下保护层开采覆岩应力变化特性数值模拟

为了预防生产矿井的煤与瓦斯突出,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,实现对煤与瓦斯突出煤层的消突.应用数值模拟软件进行模拟,对下保护层开采后顶板覆岩的卸压程度、煤岩层移动变形、岩体裂隙发育和煤层卸压瓦斯抽采方法进行系统的研究.结果表明,被保护层的膨胀变形使得被保护范围内的围岩体内部形成大量孔道和裂隙,煤层的透气性增大.被保护层地压减小,弹性潜能得到缓慢释放.开采保护层结合采取相应的瓦斯抽放措施,对于防治深部煤层瓦斯突出和实现煤矿安全生产具有重要的意义.     

钻采极薄煤层上覆煤岩体变化的数值分析

依据郑煤集团崔庙煤矿11011工作面地质条件及开采参数,采用数值模拟的研究方法对钻采保护层过程中上覆煤岩体的应力变化规律、位移变化规律以及被保护层二1煤层的膨胀变形规律进行系统研究。     

下保护层开采上覆煤岩体应力及移动数值模拟

为研究远距离下保护层工作面开采后采场上覆煤岩体位移及应力变化规律,利用ABAQUS有限元软件建立采场上覆煤岩体的应力变化力学模型,对远距离下保护层开采引起的上覆煤岩体应力及位移变化过程进行数值模拟,同时分析了不同间距上被保护层应力与变形特征及卸压效果。研究结果为确定上被保护层的保护效果和卸压范围提供了可靠的理论依据。     

保护层开采上覆煤层变形特性数值模拟

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,利用RFPA应用系统模拟分析了保护层开采过程中,被保护层层厚变形规律、煤层水平变形特征和保护层与被保护层之间的相对层间距对被保护层保护效果的影响,认为随着保护层采煤工作面向前推进,被保护层垂直变形呈现 “M”型分布;卸压区煤层水平变形呈现拉抻和挤压状态,增加该区域煤体机械破坏,有利于被保护层次生裂隙的发育;相对层间距对被保护层卸压变形产生较大影响,相对层间距愈大,其变形量减小,不利于煤层离层裂隙和破断裂隙的产生.对数值模拟结果与现场实际测定结果进行对比分析,两者基本吻合.     

下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及保护范围研究

以晋城矿区为工程背景,开采9号煤层作为3号煤层保护层,开展下保护层开采试验.采用数值模拟手段,研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围.研究结果表明:保护层工作面开采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,距离工作面垂直距离越远,岩层卸压程度越不明显.被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压...     

远距离下保护层开采上覆煤岩体卸压效应研究

运用计算机数值模拟方法,对远距离下保护层开采上覆煤岩体应力分布、被保护层卸压变形规律进行研究,得出下保护层开采被保护层应力分布特征、卸压范围、变形规律等.结果表明,下保护层开采后对被保护层可以充分卸压,卸压保护层角为50°左右,被保护层最大膨胀变形率为1.5%,被保护层产生膨胀变形使其透气性增大,创造煤与瓦斯共采的条件.研究成果应用于工程实践,取得了显著的技术经济效益.     

下保护层开采上覆煤岩层卸压效果研究

以晋城矿区开采9~#煤层作为3~#煤层下保护层为工程背景,采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体具有分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙;煤层瓦斯参数测定指出被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%。     

保护层开采过程中上覆煤岩体的变形卸压效果数值模拟

利用有限元软件ANSYS模拟下保护层开采过程,通过推进不同距离被保护层应变、应力场的变化情况,确定保护层卸压范围。结果表明,被保护层的膨胀变形率在0.35%～1.18%,与实测煤层的膨胀变形量0.56%相比基本吻合;稳定有效卸压区域位于开切眼前方50 m到工作面后方60 m范围内与实际测量数据相吻合。     

远程下保护层开采煤岩体卸荷效应模拟研究

采用FLAC4.02D有限元数值模拟研究方法,对煤层下保护层开采卸压效应进行了模拟研究。模拟结果表明:下保护层开采可显著降低高应力难采煤层的采动应力水平,同时下保护层开采后上覆煤岩层产生采动裂隙,从而增大煤层透气性,创造煤气共采的条件,对于瓦斯治理有着重要而深远的意义。     

远距离下保护层开采的保护效果数值分析

 摘 要：开采保护层是预防煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性防突措施。针对向阳煤矿远距离下保护层开采问题,理论分析了远距离下保护层开采的可行性及科学性;运用计算机数值模拟的方法,模拟远距离下保护层开采过程中被保护层的应力分布规律和膨胀变形程度,分析层间距与岩层岩性对开采保护层保护效果的影响,得出远距离下保护层开采对被保护层的保护效果。计算分析认为：开采保护层一1煤层对被保护层二1煤层起到了一定的保护效果,结合保护层开采和瓦斯预抽采可以实现有效消突。     

突出矿井煤层群下保护层开采回采工作面瓦斯综合治理

保护层开采是突出矿井区域防突最有效、最经济的措施,更是实现突出矿井安全生产的根本保证,尤其是下保护层开采后大量被保护层(1层或多层)瓦斯充分解吸通过裂隙涌入开采保护层采空区,保安煤业多措并举彻底解决了回采工作面采空区、邻近层、本煤层的瓦斯问题,取得了很好的实效。     

受采动影响的近水平被保护层保护效果考察研究

为研究近水平保护层开采后被保护层的变形规律,采用数值分析方法模拟了保护层开采过程中上覆煤层的应力、位移变化情况,获得了保护层开采后上覆煤层的裂隙发育高度,及保护层开采范围内煤层的卸压膨胀变形量为8.16‰。利用煤层顶底板变形测定仪井下实测了保护层开采过程中被保护煤层的形变量,保护范围内被保护煤层工作面的走向方向、倾斜下方及倾斜上方变形量均大于3‰,保护层卸压充分,保护效果显著。     

保护层开采上下被保护煤层卸压效应研究

采用FLAC3D对保护层开采围岩应力分布进行了数值模拟,得出保护层开采围岩卸压特征和上下被保护层倾向卸压范围。结果表明:在倾斜剖面中保护层采空区上方中部偏上区域围岩卸压效果最好,保护层上方采动影响范围沿保护层法线方向可达60 m左右,保护层下方采动影响范围沿保护层法线方向可达40 m左右,保护层对上被保护层上部影响角为75°,下部影响角为48°,保护层对下被保护层上部影响角为60°,下部影响角为42°,研究结果可为矿井煤与瓦斯突出防治工作提供科学依据。     

上保护层开采下伏煤岩力学特性及瓦斯抽采效果

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,模拟保护层开采过程,下伏煤岩应力及变形特征,得出了下伏煤岩应力随保护层开采变化规律及被保护层煤层变形呈现压缩、膨胀、膨胀减小到稳定的变化规律,并在现场进行了工业性试验,考察了保护层开采过程,被保护层变形及煤层透气性变化,理论分析与现场测定基本吻合,依据研究结论,优化了被保护层卸压瓦斯抽采设计,通过被保护煤层卸压瓦斯抽采,残余瓦斯含量降到了2.33 m3/t,残余瓦斯压力降为0.35 MPa,均低于煤层突出临界值;被保护范围内煤层瓦斯抽采率达到44.8%;被保护层的瓦斯含量得到有效降低,消除了突出危险性,确保了被保护层的安全开采。     

近水平煤层下保护层保护范围的数值模拟

以淮南潘三矿近水平煤层下保护层开采工程为研究对象,基于瓦斯渗流、煤岩体变形的基本理论和有限元计算方法,通过模拟下保护层开采后被保护层的应力场和变形场的发展过程,确定了随着保护层工作面的推进,被保护层的应力变形和膨胀变形规律;根据应力卸压保护准则和煤体变形准则,提出了合理保护边界划定依据。研究表明,在结合地面钻井抽采的情况下,近水平煤层下保护层开采后,被保护层的理论保护范围存在扩界空间,可扩大到与下保护层等长等宽。现场试验与数值模拟结果基本吻合。     

下保护层开采对上覆煤巷的动态影响及控制研究

为了解决下保护层开采对上覆煤层巷道围岩变形的影响,采用注浆加固巷道围岩是一种可行的方法.在力学分析的基础上,得出了基本顶的挠曲量与巷道围岩支护阻力之间的关系,支护阻力减小时,基本顸弯曲下沉挠度增加;当围岩比较破碎时,注浆加固巷道围岩是防治其变形的有效措施,并在现场进行了破碎煤体注浆加固试验.研究结果表明,通过对受采动影响煤体的注浆加固有效地控制了上覆煤层巷道围岩的变形.     

保护层开采穿层钻孔抽采最大化技术研究

保护层开采时,对被保护层的瓦斯治理是一项非常重要的工作。通过合理的钻孔布置,既减少了钻孔的工程量,又能提高钻孔的利用率,真正做到了瓦斯治理工作最大化、科学化。