深井大采高工作面覆岩破坏过程数值模拟研究

以唐口煤矿1305工作面为工程背景,采用RFPA2D数值模拟软件,对埋深1 000 m,采高5.5 m条件下大采高工作面覆岩破坏过程进行了反演,得到了深井大采高条件下上覆岩层运动的主应力、位移矢量变化规律以及声发射特征,为类似工程地质条件下工作面的安全开采和支护设计提供了理论依据。     

大采高工作面覆岩移动规律数值模拟

针对赵固二矿11050工作面采高6 m,工作面回采过程中矿压显现明显的具体情况,采用数值模拟方法,研究了薄基岩大采高工作面的覆岩移动规律。结果表明11050工作面直接顶及老顶初次冒落步距分别为17 m和35 m,老顶周期冒落步距为11~16 m,工作面推进到60 m时,岩层移动角在开切眼处为62°左右。该研究成果为保障11050工作面安全高效生产以及为类似条件下覆岩移动规律研究提供了依据。     

千米深井大采高沿空工作面微震活动规律研究

通过研究深井工作面开采过程中的微震活动规律,得出微震事件分布的时空迁移性和周期性。以唐口煤业有限公司5303大采高工作面为研究对象,得出了工作面超前采动应力分布范围为190m,采空区顶、底板裂隙发育高度分别为75m,60m,该结论为深井开采冲击地压防治提供了重要的理论依据和参考。     

千米深井大采高采场围岩应力分布规律数值分析

煤矿深部开采的应力集中异常突出,以唐口煤矿1305工作面为例,利用FLAC3D有限差分软件对千米深井大采高采场围岩应力分布规律进行数值分析。模拟结果表明:1305工作面回采时,在采空区四周煤体内形成对称的"双肺"状支承压力影响区;随着工作面推进,采场支承压力峰值及采空区上覆岩层破坏高度逐渐增大,工作面见方后,采空区顶板破坏高度与超前支承压力峰值变化趋于稳定,支承压力最大峰值约为72MPa,应力集中系数k为3.0;工作面煤壁前方与采空区两侧煤体内支承压力峰值随工作面推进向深部转移,且支承压力影响范围逐渐增大,压力峰值与工作面煤壁之间的距离基本保持在8~15m范围内。     

千米深井大采高俯采工作面四柱液压支架适应性分析

针对口孜东矿121302工作面使用的四柱支撑掩护式液压支架适应性较差的问题,统计分析了121302工作面的矿压和支架受力特点,基于平面杆系建立了四柱支撑掩护式支架的力学模型,推导出支架极限外载荷大小和分布区间的解析表达式,得出支架外载荷与顶梁合力和底座合力是一一对应关系,支架能够平衡的外载荷必须满足其对应的顶梁合力和底座合力均在其长度范围内,否则,支架将不能保持稳定状态;支架极限外载荷区间不是完全覆盖顶梁长度,依据前后排立柱的最大工作阻力和最大拉力分为5个区域:前排立柱达到最大拉力区、后排立柱达到最大工作阻力区、前排立柱达到最大工作阻力区、后排立柱达到最大拉力区、无承载能力区,其中,无承载能力区的区间取决于支架高度、摩擦因数以及顶梁前端至底座前端的水平距离。通过实例分析了支架前后排立柱不同工作阻力分配比例和摩擦因数对支架适应性的影响,结果表明:支架前后排立柱工作阻力不能相差太大,太大会降低支架的适应性;顶底板松软和较大俯采角度的工作面,支架前后排立柱工作阻力分配比例6∶4时最为合理;通过增大中缸环形面积以提高后柱的受拉能力来提高支架适应性,为了保护导向套和立柱连接件不受损坏,立柱的上腔加装安全阀,并加强后排立柱的连接件强度;摩擦因数取负时,支架极限外载荷区间最小,随支架高度降低,支架极限外载荷区间增大;摩擦因数取非负时,摩擦因数越大,支架前端的承载能力越大,随支架高度降低,支架极限外载荷区间减小。     

高瓦斯多煤层大采高工作面覆岩裂隙演化规律研究

高瓦斯多煤层矿井运用大采高技术以实现矿井高产高效,开采工艺不同导致工作面瓦斯涌出规律的变化。以沁水煤田15#煤层大采高工作面煤层赋存条件和覆岩分布特征为背景开展采动覆岩裂隙演化规律研究,运用UDEC数值模拟大采高工作面在不同推进距离时覆岩裂隙形态发育及位移量,并提出基于示踪原理的实测覆岩裂隙发育规律的验证方法。研究表明:大采高工作面推进至120m时,煤层上覆岩层裂隙极限发育高度为65m,大采高工作面上邻近层8#煤层处于采动卸压范围,示踪气体法现场测试数据验证了数值模拟的准确性。由于大采高工作面覆岩裂隙发育范围扩展至上邻近层8#煤层,所以工作面回采过程中应增加上邻近层瓦斯抽采工艺。     

大采高工作面覆岩移动规律的采厚效应

为了确定大采高工作面覆岩移动规律与采厚的关系,以某矿201工作面为工程背景,采用UDEC数值模拟不同采厚下工作面推进过程中工作面发生初次来压时覆岩垮落特征、塑性区及主应力场分布范围。结果表明:随着工作面采高增加,工作面初次垮落步距增大、覆岩垮落高度增加,塑性区及主应力场分布范围变大,同时为合理开采提供有利依据。     

大采高工作面覆岩移动规律相似模拟研究

为了对厚煤层大采高工作面顶板进行科学管理,文章以左权阜生煤业1102工作面为背景,运用相似模拟试验,对工作面回采期间覆岩移动规律、顶板结构及超前支承压力分布特征进行了研究。研究结果表明:工作面来压期间,顶板覆岩呈现出明显的“斜台阶”结构,顶板垮落高度维持在60~65 m,支承压力峰值距离工作面煤壁约为20 m,并提出回采期间应加强支承压力影响范围的现场管理。     

大采高工作面覆岩支承压力分布规律

为了确保工作面安全高效生产,在山西某矿5310大采高工作面建立完整的应力监测系统。通过现场监测和数值模拟,研究五盘区煤层工作面的压力分布特点,分析大采高工作面覆岩支承压力的分布规律。     

李村煤矿大采高采场覆岩运动规律数值模拟研究

为进一步研究大采高综采采场覆岩运动规律和支承压力分布规律,采用离散元UDEC数值模拟软件,根据李村煤矿1301工作面的实际地质条件建立模型,分析随着推进距离的变化,采场覆岩运动情况及其变化规律、采场围岩支承压力和塑性区的分布规律,为大采高综采工作面的安全回采提供依据。     

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。     

霍尔辛赫3207大采高工作面上覆岩层运移数值模拟分析

为了解决霍尔辛赫煤矿松软破碎顶板厚煤层开采存在的问题,以确保3207大采高工作面的顺利安全回采,基于采煤工作面上覆岩层运移规律,结合霍尔辛赫3207大采高工作面现场实际情况,利用FLAC^3D软件对3207工作面超前支承压力、工作面滞后应力状态及推进速度对煤壁片帮的影响进行了数值模拟分析,得到了3207工作面上覆岩层运移规律。研究结果表明：3207工作面超前支承压力峰值位置距离工作面6～7 m,滞后支承压力峰值位于工作面煤壁后方10～14 m;3207工作面推进速度越慢,煤壁拉应力破坏区和剪应力破坏区就越大,发生片帮的概率增大。     

大采高综采面覆岩结构顶板垮落规律研究

煤层由于其倾斜角度大的特殊结构特征,回采过程中很容易对整体顶板产生严重影响,顶板岩性也随之降低.为加强大采高综采面回采过程顶板控制,以泉店煤矿二1煤层为基础,以相似材料模拟试验为依据,对综采工作面覆岩结构顶板垮落的规律进行探讨研究,对同类型煤层开采的支护形式选型有很好的借鉴意义.     

半岛大采高工作面矿压显现规律研究

某矿3302工作面一侧为采空区,一侧为未采工作面.回采期间,该工作面回采巷道破坏十分严重.以3302工作面为研究对象,通过矿压观测研究了半岛大采高工作面矿压显现规律,掌握了该工作面顶板来压特征、巷道超前支承压力范围及强度、支架活柱下缩规律等,为指导该工作面的后期开采工作提供了详实的实测依据.     

软弱煤层综放工作面合理采高的数值计算研究

通过岩石力学实验分析了古交某矿4号煤综放工作面地质力学条件,确定4号煤层的坚固性系数f=0.5～1.2,属软弱煤层;并结合工程类比法初步确定4号煤为综合放顶煤开采.采用数值计算方法,分析了4号煤综放工作面不同采高时,工作面煤壁、顶煤的屈服破坏情况及工作面煤壁前方煤体垂直应力分布情况.在保证工作面煤壁稳定的情况下,确定4号煤层合理采高3.5m,使该矿做到安全高效生产.     

采高综采工作面回撤通道支护技术

淮南矿业集团潘一矿2141(3)工作面地质条件复杂,传统单一的棚式支护难以保证切眼刷面后的安全使用,且单一的锚网索支护技术在局部地段无法施工.为此,提出了工字钢、锚网索加挑棚联合支护技术.该技术的应用解决了2141(3)工作面回撤通道支护困难问题,确保了液压支架的快速安全回撤.     

大采高综放工作面巷道围岩变形特征研究

为了解决回采工作面巷道支护方式与参数布置等问题,以山西某煤矿为研究对象,采用FLAC数值模拟软件和现场测试的综合性方法,研究了大采高综放工作面巷道围岩变形特征,得出了大采高综放采场围岩位移场的变化规律;结合矿井实际情况,采用矿压监测系统在工作面回风巷布置测点进行工业性试验、实时监测观测数据,掌握了巷道围岩位移的变化状态,指导巷道围岩的支护形式与参数等的确定,具有重要的理论意义。     

大采高工作面煤壁片帮机理数值模拟

以赵固一矿15018工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法对12011工作面的煤壁片帮深度机理进行研究和分析,对在支承压力作用下的煤壁片帮形式进行了压杆理论模型分析,得到了在不同采高和采深下煤壁片帮的变化情况,即随工作面采高和采深的增加煤壁片帮也会相应的增大。通过对在不同采高和采深煤壁的垂直位移、水平位移、煤壁塑性区的模拟,分析了大采高煤壁片帮的诱发机理,对于煤壁片帮较严重的大采高工作面的安全生产和支护设计都有一定的指导意义。