采动条件下厚煤层底板破坏规律动态监测及数值模拟研究

以某矿综放工作面的开采实际为背景,采用现场应变测试和数值模拟相互验证的方法,对采动条件下厚煤层底板破坏深度进行综合对比研究。现场实测表明,某矿综放工作面煤层底板岩体破坏深度介于13~16 m之间,采动矿压对底板的影响具有较远距离的"超前"显现和"滞后"延续的特点,(超前、滞后距)表现有由浅及深相应减小的总体特征;数值模拟研究表明,工作面底板下0~16 m为底板破坏影响带,即底板最大破坏深度为16 m,16~36 m岩层受煤层开采影响较小,再往下有接近原岩应力的趋势;综合分析得出该面采动底板变形破坏深度为16 m,研究结果为我国类似条件下煤炭资源安全开采及矿井水害防治提供参考依据。     

大采深厚煤层底板采动破坏深度

针对我国承压水上开采底板突水灾害随开采深度不断增大而逐年增多的趋势,以某矿综放工作面的深部开采实际为背景,根据现场煤层底板钻孔内不同深度传感器应变测试值随工作面的变化规律,确定出煤层底板岩体破坏深度介于18~20 m;以研究区实际地层资料为基础建立工程地质模型,通过反复试算、逐步修正模型边界条件,对煤层底板破坏特征进行分析,弥补了现场实测结果不能反映出煤层回采过程中底板应力场的不足;采用现场应变实测和数值模拟相互结合的方法,确定了大采深厚煤层底板破坏深度为20 m,揭示了矿山压力在采动煤层底板中的传播规律。     

采场底板破坏特征数值模拟

在总结我国煤矿底板破坏深度经验公式的基础上,运用综合考虑煤层埋深、倾角、煤层厚度、工作面长度、底板的损伤破坏程度及地质构造等多因素的修正经验公式,以某矿井工作面开采实际情况为背景,采用UDEC数值模拟对煤层底板采动特征进行分析,揭示煤层开采过程中底板的破坏特征及破坏深度,对比验证底板破坏深度经验公式的准确性。     

煤层底板采动破坏特征研究

根据地应力测量数据，研究了显德汪煤矿9号煤层底板岩体应力分布规律，并进行了三维有限元数值模拟，得到了9号煤层底板最大破坏深度值。研究结果将为煤矿安全生产提供科学依据。     

煤层底板采动破坏特征的研究

根据地应力测量数据 ,研究了显德汪煤矿 9# 煤层底板岩体应力分布规律 ,并进行了三维有限元数值模拟 ,得到了 9# 煤层底板最大破坏深度值。研究结果将为煤矿安全生产提供科学依据。     

采动效应下煤层底板变形破坏数值模拟

通过分析黄陵二矿2煤层地质条件,在获取力学参数的基础上,以203工作面开采为工程背景,利用FLAC~(3D)模拟软件,结合软件本身内嵌的FISH语言操作指控,对黄陵二矿203工作面底板进行数值模拟。结果表明:随着回采工作面的不断推进,回采工作面两端的煤壁处出现应力集中现象,应力集中系数最大达2.16。底板变形随着距离底板深度的增加而逐渐降低,最大变形量达2.1 m;煤层底板最大破坏深度位于回采面两端位置处为21 m,与经验公式对比误差在0.8%~2%之间,且与203瓦斯异常涌出点垂深位置相吻合,说明模拟结果相对真实可靠。     

倾斜煤层底板采动破坏深度计算及破坏特征分析

根据半无限体理论,建立了倾斜煤层走向底板采动破坏深度力学求解模型,计算了倾斜煤层底板采动最大破坏深度。以平煤十矿的开采地质条件为工程背景,基于FLAC~(3D)数值仿真软件,对22300工作面底板采动破坏特征进行数值模拟。研究表明:沿煤层走向方向,底板采动塑性破坏区大致呈1个勺底偏向停采线一侧的"勺状"分布形态,且当推进至工作面"见方"期(回采距离等于工作面斜长)时,底板采动破坏深度首次达到峰值15 m。采用位移传感器法,对底板破坏深度进行现场实测,底板位移监测曲线表明,底板采动最大破坏深度为14~16 m,与理论计算及数值模拟所得结果吻合。     

煤层底板采动应力场及变形破坏特征的数值模拟研究

采用FLAC3D数值模拟软件对煤层底板下不同深度处岩体应力场及位移场分布特征进行模拟,得出了采动过程中煤层底板最大破坏深度及最易破坏位置。研究结果表明,运用数值模拟方法,可以较为全面地揭示采动条件下底板岩体的应力场、变形破坏特征及破坏范围、深度,有利于选择、优化设计方案,同时减少试验时间,提高矿井的经济效益与社会效益。     

采动条件下煤层底板变形破坏特征研究

采用相似材料模拟试验方法,重点研究了煤层底板的应力和变形随工作面开采的变化规律,得出煤层底板应力与变形具有采动差异效应和这种采动差异效应是底板岩层破坏裂隙产生拉剪复合破坏的力学机制的结论;采用理论分析方法,对采动影响条件下煤层底板破坏程度进行了分析,得出煤层底板破坏深度与岩层内摩擦角φ、岩层单向抗压强度σc、最大应力集中系数n和开采深度H之间的关系,在此基础上,提出了降低底板岩层破坏的措施。研究结果可为煤矿的安全开采和矿井水防治提供科学依据。     

深部倾斜煤层采动底板破坏演化特征分析

为研究深部倾斜煤层底板破坏特征及破坏深度,以羊东煤矿8469工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,对煤层采后底板应力分布规律、塑性区发育特征及破坏深度进行了研究。通过数值模拟与理论分析可知:煤层开采后,作用在周围煤岩体上的支承压力产生不同的应力分区。沿煤层走向方向,应力呈对称性变化,形状近似马鞍状,在工作面两端处产生应力集中;沿煤层倾向方向,倾斜剪切力的存在使底板岩体由采动破坏转变成滑移破坏,塑性破坏区和应力变化大致呈勺型分布形态,最大应力集中区出现在工作面下侧。随着工作面向前推进,底板破坏范围相应增大,但推进255m后,破坏深度不再增加。现场实测表明,底板浅部岩层最早受到扰动,且受到的扰动程度最高。扰动范围随最大注水量的减少而增加,在底板下25m范围内的岩层受影响较小。由此可知,该工作面底板破坏深度为25.0～29.2m。     

采高对煤层底板破坏深度的影响

随着埋深增大,原底板破坏深度经验公式对不同采高工作面底板破坏深度的预计误差增大。以赵固二矿为背景,通过有限元数值计算方法对底板破坏规律进行研究、采用矿井对称四极电剖面法对不同采高底板破坏深度进行实测并运用Spass软件对4个底板采动破坏影响因素与底板破坏深度的关系进行多元统计回归分析。研究得出,煤层埋深较大时采高对底板破坏深度的影响明显;随着采高的增大,底板垂直应力减小,围岩竖直位移增大,位移等值线梯度减小,底板破坏深度增大;考虑采高因素的底板破坏深度线性回归公式对煤层开采工作面底板破坏深度的预计准确率高,适用性强。     

煤层底板开采破坏深度研究综述

矿井水害是一种严重制约煤矿安全生产的矿井灾害,随着我国煤炭资源采掘部署的不断纵深发展,采场将面临高地应力,底板下高承压水的开采环境,因矿井水害引起的负面效应也愈发严峻.煤层底板开采破坏深度的准确预测是矿井水害防治的重要环节,从煤层底板破坏的空间分布形态、底板破坏相关理论以及底板破坏深度研究方法3个方面,总结了我国煤层底...     

带压开采煤层底板破坏深度研究

底板破坏深度影响底板注浆改造层位的选择,采取钻孔压水试验、声波测试、钻孔窥视3种实测技术手段,选择桑树坪煤矿下组煤3105工作面进行底板破坏深度综合测试。研究结果表明,钻孔压水试验测试显示底板破坏深度为14.9 m,声波测试显示底板破坏深度为14.7 m,钻孔窥视显示底板破坏深度为15 m,声波测试结果真实合理地反应了工作面回采过程中底板岩层应力、应变变化规律,最终综合评价3105工作面底板破坏深度为15 m,可应用于同一采区其他工作面,为底板注浆加固层位选择提供了技术参数。     

三软煤层综放回采巷道底板变形破坏实测

为了研究郑州矿区采动底板变形破坏情况,对郑州矿区超化煤矿22121(东)综放工作面上下巷道钻场所布置钻孔的应变实测,得出了三软煤层巷道底板采动变形破坏的深度、层位及其受采动煤壁前方应力峰值的宽度和影响的范围,受超前应力集中的影响,下巷的变形破坏深度和程度均大于上巷.研究结果表明,在正常采动情况下厚的软煤和软底对应力和变形的传播具有一定的缓冲作用,主采煤层底板中段灰岩组(L7和L8灰)对应力分布和变形破坏起到了重要控制作用.     

杨村煤矿综采条件下薄煤层底板破坏深度的实测与模拟研究

通过2个监测钻孔8个应变传感器探头组成的现场应变实测系统实测应变增量的变化曲线,研究了兖州煤田杨村煤矿下组煤16上薄煤层底板采动变形破坏的深度及其受采动煤壁前方影响的范围。结果表明：16上煤底板破坏深度介于8.4~10.1 m;而运用FLAC3D进行底板变形破坏数值模拟得出的底板下塑性区破坏深度为9.1 m,与实测结果差别不大。     

地应力对煤层开采底板破坏控制效应实验研究

为了研究地应力对深部煤层开采底板破坏深度的控制效应,论述了地应力随地层埋深不断增加而增大的分布规律,分析了地应力、矿山压力和底板突水的内在关系,通过室内岩石应力、应变和破坏特征实验研究,结合国内现场底板破坏深度统计资料分析,得出了地应力对深部煤层开采底板损伤破坏深度具有明显的控制效应,并提出了深部煤层开采底板破坏深度计算公式。     

近距离上位煤层开采底板破坏规律分析

针对近距离煤层群开采中存在开采中受多重动压影响,煤柱留设、巷道布置随意性强、缺少有效支护方式等问题,以己_16-17-23140运输巷为例,采用理论分析、数值模拟方法,研究了近距离上位煤层开采底板破坏规律,分析得出了侧向支承压力峰值随着与煤壁距离增大快速达到载荷峰值,得出侧向支承压力集度计算公式;计算得出平煤股份四矿己15煤层开采后的底板最大损伤破坏深度为30 m,利用FLAC^3D数值模拟软件模拟分析了上位煤层开采下伏煤岩体应力变化规律,随着垂直距离增加,支撑载荷集中系数慢慢减小。研究对矿井下分层全锚支护具有参考价值。