁到外壁逐渐变化,在椭圆筒内壁的长半轴的两个端点处应力取得最大值,在椭圆筒的短半轴处的应力取得最小值。     

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。     

断层影响下顶板突水特性的数值模拟研究

大量工程实例表明:承压水突出绝大多数是与断层有直接关系.因此,对煤层顶板的变形破坏规律、构造特征以及断层各要素的研究都是防治突水的关键问题.分别建立了含断层与无断层的围岩变形破坏的力学模型,并应用FLAC程序编制了计算程序,运用数值模拟方法深入分析了带压开采中围岩及断层的应力、塑性区分布规律,及孔隙水压分布特征.在一定程度上揭示含断层构造项板突水通道的形成机制.承压水下采煤的数值模拟实验有助于合理留设煤柱宽度、提出合理开采方案,在开采中提高生产效率并避免发生矿井突水事故.     

布尔台矿重复采动下突水危险性数值模拟研究

双煤层重复采动后,原有覆岩裂隙将会再次发育,使得顶板突水的危险性增加,防治水工作变得复杂。基于内蒙古布尔台矿已有的工程地质资料,采用数值模拟软件RFPA2D,建立了双煤层重复采动的数值模型,模拟研究了覆岩破断、裂隙发育和再发育规律,分析了采动前后采场垂直应力的变化情况,评价了突水以及二次突水的危险性。数值模拟结果表明:重复采动可引起原有煤层覆岩裂隙再发育,使得原有顶板裂隙发育的高度增大,从而可能引发突水。     

基于RFPA数值模拟的底板突水危险性评价

为解决杨村煤矿十采区下组煤开采受底板突水威胁问题,运用RFPA数值模拟软件对杨村煤矿十采区16上煤层开挖过程中的底板破坏规律进行了研究。通过建立符合实际条件的数值模型,计算出了煤层在分步开挖过程中底板受矿井压力作用影响下的破坏深度和发展规律。在此研究基础之上,利用考虑煤层底板破坏深度的突水系数法对研究区煤层开采过程中的底板突水危险性做出了合理评价,并将研究区划分为较危险区和危险区2个等级。该研究成果为杨村煤矿十采区16上煤层的安全开采提供了可靠依据,可以有效地指导采区开采过程中的底板水防治工作。     

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。     

祁东煤矿3_224工作面开采“两带”高度发育特征的数值模拟

在分析祁东井田地质条件基础上,利用RFPA2D分析系统对不同地应力条件下,由于煤层开采引起煤层顶板覆岩发生的损伤演化和应力场调整的过程进行了有限元分析。据此分析研究了工作面覆岩破坏规律,确定了"两带"发育高度。利用简易水文观测法得到的"两带"发育高度值对模拟计算结果进行了验证,得出了3224工作面两带发育高度和规律的结论。     

任楼煤矿F_3和F_4断层防水煤柱留设研究

研究断层区防水煤柱的留设具有重要的现实意义。文中通过对任楼煤矿F3和F4断层导水性分析,认为其为不导水断层,通过数值模拟和理论计算断层区煤层在开采影响下底板的破坏深度,考虑断层的性质,对断层进行了分段留设,为尽量开采煤炭资源提供了理论支持。     

新安矿煤层开采底板破坏程度及底板水防治技术

根据新安矿底板3#煤层含水层分布情况,研究煤层开采过程中对底板的破坏程度,通过钻孔注水实测和数值模拟相结合的研究方法,确定底板破坏"下三带"分布规律,依据底板"下三带"理论判断工作面底板突水危险程度,得出新安矿底板岩层中完整岩层带偏小,底板破坏深度在18～20 m,突水危险性高。针对地质条件和底板"下三带"破坏情况提出了该煤层开采时底板突水隐患的防治方案。     

矿井三维直流电透视技术研究

针对目前国内外对矿井全空间条件下三维直流电法正演方法研究较少的问题,开展了矿井直流电透视三维正演技术研究。在熟练掌握正演算法的基础上,开展了煤矿井下三维电法探测的正演模拟,分析了不同探测方式对导水通道的识别精度,提出了改进现有的装置形式及测线布置方式,即平行偶极-偶极观察方式为更适合矿井三维直流电法的数据采集装置,同时对该种采集方式下的规律进行了对比分析。结果表明,研究的矿井直流电透视三维正演模拟技术方法为工作面顶底板实测资料的地质解释提供了新的手段和有力工具。     

活鸡兔矿井综采面过断层数值模拟研究

断层破碎带的存在严重影响了综采工作面快速、连续、安全推进。利用FLAC^3D软件对活鸡兔矿井综采工作面过断层破碎带期间的顶板矿压和围岩的位移、应力规律进行数值模拟研究,表明工作面过断层期间断层的下盘要比上盘稳定,在断层破碎带更易产生顶板冒落事故,从而为过断层时采取更为合理的安全技术措施提供一定的参考。     

林南仓矿软岩巷道支护技术研究

随着林南仓矿开采深度的增大,巷道所处应力水平不断增大,巷道矿压显现剧烈,围岩变形严重,尤其是高应力条件下的泥质软岩巷道支护变得越来越困难。通过对林南仓矿高应力下深部软岩巷道破坏机理,巷道围岩矿物成分和主要围岩物理力学性质的分析,提出了采用拱顶锚杆前期临时后期永久支护、金属拱形支架、壁后混凝土充填、墙体补强锚索和注浆锚杆耦合协调支护,对巷道变形进行有效控制。通过FLAC3D数值模拟,确定了林南仓矿深部高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征,并验证支护设计的可行性和优化支护参数。通过巷道变形监测,表明新型支护体系有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

FLAC3D在矿井防治水中的应用

介绍了FLAC^3D软件的基本特征、解析特点和本构模型，并以开滦东欢坨矿导水断裂带发育高度模拟计算为例阐述了其在地学领域中的应用．在分析研究区地质条件的基础上，确立了研究区的评价模型和模拟方案，模拟计算表明，研究区内煤8和煤9回采所形成的导水断裂带都会不同程度触及顶板砂岩裂隙含水层，因此应把防治水重点放在顶板砂岩裂隙含水层上．     

切顶卸压留巷技术在泰山隆安煤矿11301工作面应用

沿空留巷技术的实施可有效解决预留煤柱问题,减少资源浪费。由于顶板上覆岩层连续性,采空区垮落后未导致留巷上覆岩层应力紊乱。为解决该问题,以泰山隆安煤矿11301工作面留巷为研究对象,运用数值模拟的方法模拟研究采用切顶卸压技术和不采用该技术巷道上覆岩层应力云图,并在11301回风巷实施了切顶卸压技术,实施完成后进行了效果考察,考察结果显示,运用爆破技术形成的切顶卸压裂隙有效解决了留巷上覆岩紊乱的现象。     

五阳煤矿低透气性松软煤层瓦斯抽采参数优化数值模拟

煤层透气性低,煤质松软,抽采难度大,抽采率低是目前五阳煤矿瓦斯抽采存在的主要问题,根据煤与瓦斯的耦合作用机理及煤层瓦斯的运移规律,深入分析五阳煤矿现有瓦斯抽采系统,利用RFPA2D-Flow建立本煤层瓦斯预抽钻孔数值模型,对比分析回采巷道先抽后采过程中平行钻孔预抽时间、钻孔间距和抽采负压对瓦斯抽采效果的影响,最终确定其合理的抽采参数,提高瓦斯抽采率。