霍洛湾煤矿顶板覆岩破坏规律研究

在详细分析霍洛湾煤矿水文地质条件的基础上,根据不同上覆岩层的岩石力学性质参数建立数值模型,运用岩石破裂全过程分析软件RFPA2D,对霍洛湾煤矿22101工作面回采过程中顶板覆岩的破坏过程进行数值模拟研究,得到了煤层顶板由变形到破坏的全过程及其破坏的规律。     

孤岛煤柱工作面顶板来压数值模拟研究

以王庄煤矿43M2工作面作为研究对象,运用UDEC软件进行煤柱工作面顶板冒落模拟,确定工作面周期来压步距;通过理论分析确定顶板破断形式;采用FLAC3D软件建模分析采动应力分布规律,确定采动压力影响范围,为煤柱工作面的回收奠定理论基础。     

坚硬复合顶板煤层开采RFPA2D数值模拟

根据大安山矿地质构造条件、围岩特征和煤层赋存特点,通过RFPA2D数值模拟的方法,对坚硬复合顶板煤层开采进行了研究。实现了对顶板移动规律、初次来压步距、周期来压步距和矿压显现规律的定量描述。为确定合理的工作面顶板管理、支护参数确定和预报回采时顶板危险的地点和程度提供依据。     

顶板崩落变形破坏过程的数值分析

采用数值方法建立三维计算模型,分11个步骤对采场开挖的全过程进行数值模拟,得到开挖后空区围岩的水平位移、竖向位移和塑性区分布情况,进而分析矿区顶板自然崩落规律的变形破坏情况。由于采场的开挖,导致岩体内部应力释放,围岩位移指向空区内部,水平位移最大处出现在采场采矿区的两侧边帮处,位移方向均指向采空区内部。随着开挖宽度的扩大,竖向位移呈圆弧曲线形式由采场顶板向岩体内部不断扩张。开挖过程中,空区顶板首先由剪切破坏导致岩体破裂下落,出现采场顶板冒落现象,采场采空区的顶板中央上部岩体随着顶板冒落不断往下变形,出现一定高度破坏区域的岩体。当采场开挖面积进一步扩大时,采场顶板上方的岩块将无法维持稳定状态,出现持续崩落现象。     

坚硬顶板断裂过程的数值模拟

本文给出了采用数值模拟方法研究开采过程中坚硬顶板断裂过程的原理，并对大安山矿７０２工作面的老顶来压规律及顶板垮落、断裂破坏过程进行了数值模拟研究，模拟结果为该矿的顶板管理提供了科学依据     

坚硬顶板断裂过程的数值模拟

本文给出了采用数值模拟方法研究开采过程中坚硬顶板断裂过程的原理，并对大安山矿７０２工作面的老顶来压规律及顶板垮落，断裂破坏过程进行了数值模拟研究，模拟结果为该矿的顶板管理提供了科学依据。     

顶板大面积来压破坏机理的研究

根据煤矿生产实践中发生的顶板大面积来压现象，利用能量理论和流体力学理论阐明了顶板大面积来压的破二机理，按照建立的流体力学模型，导出了顶板大面积来压时，在顺槽中形成暴风的流速的理论公式，以及处于暴风中的物体所采作用力的理论公式。     

坚硬顶板工作面覆岩运动规律数值模拟

采用3DEC数值模拟软件,研究了坚硬顶板工作面覆岩运动规律。研究结果表明,坚硬顶板条件下工作面初次来压步距和周期来压步距及来压强度大于普通工作面;工作面第一层细粒砂岩初次来压步距为70 m,周期来压步距约为40 m;第二层石英砂岩初次来压步距为40 m,周期来压步距约为20 m。     

底板变形破坏规律的数值模拟研究

采用大型有限元数值模拟软件ANSYS，对由工作面开采引起的底板变形破坏规律进行了数值模拟，对工作面推进方向和倾斜方向的水平应力、垂直应力、剪应力分布以及水平位移和垂直位移变化情况等进行了系统分析，得出了一系列有价值的结论。     

碎柱破坏过程及其声发射规律的数值模拟

运用一个岩石破裂过程分析ＲＦＰＡ＾２Ｄ系统,对矿柱的破坏过程进行了数值模拟研究,矿柱被看成是非均匀脆性岩石材料。模拟结果再现了矿柱从变形到破坏的全过程及其声发射规律。结果表明,劈裂是矿柱破坏的主要形式,并首先在矿柱表面出现,然后再形成由表及里的破裂扩展直至矿柱最后产生剪切破坏。     

膏体充填工作面顶板及地表沉陷过程数值模拟

为了掌握膏体充填工作面上覆岩层的移动规律及地表沉陷情况,对比与垮落法的不同,基于充填采矿对未来煤矿开采的重要性,文章以某矿村庄下膏体充填开采研究为背景,采用FLAC软件进行数值模拟.模拟分步开挖、分步充填、膏体强度逐步增强的开采、充填过程,与实际作业过程一致.得出了开采过程中工作面顶板与地表的动态下沉和沉陷控制效果曲线图,并与垮落法对比,总结出充填工作面顶板和地表的沉陷规律.研究结果表明:膏体充填工作面最大下沉系数仅为0.11,膏体充填能有效控制上覆岩层移动,显著降低地表沉陷;充填早期顶板下沉量占最终下沉量的大部分,缩短顶板暴露时间及膏体凝固时间、加强膏体凝固前的顶板支护、提高充填作业质量是控制地表下沉的关键.     

顶板厚度对巷道稳定性影响的数值模拟

以漳村煤矿23采区西下山进风巷道为研究背景,分析了顶板厚度对巷道稳定性的影响因素,并采用FLAC3D数值模拟方法,研究对比不同顶板厚度条件下巷道底鼓量、顶板下沉量、两帮移近量等围岩的破坏情况,发现顶板厚度与巷道变形成正比例关系,与巷道稳定性成反比例关系。同时对比了直接顶和老顶在影响巷道稳定性方面的差别,发现较之老顶,直接顶在影响巷道变形方面更为重要。     

液压支架支护强度的数值模拟研究

合理确定液压支架支护强度,始终是影响煤矿安全生产及发展的重要因素之一。将理论研究与数值模拟相结合,以支架-围岩的相互作用为依据,分别通过经验估算法与FLAC3D数值模拟法对支架工作阻力进行研究,并结合现场实例验证方法的可行性。     

超大规模采场破顶窿形线优化及稳定性模拟研究

选取椭圆线、抛物线、圆形线、直线4种不同曲线为模型, 对破顶层爆破窿形线进行了优化研究, 利用FLAC^3D数值模拟软件对4种顶板窿形线下的采场围岩变形特征、塑性区分布及周边应力情况进行了模拟, 同时对比分析了采场有无侧向抗力对模拟结果的影响。结果表明, 周边单元应力与曲线斜率具有较高相关性, 曲率越大, 应力越大; 采场顶板窿形线形状对采场围岩变形特征及围岩塑性区的分布影响较大, 圆形线为最优爆破窿形线, 直线形最差; 采场顶板在有侧向抗力时的稳定性比无侧向抗力时好, 且两种条件下的最优顶板窿形皆为圆形。     

双含水层长壁开采顶板透水的数值模拟

为了研究煤矿顶板透水机理,揭示顶板透水规律,以便为矿井开采、防治水技术措施提供设计依据,根据黄陵矿区长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破裂过程分析软件RFPA2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、裂隙带发育、冒落情况进行了数值模拟,模拟过程中的透水量和实际检测到的透水量相吻合。     

大断面全煤巷道层状顶板离层变形模拟研究

为研究层状顶板在巷道开挖后的离层变形特征,确定顶板离层的准确位置,根据非线性接触理论,针对大宁煤矿大断面全煤巷道层状顶板结构特征,层间接触面采用状态非线性模拟的方法,构建了有限元计算模型,并运用ANSYS计算软件进行了数值模拟．模拟结果表明,大宁煤矿大断面全煤巷道在开挖后离层出现在顶板0．4,1．4,1．8和2．6m深度位置,该计算结果基本与现场观测结果相符．研究结果表明,该计算方法对分析层状顶板变形、离层问题可行,对巷道围岩稳定性评价及支护设计有一定的参考价值．     

空区顶板安全厚度和临界跨度确定的数值模拟

为了确定空区上方顶板厚度和临界跨度之间的关系,本文以某露天铁矿采空区群为工程实例,通过现场取样测定的岩石力学参数为基础获得顶板岩体力学参数,采用K.B.鲁别涅依他公式法、厚跨比法、结构力学梁理论、平板梁理论法对其进行计算。同时,作者利用RFPA数值模拟方法对空区顶板的损伤及垮塌过程进行数值模拟,计算空区顶板发生初始损伤和失稳垮塌时顶板安全厚度与临界跨度之间的关系。K.B.鲁别涅依他公式法所得结果与RFPA计算的顶板发生初始损伤时的数值结果最为接近,两者的比值可认为是从数值模拟获得的安全系数。由此可见,由K.B.鲁别涅依他公式法计算的顶板临界厚度保留了很大的安全系数,基于RFPA的数值模拟可以计算该安全系数,具有更为广泛的适用性。     

复合顶板煤巷变形破坏机理及支护对策

通过顶板组分测试、岩层稳定性力学分析、复合顶板变形破坏过程分析和现场监测等手段,对复合顶板煤巷的破坏机理进行系统研究,提出适合该类巷道的合理支护方式。研究结果表明:煤巷两顶角为剪切应力集中区,应及时加强支护,使顶板锚固层三铰拱有足够的法向锚固力,从而抑制岩层发生剪切滑移;顶板两顶角锚杆、锚索分别向两帮倾斜20°,可有效控制复合顶板煤巷的破坏。     

不同老顶条件下直接顶硬度对工作面超前支承压力的影响

超前支承压力的分布规律对煤矿开采过程中冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害有很大影响。应用UDEC2D4.0离散元数值模拟软件,研究了不同顶板条件下采煤工作面超前支承压力的分布规律。随着直接顶硬度的增大,支承压力的应力集中系数和影响范围不断增大,且支承压力峰值逐渐向采煤工作面方向靠近。老顶坚硬工作面支承压力的应力集中系数、峰值与工作面煤壁的距离以及影响范围均大于老顶软弱的工作面。研究成果可为煤矿生产中采煤工作面支护参数的选取提供参考。     

采区顶板涌水量数值模拟及预测评价

潘三矿西一采区上部8煤开采工作面多次发生顶板含水层突水现象,为确保西一采区上部8煤剩余工作面的安全生产,在分析该研究区水文地质及地质构造条件的基础上,采用Visual Modflow软件建立了该研究区地下水数值模拟模型,并应用该模型预测了潘三矿西一采区上部8煤4个工作面在自然开采状态下的矿井涌水量,为其在开采过程中采取适当的疏排水方案提供依据。