“三软”煤层开采围岩应力分布特征数值模拟研究

为全面了解"三软"煤层开采后围岩应力分布规律,运用FLAC3D数值模拟软件,以某矿超长"三软"炮采工作面的实际工程地质情况为依据,分析了工作面回采时走向和倾向的应力分布特征。数值模拟结果表明:沿工作面走向的前后支承压力的分布情况基本一致,其影响范围基本相同;而侧向支承压力的最大值为该矿区原岩应力的1.2~1.8倍。     

深井跨采巷道围岩应力分布及变形规律模拟研究

基于煤矿跨采过程中存在的工作面矿压显现加剧、巷道围岩难于控制等现实问题,结合具体工程条件,应用FLAC数值模拟软件对上方工作面开采过程中的巷道围岩应力分布特点及围岩变形移动规律进行了模拟研究,得出了工作面前方移动支承压力在底板的传播引起底板岩层处于应力升高区,位于该区内的底板巷道,随着工作面的推进,巷道依次处于原岩应力区、应力升高区、卸压区和卸压稳定区,且在工作面距离跨采巷道前后50 m范围内,应力集中程度较强。在跨采期间,巷道的主要变形发生在工作面跨巷道的时间段,2帮应力集中程度强于顶底板,并引起巷道一定程度的变形。     

巷道围岩动载失稳数值分析

针对应力波扰动对巷道破坏的影响,采用非连续离散元软件3DEC对应力波扰动作用下巷道围岩破坏形态受巷道埋深H、扰动应力波强度Pmax显著相关因素的影响进行了有效的数值模拟,得到了不同情况下巷道围岩破坏的形态及区域范围等特征,以及围岩响应速率、响应变形及相应能谱分析。结果表明,应力波扰动导致巷道轮廓面附近区域出现裂隙延伸及贯通继而形成宏观裂纹,并最终导致层状岩体破断垮落。     

跨采巷道围岩应力分布特征数值模拟研究

我国近距离煤层和厚煤层群赋存所占比重较大,造成很多大巷布置在煤层底板岩石或围岩较稳定的下部中厚煤层中,形成了许多不同类型的近距离跨采巷道。在上方回采工作面影响下,巷道围岩弱面进一步发育,微裂隙进一步扩张,使得围岩的强度和稳定性进一步降低。针对受上方工作面回采影响的锚网索喷+U型钢支护巷道变形比较严重的问题,通过FLAC3D数值模拟软件对该巷道围岩的应力分布特征进行了研究。结果表明,工作面推进至距巷道中线0 m时,顶板和底板应力集中区范围最大,峰值应力为30 MPa。为维护其稳定,应提前对该巷道进行加强支护。     

深井大断层工作面围岩应力数值模拟

运用FLAC3D数值模拟软件对首采区应力进行了数值模拟,巷道两帮应力集中程度较高,高于垂直应力;巷道底部岩层交界面及两侧边缘位置应力集中程度特别高,顶板两侧肩角应力集中程度明显,容易切顶冒落;巷道顶、底板5 m左右水平应力高度集中。分析得到顶板岩层的运移规律:当工作面沿断层边缘或者朝向断层方向开采,临近断层侧超前支撑压力与原岩构造应力叠加强烈,矿压显现将明显增加。     

动压影响下巷道围岩应力及变形规律数值模拟研究

采用地质力学原位快速测试系统,实测巷道围岩地层结构与地质力学参数.并以此数据为基础,建立三维数值模型分析结果表明:5103回风巷在本巷道掘进及本工作面顶回风巷掘进时围岩应力和变形均有所增加,但影响不明显;相邻8101工作面回采导致5103回风巷煤柱垂直应力集中,侧向支承压力升高,对巷道变形及应力影响较大.     

倾斜煤层动压巷道围岩应力分布规律的数值分析

针对倾斜煤层巷道围岩应力分布规律问题,建立了不同岩层倾角的数值计算模型,计算分析了倾斜煤层在动压作用下的围岩应力变化过程。通过对计算结果的分析,得知在岩层倾角为30°~40°时,围岩集中应力区域向两帮顶角区域转移;50°~60°时,向下帮底角区域转移;70°~80°时,转移至下帮顶角区域;同时由40°开始,围岩开始显现较强的不对称性,并随岩层倾角的增大快速增大。在动压作用下,围岩不同位置处的应力随动压的增大近似同比例增大;当岩层倾角在10°~50°时,应力提高率处于0.5~2.3;50°~80°时,基本处于0.5左右。针对围岩应力分布的不对称系数分析得知,岩层倾角越大,不对称系数越大;在岩层倾角为30°~80°时,不对称系数在动压作用下基本保持不变,说明在动压作用下围岩应力会持续处于不对称状态。     

不同梯形巷道围岩应力特征及变形规律的数值模拟研究

为了探究不同梯形巷道围岩应力特征及变形规律,以控制变量法为基础,以FLAC~(3D)数值模拟为技术手段,对等腰梯形巷道和直角梯形巷道周边的水平应力、垂直应力和最大主应力展开了研究。研究结果表明:等腰梯形巷道随着梯形巷道顶底宽比例的增加,水平应力逐渐向底板转移,巷道底板两侧边角处为应力集中区域;直角梯形巷道随着顶板与侧帮(低帮)角度的增加,巷道周边的应力呈非对称分布,巷道周边的水平应力逐渐向直角梯形巷道高帮一侧转移,且巷道顶板靠近高帮一侧为应力集中区域。对比发现,无论采用等腰梯形巷道还是直角梯形巷道,巷道围岩稳定性的主控应力为垂直应力。     

某掘进巷道过断层的应力演化规律及预防措施

采用FLAC^3D数值模拟的方法,研究某矿2-216工作面掘进通过断层期间应力分布特征,并提出相关的解压减危措施。结果表明,当掘进工作面迎头至断层40 m时,断层附近开始形成应力集中现象,并随着距离断层越近,应力集中现象越明显。针对此结果,基于钻孔预卸压的方法提出应对方案,取得了良好的卸压防冲效果。     

不规则孤岛工作面应力演化数值模拟

不规则孤岛工作面是在井田边界、工作面接续不合理等因素的共同影响下产生的,针对受邻近采空区支承压力以及构造应力作用,不规则孤岛工作面回采期间动压显现异常且频繁问题,以某矿203孤岛工作面为工程背景,采用FLAC^3D数值模拟软件对203工作面回采期间垂直应力分布及演化以及工作面拐角煤柱前后方采动应力变化规律进行探究,分析了在开采扰动作用下,工作面“拐角煤柱处”区域应力场以及位移场的动态演化特征。结果表明,相较于规则工作面,不规则工作面回采至“拐角煤柱”处,垂直应力存在阶梯式跃升趋势,应力跃升值为8.62 MPa,垂直应力峰值最易出现在工作面“一次见方”以及“二次见方”阶段,所得结论可为不规则孤岛工作面回采期间冲击地压针对性防治提供参考。     

半圆拱形巷道围岩应力分布规律的研究

运用数值分析软件和有限元法的基本原理,对半圆拱形巷道在不同的侧压系数条件下的围岩应力状态进行数值模拟和分析,总结了半圆拱形巷道围岩应力的一些分布规律,巷道周边环向应力随原岩侧压系数变化的线性关系,确定了环向拉应力产生时侧压系数的关键值.     

深部开采围岩应力及变形数值模拟研究

随着矿山开采向深部转移,出现的地压问题也日益增多,主要表现为冒顶、片帮及岩爆等。针对出现的这类问题,特别是深埋矿体开采过程中的应力变形,利用FLAC^3D程序对实际开采过程进行了模拟,对其应力场及位移场进行分析。模拟结果表明巷道两帮水平变形主要是由垂直应力作用造成的侧向膨胀,而巷道顶底板的垂直变形则主要是水平应力在垂直方向造成的挤压变形。研究结果为巷道支护方案提供了依据.     

上行开采厚硬层间岩层移动变形数值模拟分析

煤矿采用上行开采方式时,层间岩层移动变形规律是决定上行开采可行性的关键因素。以同家梁煤矿为工程背景,研究上行开采厚硬层间岩层移动变形问题,结合煤层赋存条件、煤层开采情况及层间岩层物理力学性质和特征等相关因素,对8#煤层上行开采层间岩层的移动变形规律进行数值模拟分析。结果表明位于上行开采工作面后方岩层随工作面推进竖向位移变大,位于工作面前方岩层竖向位移先增大后减小;随岩层深度增加,岩层受上行开采工作面二次采动影响程度变小,岩层的竖向位移和塑性破坏区域范围减小。研究成果为判定上行开采可行性提供理论依据。     

深部采动影响下硬岩巷道围岩稳定性数值模拟研究#br#

深部巷道围岩稳定性与开采扰动密切相关。以红透山铜锌矿-767 m 中段 13#、14#采场斜坡道为工程 背景,根据现场地质调查和岩石力学实验,进行岩体质量分级和岩体力学参数估算;依据矿山采矿计划,建立数值 模型,分析采动影响下巷道围岩的应力、塑性区和位移变化规律。结果表明：在距离巷道帮部和顶板 0.5 m 和 1.0 m 范围内最小主应力值较小,帮部和顶板易发生张拉破坏,而最小主应力在巷道拱肩附近就达到较大值,巷道拱肩易 发生剪切破坏;随着开采的进行,最大主应力峰值呈现先增加后减小的规律;最大主应力集中区沿顺时针方向转 动,围岩出现蝶形塑性区,并呈不对称分布;巷道整体向采场方向倾斜移动,对开采过程研究表明,相同水平开采对 巷道的稳定性影响最大。     

不同应力作用下巷道围岩变形的数值模拟分析

巷道围岩变形规律对降低巷道支护成本、提高巷道掘进效率具有重要意义。文章以首阳煤业15203工作面为例,基于FLAC 3D数值模拟软件,对不同埋深、不同构造应力作用条件下的巷道围岩变形规律进行模拟分析和探讨。研究结果表明:巷道埋深和构造应力对巷道围岩的稳定性具有重要影响,为了保证巷道围岩的稳定,应当分区段科学地选择合理的支护方式。文章研究结果旨在为巷道的分段优化支护设计提供相应的理论支撑。     

开采参数对围岩应力分布影响的数值模拟分析

通过对影响围岩应力分布的几种开采参数(采宽、采深和采高)的数值模拟,得出了各种开采参数对围岩应力分布的影响规律,对于合理地设计工作面开采参数,正确经济地进行支护,安全高效地开采地下资源具有重要意义。通过在良庄煤矿51103工作面的现场观测和应用效果分析,可以看出数值模拟结果能够很好地指导现场实际生产。     

深部巷道围岩破坏特征的数值模拟分析

针对深部巷道围岩失稳变形严重、围岩变形量大、应力集中程度高的支护特点,以淮南矿区丁集矿1422(3)工作面的巷道围岩为研究背景,运用理论分析和数值模拟的综合研究方法对深部巷道围岩的失稳变形机理及岩体破坏特征进行深入研究。相应探讨了围岩应力场的时空演化规律,揭示了围岩分区破裂的力学本质,为深部巷道的围岩治理及支护设计提供重要的理论参考。     

巷道尺寸对围岩稳定性影响规律的数值模拟分析

为分析巷道断面尺寸的变化对围岩稳定性的影响,基于Mohr-Coulomb准则,采用CDEM数值模拟软件,建立相同地质条件下的5个不同断面面积的直墙半圆拱巷道模型,分析巷道宽度与高度变化对围岩位移、塑性区、应力场分布的影响,揭示围岩稳定性的断面尺寸效应,为矿井巷道合理断面尺寸的确定提供借鉴。