煤柱群下重复开采覆岩与地表沉陷数值模拟实验

为研究煤柱群下重复开采覆岩与地表移动变形规律并揭示其形成机理,以某矿8104工作面地质采矿条件为工程背景,采用有限差分程序FLAC3D建立了其三维地质采矿模型,分别开展了2种情况下(采用刀柱式采煤方法仅开采上层煤和在煤柱群下进行重复开采)覆岩与地表沉陷数值模拟实验。结果表明:仅开采侏罗纪煤层时,覆岩与地表不会发生明显沉陷;在煤柱群下重复开采时,覆岩破坏形成"四带"发育特征,即由下往上依次为垮落带、断裂带、弯曲带和切冒带;研究区地表下沉系数小、下沉盆地范围较大以及地表沉陷容易形成非连续移动变形。     

刀柱采空区上行开采应力分布规律数值模拟

针对大同矿区刀柱采空区安全上行开采问题,运用UDEC数值模拟软件研究了刀柱采空区形成时和上行长壁开采过程中采场应力分布特征以及刀柱煤柱的塑性区分布规律。研究表明:下煤层刀柱开采引起刀柱煤柱应力集中;上行开采引起刀柱煤柱应力分布的进一步演化,根据各刀柱煤柱受采动应力的影响将其分为应力降低区、应力升高区和应力稳定区;主关键层初次破断时,超前位于上行工作面下方的刀柱煤柱应力峰值及塑性区分布范围达到最大。晋华宫矿刀柱采空区上行开采底板位移观测情况验证了研究成果的可靠性。     

残留煤柱破坏特征及其对下部煤层开采影响

应用Wilson煤柱设计理论公式和三向应力状态下的极限平衡条件,以王封煤矿为实例,分析了刀柱采煤法开采后留设煤柱的弹塑性变形区,计算了煤柱承受的极限载荷,得出该矿8号煤层刀柱采煤法留设的煤柱实际承受的荷载小于其所能承受的极限荷载,煤柱处于稳定状态,上覆岩层在煤柱上产生应力集中现象,对下部煤层开采造成较大的困难。     

近距离煤层群上行开采技术

中新上深涧煤业有限责任公司3#、11#煤层采用刀柱式回采且已基本采完,由于3#、9#、11#煤层层间距较小,给刀柱采空区上方9#煤层的综采造成了极大的困难。结合关键层理论,从刀柱采空区及上部煤层覆岩状况岩层结构的本质入手,进行了上行开采的可行性分析。采用数值计算软件FLAC3D3.0模拟并分析了近距离煤层群下9#煤层回采过程中所引起的围岩压力变化及围岩塑性区发展发育情况及11#煤层煤柱的稳定性,结果表明9#煤层可以安全进行回采,并提出了安全技术措施。     

开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响规律研究

为了研究上下煤层开采顺序对复合残采区层间煤岩层矿压显现影响的规律，以西山煤电白家庄煤矿上下部煤层分别采用刀柱法和长壁垮落法开采后形成的复合残采区为研究对象，综合运用现场调研、理论分析和数值模拟等研究方法，分析了上下煤层不同开采顺序对中部遗留煤层及其围岩应力分布、移动变形和破坏特征的影响。研究结果表明：相较于“先下后上”的开采顺序，采用“先上后下”开采顺序时，上下部煤层开采完毕后中部遗留煤层及其围岩的应力集中程度更低，双重采动所造成的应力影响范围更小|采用“先上后下”开采顺序时，复合残采区层间煤岩层移动变形量较“先下后上”开采顺序时小|采用“先上后下”开采顺序时，上部煤层遗留刀柱煤柱下方岩体未受到塑性破坏，即该区中部煤层整体稳定性较好。研究可为同类型赋存条件的复合残采区中部遗留煤层安全开采提供理论基础。     

特厚煤层重复开采覆岩与地表移动变形规律研究

为研究大同矿区特厚煤层重复开采覆岩与地表沉陷问题,以塔山煤矿8103和8104工作面的地质采矿条件为工程背景,沿倾向主断面建立了二维相似材料模型。反演分析了仅开采上覆侏罗系煤层时覆岩沉陷规律、两煤层重复开采时覆岩沉陷规律、离层发育规律、煤柱群垮塌规律以及地表塌陷规律,揭示了该地质采矿条件下覆岩与地表沉陷机理。研究结果表明：采用刀柱式采煤法开采侏罗系煤层,上覆岩层未发生显著的破坏和变形;在特厚煤层重复采动影响下,覆岩以一定的角度向上垮落和裂隙发育,当侏罗系煤层采空区受到下组煤开采扰动时,采空区中煤柱群受扰损伤,支撑能力降低,导致其上覆岩层沉陷加剧,在弯曲下沉带上方形成新的导水裂缝带,覆岩沉陷呈现“四带”发育特征。结合实测数据,分析了工作面沿倾向方向地表移动变形规律,基于Origin 8.0平台和概率积分法进行了二次开发,对倾向观测线上山方向实测下沉数据进行了拟合求参,获取了部分概率积分预测参数。研究结果可对大同矿区开采沉陷治理工程提供参考。     

柱式采空区煤柱稳定性分析与蹬空开采可行性研究

甘庄煤矿7#、11#煤层采用刀柱式开采,故8#煤层属于蹬空开采,需对其可行性进行研究。在分析该矿煤层赋存条件的基础上,利用多种理论方法对8#煤层蹬空开采的可行性做了初步判定;重点对下伏11#煤层采空区留设的刀柱、护巷煤柱的载荷与强度进行了理论计算和数值模拟研究;结合上覆7#煤层采动引起的底板破坏对8#煤开采造成的影响,对8#煤层实施蹬空开采的可行性作进一步论证。分析结果表明,对8#煤层实施综合机械化蹬空开采是可行的。     

特厚煤层重复开采覆岩与地表移动变形规律研究

为研究大同矿区特厚煤层重复开采覆岩与地表沉陷问题,以塔山煤矿8103和8104工作面的地质采矿条件为工程背景,沿倾向主断面建立了二维相似材料模型。反演分析了仅开采上覆侏罗系煤层时覆岩沉陷规律、两煤层重复开采时覆岩沉陷规律、离层发育规律、煤柱群垮塌规律以及地表塌陷规律,揭示了该地质采矿条件下覆岩与地表沉陷机理。研究结果表明:采用刀柱式采煤法开采侏罗系煤层,上覆岩层未发生显著的破坏和变形;在特厚煤层重复采动影响下,覆岩以一定的角度向上垮落和裂隙发育,当侏罗系煤层采空区受到下组煤开采扰动时,采空区中煤柱群受扰损伤,支撑能力降低,导致其上覆岩层沉陷加剧,在弯曲下沉带上方形成新的导水裂缝带,覆岩沉陷呈现“四带”发育特征。结合实测数据,分析了工作面沿倾向方向地表移动变形规律,基于Origin 8.0平台和概率积分法进行了二次开发,对倾向观测线上山方向实测下沉数据进行了拟合求参,获取了部分概率积分预测参数。研究结果可对大同矿区开采沉陷治理工程提供参考。     

甘庄煤矿近距离煤层上行蹬空开采技术应用

随着煤炭资源的大规模开采,实行近距离煤层残采区上行开采,能够解放大量优质煤炭资源.针对甘庄煤矿近距离煤层刀柱式开采上行蹬空开采安全性问题,采用岩石力学试验及数值模拟方法,对不同工作面长度上行开采所引起的采动覆岩及层间岩层应力变化进行了预测分析,并综合评价了甘庄煤矿上行开采可行性.研究成果不仅可以为煤矿上行蹬空安全开采提...     

上行开采房柱式采空区煤柱稳定性及顶板运动规律研究

采用理论计算分析和数值模拟方法,探讨了大同某矿整合后煤层群上行开采中3#煤层房柱式开采采空区残留煤柱稳定性及其顶板的运动规律。通过探讨分析可知:在现有房柱式开采布置参数下,采空区残留煤柱能够保持较长时间的稳定性,由于3#煤层的开采其顶板运动尚未破坏上覆2#煤层的整体稳定性,对处于坚硬顶底板的2#煤层起到了卸压作用,有利于其开采。