采动覆岩力学参数粘弹性位移反分析

本文研究了采动覆岩移动的动态性,采用三参数流变模型,用等效弹性模量的方法对采动覆岩岩层力学参数进行了反演.反演得到的力学参数是覆岩移动动态模拟的基础数据.     

采动覆岩移动动态模型与参数反演

研究了采动覆岩移动的动态性，采用三参数流变模型，用等效弹性模量的方法对采动覆岩岩层力学参数进行了反演。反演得到了的力学参数是覆岩移动动态模拟的基础。     

采动覆岩力学模型及断裂破坏条件分析

根据覆岩破坏的机理建立了采动覆岩初次断裂前,后的力学模型,并根据此力学模型,运用梁曲变形理论分析了采动覆岩断裂破坏的条件,在考虑上覆岩层的岩性,厚度,埋深等因素的基础上,建立了上覆岩层断裂时临界开采长度的计算模型,并以此模型进行了实例计算分析。     

采动覆岩离层计算

应用弹性薄板理论对煤矿开采引发覆岩离层进行定量分析。     

采动初期覆岩结构演化与分析

通过相似模拟，观测了采动初期的覆岩结构演变，认为采动初期直接预和老顶的厚度范围是动态变化的．第1厚硬岩层在断裂后形成夹持作用效应，组合运动是采动覆岩移动过程的普遍现象和规律。研究结果可为类似条件下的采煤工作面来压预测预报提供可靠依据。     

采动覆岩应力变化规律分析

为了研究采动覆岩应力变化规律,采用理论研究和数值模拟,理论分析了采场底板岩体支承压力分布、采动裂隙场的空间形态;采用FLAC^3D数值模拟了不同推进距离下水平剖面的应力分布和塑性破坏分布。研究得出,采动覆岩裂隙圈呈现典型的直接顶破断“O-X”型特征,采动塑性破坏区呈中间低和两端高的马鞍分布状态;底板和上覆岩层应力呈3个不同应力区域。     

基于COMSOL的采动覆岩渗透特性分析

基于隔水关键层的相关理论,采用ComsolMultiphysics多物理场耦合数值模拟软件建立了采动覆岩渗流的数值分析模型,对顶板岩层因上覆含水层水压力的变化而引起的位移、应力和渗流速度场变化的情况进行了数值模拟,得出了含水层水压力变化对顶板岩层各点的位移和应力影响的相关结论,为矿区顶板水害事故的防御和治理提供一些参考。     

采动覆岩卸压采空区瓦斯抽采技术及工程应用

结合采空区顶板覆岩移动破坏规律,通过数值模拟研究了采空区瓦斯渗流场随通风方式和抽采参数的变化规律,在此基础上提出了"良性通风,高位钻孔,低位埋管"的瓦斯抽采技术,通过实现Y形通风、优化布置顶板覆岩钻孔参数和采空区埋管相结合的瓦斯抽采技术,大幅度降低了隅角及采空区瓦斯浓度,保障了工作面的安全生产。     

采动初期覆岩结构演化与分析

通过相似模拟,观测了采动初期的覆岩结构演变,认为采动初期直接顶和老顶的厚度范围是动态变化的,第1厚硬岩层在断裂后形成夹持作用效应,组合运动是采动覆岩移动过程的普遍现象和规律。研究结果可为类似条件下的采煤工作面来压预测预报提供可靠依据。     

采动覆岩移动变形预计

目前普遍认为覆岩的移动变形与地表移动变形相似,可采用地表移动变形预计方法,且认为采动影响传播模式是线性的,这是对采动影响传播模式的简化.文中根据采动影响传播的非线性模式,建立了基于概率积分法的采动覆岩移动变形预计模型,为研究采动覆岩移动变形提供计算方法.     

重复采动下覆岩变形数值模拟

基于该煤矿的地质资料,采用FLAC~(3D)[1]数值模拟软件建立该煤矿的双煤层重复采动的数值模型,模拟研究覆岩的变形情况,并分析上部覆岩在重复采动过程中垂直应力的变化情况[2]。模拟结果表明:重复采动可重复扰动覆岩稳定,加剧覆岩变形破坏,并引起原覆岩裂隙的再发育,进而可能形成瓦斯和地下水的导通通道,危及煤炭安全生产;另外,重复采动使覆岩的垂直应力减小,变形更加明显,裂隙发育速度更快。     

采动覆岩载荷的动态传递过程研究

利用FLAC数值模拟软件建立矿区具体工作面开采模型,模拟研究了随着煤层的开采关键层上覆岩层载荷的动态传递过程,提出了次关键层对关键层所受载荷及破断起控制作用,并给出应用组合载荷的计算方法来计算或预测随着工作面的开挖关键层所受载荷的大小及其动态变化过程的方法。     

重复采动条件下覆岩下沉特性的研究

现场观测及实验室试验结果表明采动岩体碎胀量与深厚比成正比，据此得出了初次采动时地表及岩体现人部下沉系数计算式，同时，根据受初次采动影响的岩体在重复采动时碎胀量减小，假定减小量与初次采动碎胀量成正比，推出了预测重复采动条件下地表及岩体内部下沉系数的计算式，并可由现场实测得出有关参数，经与３６个初采观测站资料和１０个重采观测站资料的实测资料对比，证明了所给公式的正确性。     

S矿区采动覆岩破坏的实例研究

煤矿地下开采造成水资源的破坏和污染,为了保护S矿区地表水资源和保证安全开采,在分析了该矿区覆岩工程地质特征的基础上,根据该矿区岩层柱状图,建立了煤层覆岩的力学模型,利用FLAC软件计算了煤层开采工作面推进到不同距离时覆岩的应力场,绘出了覆岩塑性区分布图,分析了薄基岩厚松散层下开采煤层时覆岩的应力特征和破坏高度,得出在煤壁和开切眼处覆岩以剪切破坏为主,而采空区上部以拉伸破坏为主;随着工作面的推进,覆岩破坏波及到第四系底部;进一步分析第四系底部粘土层的物理力学性质,得出该粘土层有良好的隔水性,指出工作面可以安全开采,并得到工程验证。     

S矿区采动覆岩破坏的实例研究

煤矿地下开采造成水资源的破坏和污染,为了保护S矿区地表水资源和保证安全开采,在分析了该矿区覆岩工程地质特征的基础上,根据该矿区岩层柱状图,建立了煤层覆岩的力学模型,利用FLAC软件计算了煤层开采工作面推进到不同距离时覆岩的应力场,绘出了覆岩塑性区分布图,分析了薄基岩厚松散层下开采煤层时覆岩的应力特征和破坏高度,得出在煤壁和开切眼处覆岩以剪切破坏为主,而采空区上部以拉伸破坏为主;随着工作面的推进,覆岩破坏波及到第四系底部;进一步分析第四系底部粘土层的物理力学性质,得出该粘土层有良好的隔水性,指出工作面可以安全开采,并得到工程验证。     

弱胶结地层重复采动覆岩渗透性演化规律研究

为研究西部地区弱胶结地层煤层群开采过程中覆岩渗透性演化规律,以伊犁矿区伊新煤业开采地质条件为基础,通过构建弱胶结采动地层数值计算模型,分析了重复开采扰动下弱胶结煤系地层覆岩的应力分布特征、塑性破坏区发育及渗透性演化规律。结果表明：近距离上位煤层开采时,采动支承压力峰值的应力集中系数达到1.81,采空区覆岩最大拉应力值达到0.9MPa;上位煤层工作面推进距离达到300 m时,采空区上行破坏区和下行破坏区相互导通;重复开采扰动下,弱胶结地层采动覆岩的孔隙压力大幅下降,采动渗流场呈现采空区四周渗流速度大于采空区中部渗流速度、采空区煤壁侧的渗流速度大于两侧和切眼侧渗流速度,当上行和下行破坏区连通时渗流速度大幅增大;近距离下位煤层开采,当煤层间岩层破坏区初次贯通时,上下煤层间岩层形成中间渗流速度大、两边渗流速度小的扇形渗流场,随着工作面持续推进,最大渗流速度位于工作面前方。     

近距离煤层群重复采动覆岩破坏规律分析研究

以阳煤一矿近距离煤层群为研究对象,通过二维物理相似材料模拟试验的方法,对近距离煤层群重复采动情况下覆岩破坏及裂隙发展规律进行分析.结果表明:12#煤层周期来压步距平均为18 cm,15#煤层周期来压步距平均为14.5 cm,下行开采条件下,下煤层回采周期来压步距小于上煤层回采周期来压步距.12#煤层模拟回采垮落带高度为...     

海域重复采动条件下覆岩破坏规律分析与研究

通过现代岩土工程科学研究常用的数值模拟法对工程地质模型概化,建立合理的物理力学模型和边界条件,计算再现工程破坏过程或者对破坏趋势进行预测,选取FLAC3D有限差分程序和UDEC离散元程序,对海域重复采动条件下覆岩破坏规律进行分析与研究。     

重复采动下覆岩裂隙发育规律模拟研究

基于内蒙古布尔台矿已有的工程地质资料,采用数值模拟软件RFPA~(2D),建立了双煤层重复采动的数值模型,模拟研究了覆岩破断、裂隙发育和再发育规律,分析了上覆岩层在采动前后垂直应力的变化情况.结果表明:重复采动可引起原有煤层覆岩裂隙的再发育,使得顶板裂隙波及的含水层范围扩大,从而增大采空区的涌水量,甚至会引发突水;采动使得覆岩的垂直应力减小,而重复采动更加剧了这一趋势,这是覆岩裂隙继续发育的重要因素.     

平煤十三矿采动覆岩裂隙演化规律研究

当煤矿自矿区采出时,采空区上覆岩层会发生变形破坏,一方面煤矿资源会向裂隙发育部位运移,另一方面则存在一定的矿区安全隐患。为了保证煤矿开采工程的安全性,准确掌握矿产运移分布情况,本文采用了关键层理论和数值模拟的方法,以此分析采动覆岩的裂隙演化规律。研究结果显示,裂隙在走向和倾向上呈现出"梯形台"发育特征,在采空区上方裂隙呈现出中部压实、四周发育的"O"形圈分布;在采空区边缘形成卸压区域,此区域裂隙发育,具有较好的抽采效果。除此之外,采空区中部压实区域宽度范围为175m,裂隙不发育,离层率趋于0;采空区进风巷侧35m、回风巷侧30m范围内离层率较大,最大离层率达到了136mm/m。本文通过数值模拟得到了平煤十三矿采动覆岩的裂隙演化规律,这不仅为煤矿资源抽采提供了理论依据,而且为煤矿安全事故防治工作提供了保障。