应用数值模拟方法研究煤层覆岩破坏规律

田庄煤矿是设计年产量60万t的国营煤矿。为了煤炭生产的接续,提高工作面煤层的开采上限,该矿与中国矿业大学合作,根据已有资料及邻近矿井资料,用数值模拟方法分析提出了覆岩开采破坏规律,提高了煤层的开采上限。其结果安全可靠,并获得了较好的经济效益。     

煤层开采覆岩破坏数值模拟研究

煤层开采引起的岩层与地表变形移动,可使位于开采范围内的地表水渗入井下,威胁煤矿生产安全。因此,研究覆岩破坏规律,特别是导水裂缝带的高度就显得极为重要。快速拉格朗日分析法是一种新的数值分析方法,尝试将其应用于综采放顶煤条件下冒落带和裂隙带高度的预测,基于山西省某煤矿一工作面进行模拟,并将数值模拟结果与经验公式计算数值以及实测数值进行对比分析,论证了FLAC数值模拟程序在预测煤层开采覆岩破坏状况中应用的可行性。     

煤层开采覆岩破坏与地表变形规律的数值模拟

基于研究矿区煤层覆岩的地质条件,结合数值模拟方法,研究了厚松散层薄基岩条件下不同采宽采厚开采的覆岩破坏与地表移动变形规律,得到了覆岩导水裂隙带高度随放采比及采厚增大而增大的结论,提出了该采区防水防砂技术,控制采高,加强顶板管理,为煤层的安全开采提供依据,为提高煤炭资源的开采率做出科学的分析和建议。     

覆岩弯曲带动态沉陷规律的相似材料模型研究

分析了采煤过程中覆岩变化规律的研究现状,以相似材料模拟实验为基础,采用工业测量系统观测并对数据进行坐标转换、匹配、模型改正等处理,得到覆岩弯曲带的动态下沉曲线和水平移动曲线,并进行非线性回归分析,得出概率积分法预计参数以及回归拟合出弯曲带动态下沉和动态水平移动随时间变化的函数关系.     

新近系煤层开采沉陷与覆岩移动规律研究

新近系煤层开采沉陷及覆岩移动规律国内研究较少,依兰第三煤矿开采新近系近距离煤层群、顶底板岩性偏软、采深较大,为研究该条件下地表沉陷及覆岩破坏规律,首先通过钻探进一步查明地层构成,并对岩芯进行物理力学试验,计算得出覆岩综合评价系数P,求得地表沉陷预计参数;其次采用相似材料模拟试验,模拟研究了多煤层开采过程中的覆岩破坏与地表移动变形特征。     

条带开采覆岩破坏高度发育规律研究

综合运用理论计算、FLAC2D数值模拟等方法,对虎龙沟煤矿8#煤层条带开采覆岩破坏高度发育规律进行了研究。分析了开挖条带数和采留比对条带开采覆岩破坏高度的影响,在此基础上对5#煤层上行开采可行性进行判定。     

采空区下伏煤层开采覆岩破坏规律研究

基于山西阳泉五矿8#煤层的实际资料,对采空区下伏煤层开采覆岩破坏进行了研究,对覆岩破坏高度进行了计算,对主要影响8#煤层开采的K7砂岩进行了涌水量预测,同时进行了覆岩数值模拟,并对结果从采场上覆岩层移动规律、采场上覆岩层应力变化特征方面进行了分析,验证了计算结果的正确性。     

袁大滩煤矿覆岩破坏规律及顶板水害防治对策

陕北侏罗纪煤田普遍受到顶板水害威胁,开展覆岩破坏规律研究对矿井安全生产尤为重要。以袁大滩煤矿为例,通过地面钻孔冲洗液漏失量观测、压水试验等现场实测,结合数值模拟、相似材料模拟等手段,对矿井2号煤层11201首采工作面进行覆岩“两带”发育高度分析研究。结果表明:综合各方法结果,最终确定袁大滩煤矿2号煤层11201首采工作面顶板导水断裂带发育高度约为104.36~110.37 m,按照采高3.2 m计算,裂采比约为32.61~34.49倍,通过顶板水害分析评价,认为2号煤层开采不直接受上覆白垩系洛河组、第四系含水层和地表水的影响,未来顶板防治水工作,应主要对覆岩导水断裂带发育范围内的侏罗系延安组和直罗组含水层水进行疏干。     

大倾角煤层覆岩破坏规律相似材料模拟研究

针对某矿2317工作面地质条件,结合相似材料模拟基本理论,对大倾角煤层顶板破裂过程与覆岩破裂结构进行观测,并对直接顶、基本顶的破坏规律,大倾角煤层覆岩空间结构演化进行了研究,结果表明:随着工作面推进,工作面上位岩层在一定范围内裂断与分离,形成高位岩层的传递力结构;沿工作面倾斜方向中、上部区域内"三带"特征明显,且层位较高,而下部区域的顶板岩层形成的层位较低或不明显。     

厚松散含水层下特厚煤层综放开采覆岩破坏特征研究

根据淮北某矿的地质条件,采用相似模拟、数值模拟、经验公式计算以及现场实测4种方法对厚松散含水层下特厚煤层综放开采时覆岩破坏特征进行了研究,分别得出了覆岩冒落带、裂隙带的发育高度。通过比较发现,相似模拟和数值模拟的结果与现场实测的结果比较接近,但经验公式计算得出的裂隙带高度较小。最终确定厚松散含水层下特厚煤层综放开采冒落带高度为13.5 m,裂隙带高度为68 m,为矿区防塌煤岩柱的留设提供了依据。     

龙马煤矿珠子河下开采可行性分析

通过分析龙马煤矿的水文地质条件和煤层顶板覆岩结构类型,采用简易水文观测法和经验公式法确定了龙马煤矿主采煤层覆岩的破坏高度,确定了主采煤层的开采上限,分析了采空区积水对珠子河下采煤的影响,在此基础上论证了珠子河下采煤可行性。     

岩浆岩下轻放工作面旋转开采技术

轻放支架综采放顶煤旋转开采技术在石台煤矿岩浆岩侵蚀且较薄厚煤层2318轻放工作面成功运用,取得了较好的经济效益,对同类条件下轻放旋转工作面的开采具有指导意义。     

基岩裸露山区倾斜煤层开采地表沉陷规律研究

为掌握松藻煤矿采动地表移动变形规律及开采沉陷参数,该矿在2316工作面上方建立了地表移动观测站。通过系统分析观测站实测资料,研究得到了基岩裸露山区倾斜煤层开采地表移动变形规律及特点,并求取了相应的动态地表移动参数、岩移角参数,以及概率积分法地表沉陷预计参数,为松藻煤矿适中街区建筑群下采煤的实施提供了科学依据。     

上层煤回采后重复开采下层煤时地表岩层移动参数分析

经对东曲矿14402工作面岩层移动观测站的观测、分析,总结了上层煤回采后重复开采下层煤时地表岩层的移动规律和实践经验,能为今后煤矿村庄保护煤柱的留设提供了宝贵的基础数据.     

多伦协鑫煤矿1702~(-1)工作面水体下综放开采安全煤岩柱的留设研究

为了实现多伦协鑫煤矿1702-1工作面变综采为综放开采,进一步提高煤炭资源的开采效率,在水文地质补勘、岩土工程试验、覆岩结构分析、"两带"高度实测、相似模拟和数值模拟试验的基础上,讨论了缩小工作面上部安全煤岩柱厚度的可行性。综合分析认为,该工作面可以实现变防水安全煤岩柱为防砂(塌)安全煤岩柱,从而为采煤方法的优化奠定了基础。     

煤矿区土地复垦中土地损毁预测方法研究

煤矿区土地损毁预测对于矿区土地复垦具有重要意义,而损毁预测方法的选取对矿区土地复垦可行性分析的准确性和客观性至关重要,进而影响土地复垦的决策工作。以山西省富康源煤矿、贵州省郭家地煤矿为例,对概率积分法和导水裂隙带最大高度与移动角组合判别法这2种煤矿区土地复垦损毁预测方法进行了研究,并对它们的适用性和优缺点进行了对比分析。结果表明,概率积分法理论体系完善,适用于我国北方和中部大部分平原、丘陵以及部分山地区域;导水裂隙带最大高度与移动角组合判别法容易操作,适用于我国南方如云南和贵州等中高山地区。该研究将为提高我国煤矿区土地复垦损毁预测工作的开展提供更好的科学依据与决策参考。     

充填法开采充填支架与围岩关系研究

通过建立力学简化模型,分析了充填法采煤方式下充填支架与围岩的关系。研究发现:充填采煤方式下,由于充填体起到支撑直接顶和基本顶的作用,直接顶的初次垮落步距增大,采场周期来压现象不明显,对地表的破坏程度降低。同时,通过对直接顶载荷的估算,为充填支架的设计和应用提供了依据。     

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。     

下沟煤矿泾河及砂砾岩含水层下综放开采分析

为解决下沟煤矿泾河区域地表泾河和巨厚白垩系砂砾岩含水层双重水体威胁下安全采煤的问题,通过采用统计分析、经验类比的方法,研究了泾河区域覆岩结构特征、覆岩破坏高度及防水安全煤岩柱留设宽度。研究结果表明:下沟煤矿覆岩类型为中硬偏软弱类型,泾河区域选择16倍的裂高采高比预计导水裂缝带的高度,保护层厚度按3倍综放开采高度选取是适宜的。得出防水安全煤岩柱厚度按照19倍采高进行留设,大部分区域能够满足留设防水安全煤岩柱的条件,通过设计合理的开采高度,可以满足泾河区域水体下综放开采。     

Fully Mechanized Top Coal Caving Mining Analysis in Xiagou Mine Under Jinghe River and Qravei Aquifer

为解决下沟煤矿泾河区域地表泾河和巨厚白垩系砂砾岩含水层双重水体威胁下安全采煤的问题,通过采用统计分析、经验类比的方法,研究了泾河区域覆岩结构特征、覆岩破坏高度及防水安全煤岩柱留设宽度。研究结果表明：下沟煤矿覆岩类型为中硬偏软弱类型,泾河区域选择16倍的裂高采高比预计导水裂缝带的高度,保护层厚度按3倍综放开采高度选取是适宜的。得出防水安全煤岩柱厚度按照19倍采高进行留设,大部分区域能够满足留设防水安全煤岩柱的条件,通过设计合理的开采高度,可以满足泾河区域水体下综放开采。