近浅埋煤层重复采动覆岩裂隙发育相似模拟

为了得到近距离浅埋煤层重复采动对覆岩裂隙发育的影响,以神东集团石圪台矿为工程背景,利用相似理论进行相似模拟实验,通过对比单层煤开采与重复采动在矿压显现和移动破坏等方面的变化对覆岩裂隙发育进行分析,得出了近距离煤层重复采动对覆岩位移、矿压及裂隙演化的特征影响。结果表明:相比于单一煤层开采,重复采动覆岩裂隙明显增多,来压步距有所减短;覆岩达到最大下沉量位置更靠近开切眼一侧,为工程实践提供了一定理论基础。     

浅埋煤层群开采覆岩导水裂隙带发育规律

神南矿区各矿逐步进入煤层群开采,顶板矿压、漏风、突水、地表损害等问题凸显。针对红柳林煤矿4^-2号煤层(上煤层)与5^-2号煤层浅埋煤层群开采条件,通过现场实测和物理模拟,研究了红柳林煤矿浅埋煤层群覆岩导水裂隙带发育规律。现场施工观测SK1和SK2钻孔,钻孔观测的平均冒采比为5.5。物理相似模拟和数值计算得出,4^-2号煤层工作面顶板冒落带高度为14.5～15.8 m,是采高的5.05～5.5倍;覆岩稳定后裂隙带高度91 m,为采高的31.7倍。5^-2号煤层工作面顶板冒落带高度为26.4 m,为采高的4.4倍;裂隙发育高度到达地表,约为采高的31.7倍。研究成果可以为红柳林煤矿煤层群高效绿色开采提供理论依据。     

浅埋近距离煤层覆岩裂隙发育高度研究

针对浅埋近距离煤层易受重复采动导致覆岩裂隙发育不规律的问题,以榆树泉煤矿近距离煤层为背景,利用理论计算与数值模拟分析煤层覆岩破断规律。回采下层煤产生的断裂覆岩与回采上层煤造成的垮落顶板达到新的平衡,向上发育新的裂隙,最终高度83 m。利用双端堵水器探测水量漏失流速发现近距离上、下煤层回采时覆岩裂隙高度分别为46 m、85 m。     

采动应力下覆岩导水裂隙带发育规律研究

为探究山西煤炭运销集团三元微子镇煤业15105工作面覆岩导水裂隙带发育规律,采用相似模拟试验、钻孔窥视与声发射技术进行研究。结果表明：15105工作面覆岩非对称性破断现象明显,裂隙带呈现“梯形”+“倒V形”分布,声发射事件主要发生在上方岩层约500 mm以内,沿着“梯形”的右腰线和上顶边继续扩展。钻孔窥视表明裂隙带总高度为41.72 cm,对应实际高度为83.44 m。     

浅埋近距离双厚煤层开采覆岩裂隙发育规律

针对中国神东矿区浅埋近距离双厚煤层开采的工程实际,建立三维物理相似模型、PFC2D数值模型和理论模型,对双厚煤层开采后的覆岩裂隙发育规律进行研究。综合研究表明:上煤层开采后,裂隙带发育高度约为55.5～60.3 m,而下煤层推进约60 m,层间关键层初次断裂,引起上、下采空区连通,并在主关键层断裂以后形成的裂隙直达地表,高度约为146.5～153 m;采动空隙场呈双拱形态,并结合关键层理论,将覆岩划分为不规则空隙带和周期性空隙带,以及拱间优势空隙带和拱下微空隙带;提出了近距离双煤层开采综合采厚的计算方法,结合修正的综放开采裂隙带发育高度预计公式,可进行近距离双厚煤层裂隙带发育高度计算。研究成果揭示了浅埋双厚煤层开采后地表-上采区-下采区的漏风机制,并根据采动空隙场分布特点提出了堵风治燃的工程对策,可为类似矿井的防灭火提供借鉴。     

浅埋煤层群重复采动覆岩运移及裂隙演化规律研究

为了准确掌握单一煤层和煤层群开采覆岩裂隙演化规律及分布形态特征,通过物理相似模拟实验、现场钻孔勘探、理论计算等方法分析煤层开采过程中覆岩运移破断特征及采动裂隙的分布形态。结果表明:在重复采动条件下,覆岩出现离层裂隙和纵向裂隙并伴随超前裂隙的产生,形成“采空区-工作面”和“采空区-采空区-工作面”结构时,覆岩裂隙经历产生、扩张、闭合、再产生、贯通、再闭合等6个动态循环变化阶段;煤层群在一次采动时形成“梯形”裂隙区,二次及多次采动下,覆岩受上覆载荷作用,裂隙区向工作面两侧煤柱扩展,上煤层受本煤层边界煤柱和下煤层开采形成的“悬臂岩梁”支撑影响,使工作面两侧裂隙明显高于工作面中部,覆岩形成“M”形裂隙分布形态;覆岩受采动影响产生周期性破断,以单岩层或多岩层同时产生变形、运移、破断垮落,由此可见,覆岩中存在控制上部岩层的硬岩层和其控制岩层以组合梁的形式同步运移、破断。根据覆岩破断特征建立了基于Winkler弹性地基煤层群重复采动覆岩破断特征的组合岩梁力学模型,由模型计算得到覆岩裂隙演化高度和相似模拟实验及现场所测高度相近,由此表明,该模型可作为浅埋煤层群重复采动覆岩裂隙演化高度计算的依据。     

采动条件下导水裂隙带发育高度预测

为了给解决小保当井田在煤矿开采时所引起的煤矿安全事故提供参考依据,同时在很大程度上保证矿区人民饮水安全。以小保当延安组四段2_(-2)煤层的先期开采工作面为例,在已有的现场勘察资料和实验资料的基础上,采用经验公式法、理论分析法、FLAC~(3D)数值模拟法以及物理模拟法,分别预测了小保当井田2_(-2)煤层采动条件下导水裂隙带发育高度并对其结果进行对比验证。结果表明,小保当2_(-2)煤层采动条件下覆岩导水裂隙带发育高度154 m(采高为6 m时),裂采比25.6。其研究成果可为榆神矿区煤矿的开采提供一定借鉴和参考。     

浅埋覆岩裂隙带导通性模糊综合评判

针对浅埋煤层开采出现的潜水流失、土地沙化等现象,建立浅埋煤层裂隙带导通性模糊评价模型,并通过应用层次分析法和模糊数学的基本原理,对浅埋采场覆岩裂隙带导通性进行模糊综合评判。     

厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律

为确保高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理回采防水煤柱内所留的煤层,在淮南煤田潘集矿区深厚松散层薄基岩条件下的综采工作面,采用地面地质钻孔、井下声波检层CT技术探测等多种现场实测手段,结合离散单元数值模拟,对深厚松散层薄基岩综采工作面覆岩破坏带高度发育的时空分布规律进行研究。研究结果表明：覆岩破坏带随工作面推进动态变化,随着综采工作面向前推进,导水裂缝带高度35.20～45.10 m,垮落带高度7.28～16.24 m;其覆岩破坏由下向上、由后向前逐步发展。     

浅埋煤层开采覆岩“三带”分布规律研究

针对原万利矿区厚风积砂层、薄基岩、浅埋深的煤层赋存条件,为探明采动覆岩破坏规律,利用经验公式对垮落带和裂隙带高度进行预测,采用钻孔冲洗液法进行覆岩破坏观测,从而确定了上覆岩层"三带"的高度,为确保在第四系含水砂层下安全开采提供了科学依据.     

远程下保护层开采上覆煤层裂隙演化规律

以郭庄煤矿为试验矿井,采用钻孔电视和分段注水试验对保护层开采被保护层裂隙演化规律进行了研究,并对裂隙倾角、宽度、钻孔深度、裂隙数量、宽度进行了数字化分析,对保护层开采被保护层裂隙变化情况进行了数值与相似模拟分析。研究结果表明:保护层开采后被保护层裂隙随着工作面的推进不断发育,裂隙数量上升,且增加的裂隙以小角度、小宽度为主。上覆煤层裂隙数量与裂隙宽度随着工作面的不断推进呈"波浪"形变化。     

深部采煤工作面上覆岩层裂隙带发育高度研究

根据唐口煤矿深部采煤工作面地质及回采技术特点,建立了UDEC数值计算模型,对工作面覆岩的应力、位移、塑形变形区等参量展开了系统研究。模拟结果显示,在1307工作面回采影响下,导水裂缝发育高度达到48.1 m,冒落带高度为14.6 m。     

多煤层开采不同开采顺序时覆岩裂隙带高度模拟分析

1930煤矿地处艾维尔沟下,属于地表水系开采,水体下开采时裂隙带高度对安全生产意义重大。为研究1930煤矿的4号、5号和6号煤层不同开采顺序条件下的覆岩裂隙带高度,采用UDEC数值模拟的方法进行分析。分别对3个煤层的开采顺序为4号→5号→6号和5号→4号→6号时的覆岩裂隙带高度进行模拟,结果显示:开采顺序为4号→5号→6号时的裂隙带高度为128 m,开采顺序为5号→4号→6号时的裂隙带高度为119 m,裂隙带距离水体距离分别是233 m和242 m。由此得出,不同开采顺序对覆岩裂隙带发育范围产生了影响,但最终裂隙带边缘与水体距离变化不大。     

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。     

充填开采覆岩导水裂缝带高度发育规律研究

我国东部地区的煤矿对于建筑物下压煤广泛采用井下充填开采.针对充填开采覆岩导水裂缝带发育高度问题,采用井下打仰上孔双端堵水观测技术,对唐口煤矿9301充填开采工作面进行了覆岩破坏探测,通过分析基准孔、采后钻孔分段注水观测数据,确定了充填开采导水裂缝带高度值及裂采比.通过采用数值模拟软件UDEC,模拟得到了充填开采工作面不...     

厚基岩浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律分析

为掌握厚基岩浅埋煤层大采高工作面的矿压显现规律,以乌兰木伦煤矿61203工作面为原型,通过相似模拟试验,得出了厚基岩浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律,工作面初次来压步距为42 m,周期来压可分为大周期和小周期来压.初次来压时是厚关键层的一部分岩层垮落,小周期来压是厚关键层的一部分岩层参与,大周期来压有上位岩层的参与.工作面上覆岩层出现了与一般开采条件下相同的"三带"划分.工作面支架运行不平稳,最大工作阻力9 882 kN,为额定工作阻力的1.15倍.研究表明现在使用的支架已不能满足要求,建议选用更大工作阻力的液压支架.     

彬长矿区综采工作面导水断裂带发育规律

针对彬长矿区侏罗系煤层开采受顶板洛河组含水层水害影响严重,煤层顶板导水断裂带发育规律不明确的问题,以亭南煤矿综采204工作面为研究对象,采用冲洗液消耗量观测和简易水文观测方法,辅助开展钻孔彩色电视窥视综合探查手段,研究综采大采高工作面煤层开采顶板导水断裂带发育规律。结合国内针对综采工作面煤层顶板导水断裂带发育高度经验公式分析,修正得出适用于彬长矿区综采工作面的导水断裂带发育高度确定方法。     

近浅埋煤层软岩条件下综采工作面顶板破断规律

为了研究软弱围岩条件下综采工作面顶板运移规律,依据现场工程地质特征,采用数值模拟、相似材料模拟对工作面破断过程进行了研究。通过相似模拟实验,确定了直接顶与老顶的构成和工作面来压步距,分析了近浅埋煤层软弱覆岩条件下矿压演化规律。通过数值模拟,分析了软弱覆岩条件下覆岩应力分布特点和支承压力特点,为工作面支架选型、现场工程管理提供依据。