浅埋深特厚煤层综放开采覆岩破坏规律研究

浅埋深特厚煤层综放开采有可能使采动裂隙导通地表,对地面及井下作业构成威胁。通过综放开采覆岩破坏高度的理论计算和计算机数值模拟,以国投哈密一矿7#煤层为典型案例,对浅埋深特厚煤层综放开采覆岩的移动破坏规律进行研究,为相似条件下特厚煤层综放开采的安全实施提供借鉴。     

浅埋近松散含水层下综放开采覆岩破坏特征

为实现浅埋近松散含水层下厚煤层综放安全开采,综合采用数值模拟、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔电视观测方法,对伊犁四矿覆岩破坏特征进行研究。研究结果表明:21-1煤层覆岩破坏最大高度可按照垮采比3.3进行预计,垮落带顶点距离古近系含水层22.72～25.35m,由于煤层埋深浅且基岩柱薄,导水裂缝带高度将穿过基岩柱,发育至第四系松散层底部,研究结论可为伊犁四矿后续水体下安全开采提供数据支撑。     

近浅埋厚煤层综放开采覆岩运移规律相似模拟研究

为了研究我国西部某矿区2-2煤层近浅埋厚煤层综放开采时覆岩运移规律,以某综放工作面为实际工程背景,根据相似理论,运用相似材料模拟实验,从不同角度对工作面开采后覆岩运移规律进行了分析。通过研究,得出了近浅埋煤层开采时基本顶的初次垮落及周期垮落步距、覆岩垮落形态、覆岩垮落"三带"特征和岩层位移特征,为具有相同地质条件煤层的安全开采提供依据,同时对其他具有相似地质条件煤层开采覆岩运移规律研究提供参考。     

浅埋煤层综放开采覆岩破坏高度与特征

以东胜煤田某矿井地质条件为依据,采用统计分析、实验室物理力学和水理性质测试、数值模拟和现场实测综合研究方法,研究了浅埋深综放开采覆岩特性及采动破坏高度。研究结果表明:软弱岩层抗采动破坏的能力相对较好,尤其是上软下硬的覆岩结构更有利于抑制采动裂隙的进一步发展;裂隙发育形态以高角度纵向延展裂隙为主,偶见纵横交错裂隙;对于类似浅埋深软弱地层和综放开采条件下覆岩破坏高度可以按照垮采比为4.8、裂采比为14进行预计。     

巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采覆岩破坏高度研究

为了确定巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采条件下覆岩破坏特征,以老虎台矿55003工作面为对象,采用数值计算、微震监测和瞬变电磁探测方法对区域分层综放开采过程中覆岩破坏高度进行分析,确定了采出厚度与覆岩破坏高度的关系。研究表明,抚顺矿区巨厚煤层软弱覆岩条件下覆岩破坏高度与采出厚度呈线性正相关,覆岩破坏高度为采出厚度的8.4倍。巨厚煤层软弱覆岩的破坏高度比坚硬覆岩综放开采要小。覆岩破坏主要受到油页岩和绿色页岩组成的岩层结构的制约,同时受到F7-1断层和F7断层的影响。     

王坡煤矿综放开采地表移动与覆岩破坏规律研究

以王坡煤矿为实验矿井,通过地表移动观测、钻探和钻孔电视探测等手段,对王坡煤矿3202综放工作面地表移动规律和覆岩破坏规律进行研究,揭示了该矿综放条件下地表移动变形规律和覆岩破坏规律。研究成果为今后指导该矿及其他类似条件矿区三下采煤提供了依据和经验。     

王庄煤矿综放开采地表移动与覆岩破坏规律研究

通过对王庄煤矿6206工作面地表岩移规律和覆岩破坏规律的研究,揭示了该矿综采放顶煤条件下地表沉陷变形规律和覆岩破坏规律,为今后指导"三下"采煤及土地征迁赔偿等工作打下了良好的基础.     

特厚煤层综放开采覆岩破坏高度

为了对特厚煤层综放开采覆岩破坏高度进行深入研究,以同忻煤矿15 m特厚煤层为实例,采用多种方法进行论证。采用关键层理论和材料力学相关理论,对8100工作面回采过程的覆岩破坏情况进行研究,结果表明:覆岩破坏高度最大为174.6 m,各亚关键层控制着覆岩破坏的发育,主关键层抑制着覆岩破坏的发育。应用EH-4大地电磁法和数值模拟方法,综合确定了覆岩破坏高度为150~172 m,验证了理论计算结果的正确性,理论计算可对覆岩破坏高度有效预计。研究表明:同忻煤矿综放开采覆岩破坏高度为采高的10.0~11.5倍,关键层的破断控制着覆岩破坏的发育。     

浅埋厚煤层综放开采地表移动规律实测研究

为研究浅埋厚煤层综放开采条件下的地表移动规律,在万利矿区某综放工作面上方建立了地表移动观测站进行观测,通过分析地表移动变形实测数据,得出了该区条件下综放开采的地表移动规律。结果表明：工作面采深小、开采范围大,地表移动和变形值较大,其地表移动盆地的分布特征基本符合概率积分法模型,其综合下沉系数为0．78,主要影响角正切为2．8,拐点偏移距系数为0．14。     

厚煤层综放工作面覆岩运移规律研究

针对厚煤层综放工作面覆岩突然性断裂垮落导致动力灾害的问题,根据煤岩层赋存条件和开采布局,考虑工作面顶板裂隙分布规律和开采扰动影响,采用现场勘察、岩石力学实验、数值计算等分析方法,综合分析厚煤层综放工作面覆岩运移活动规律。结果表明:受重力作用,覆岩垮落自采空区中心向四周均匀发展,岩层在拉伸应力作用下拉伸应力区呈U形破坏分布;随着掘进深度与层位的延伸,工作面顶板破坏区相互铰接形成稳定结构,阻碍了顶板运动;工作面来压步距较大,覆岩垮落冲击矿压载荷量级较大,工作面中上部区域覆岩运移量大于下部区域。     

7106工作面水下综放开采覆岩破坏规律数值模拟研究

针对王庄煤矿7106.工作面综放开采导水裂隙带导通地表水体,引起矿井水害的问题,运用FLAC3D软件对7106工作面的各个开采阶段进行模拟,分析不同开采阶段下的塑性破坏区的变化规律,得到导水裂隙带发育最大高度135 m.通过对实测数据和数值模拟数据进行对比,验证了数值模拟的准确性,为7106工作面水下安全生产提供一定理...     

厚煤层综放开采覆岩移动规律数值模拟分析

为了掌握高河矿综放工作面上覆岩层移动规律,为工作面布置及“三下”开采提供参考,结合高河矿E1302综放工作面地质情况,采用数值模拟方法,对工作面地表移动、上覆岩层移动及岩层破坏特征进行模拟分析。研究表明:岩层移动在基岩内衰减较为明显,在松散层内近似整体沉降,厚基岩具有一定的控制地表沉陷变形的能力;导水裂缝带发育髙度最大约为140 m,裂高采厚比为20;综放开采强度大,地表的沉陷变形值增大,地表裂缝增加,从而导致地表下沉系数增大。     

特厚煤层综放开采工作面覆岩运动规律研究

针对大同塔山煤矿石炭二叠纪特厚(9.8 m～29.21 m)煤层复杂地质条件,运用矿压理论分析和现场矿压观测的方法对综放开采工作面覆岩运动规律进行分析研究.通过对两种方法所得工作面初次来压和周期来压等结果的对比,分析得出存在差异的原因.     

浅埋中硬特厚煤层综放工作面覆岩运动破坏规律研究

以酸刺沟煤矿为试验矿井,采用深基点和数值模拟试验对采动覆岩运动破坏规律进行研究。数据结果表明:酸刺沟煤矿综放开采覆岩两带高度分别为49m和133m;从煤层至地表,随着埋深的减小,岩层起始运动时间滞后,且除部分基点外,基点的绝对位移量整体呈降低趋势;覆岩运动时期,基点多呈现1~4个不等的波峰值,其中,3个钻孔中,ZS1钻孔覆岩运动绝对速度值最大,约1480mm/h,说明工作面覆岩存在短时间急剧下沉形式和长时间阶段非均匀下沉2种形式。     

近浅埋深特厚煤层分层综放数值模拟研究

 基于具有浅埋深特厚煤层赋存特点的6#煤层安全高效回采问题,文中立足于结合安全、高回采率及经济三方面进行分析,认为,如果单独使用综合机械化放顶煤和分层综采均不能达到理想的效果,因此首先确定采用分层综放进行回采。文中,结合顶煤冒放性进行理论分析,确定合理的分层范围,采用FLAC3D进行模拟,得出上下分2层进行回采中的矿压显现规律现象,得出一些生产中应注意的现象和问题,并最终确定比较合理的分层厚度和采放比,对实际生产具有一定的参考作用。     

浅埋深厚煤层综放开采顶板断裂力学模型

根据浅埋深特厚煤层综放开采采高大,采空区垮落矸石不充分,不能有效支撑老顶岩梁,造成老顶架后切落的特点,建立了老顶断裂力学模型,利用断裂力学理论推导了老顶的断裂步距和支架的合理工作阻力.结果表明,老顶的断裂步距不仅与老顶的岩性特征和上覆岩层的荷载有关,而且与支架的工作阻力和水平挤压力有关.对平朔安家岭地下矿综放开采支架合理工作阻力进行分析,理论结果和实测结果比较一致.     

综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律研究

为确保多伦协鑫煤矿综放回采工作面不受上覆第三系含水层影响,确定留设安全煤（岩）柱的合理厚度,须掌握综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律。基于覆岩破坏高度现场实测结果,结合实验室相似材料模拟试验,得出了综放开采条件下白垩系覆岩破坏＂两带＂高度与采高之间的比例关系,取垮采比5.61,裂采比12.21,作为7号煤上分层综放开采条件下合理留设安全煤（岩）柱的数值依据。经过与开采条件相似矿井的覆岩破坏相关数据对比分析,认为白垩系岩层覆岩破坏具有裂采比较小、垮采比较大的特点,符合软弱类型覆岩的破坏规律。     

综放开采覆岩破坏规律与裂隙动态演化特征

以大佛寺煤矿为试验矿井,采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法,对深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂隙带发育规律进行探测,并对采动覆岩裂隙动态演化特征进行数字化分析、相似模拟研究。研究结果表明:大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂隙带发育高度为170.80~192.12 m;钻孔顶板砂岩区域受拉伸作用,形成了纵横交错的裂隙,裂隙尺寸、角度较大;采动覆岩裂隙以高角度、低宽度、小长度的特点为主,裂隙数量与埋深呈二次方关系;采动覆岩裂隙聚集区主要在近煤壁区域,裂隙密度曲线呈现"蛇"形。     

浅埋煤层过沟开采覆岩破坏特征及裂隙演化规律研究

浅埋煤层覆岩破坏规律及裂隙发育特征是影响矿井涌水有关系,尤其在地表沟谷区,由于剥蚀作用使煤层埋深减小,为了研究清楚浅埋煤层过沟开采时,上覆岩层的扰动破坏规律与裂隙发育特征,以榆神矿区张家峁煤矿14213工作面的过沟段为研究对象,通过相似材料物理模拟与数值模拟的方法,对覆岩的破坏规律及裂隙发育特征进行了研究。结果表明,煤层开采过程中,顶板覆岩会伴随产生层间离层与切穿岩层的垂向裂隙,回采至60 m时,煤层顶板悬露面积达到极限发生垮落,原有层间离层伴随垮落消失,新出现的层间离层继续向上发展,离层空间与垂向裂隙交替发育,回采至105m时,垂向裂隙导通至地表,离层结构完全破坏,岩层发生整体下沉。裂缝的动态发育规律是:斜坡裂缝的宽度随着开挖的进行由小变大并趋于稳定,坡脚裂缝的宽度则是由小变大、再变小至闭合,沟底裂缝的宽度由小变大再变小的趋势。地表裂缝的这种演化规律主要与地形和地表应力状态有关。坡肩和斜坡上部,采动裂缝形成后受斜坡拉应力的影响而宽度增大;坡脚采动裂缝形成后受坡脚压应力的影响而宽度变小甚至闭合;沟底采动裂缝形成后受压应力和坡段岩块压实调整宽度变小。     

厚黄土下综放高强度开采地表沉陷与覆岩破坏实测

为研究厚黄土下厚煤层综放开采地表沉陷和覆岩破坏规律,通过在工作面地表建立岩移观测站和地面钻孔水文勘探,进行了地表沉陷变形实测和覆岩破坏高度钻探测定。总结研究地表岩移观测站实测资料和覆岩破坏探测钻孔水文观测资料,得出厚黄土综放高强度条件下地表沉陷剧烈,曲线较陡,在下沉盆地边缘沉陷变形曲线收敛较慢,最大下沉速度偏大,采动影响范围偏远;覆岩破坏探测结果显示综放覆岩破坏异常发育,导水裂缝带高度与综放采厚近似成正比,裂高采厚比例系数平均为19.75。研究成果为黄土区综放地表开采损害防治和水体下采煤及顶板水害防治提供技术支撑。