含水松散层下煤层开采覆岩破坏规律的数值模拟研究

以五沟煤矿1011工作面煤层开采为例,应用ANSYS有限元软件,对煤矿开采引起的煤层顶板覆岩运移规律进行了数值模拟,分析研究了含水松散层下煤层开采覆岩破坏移动规律,确定了导水裂隙带和覆岩冒落带发育高度,利用经验公式和简易水文观测法对模拟计算结果进行了验证,得出了1011工作面覆岩破坏移动规律和"两带"发育高度,为进一步合理留设防水煤柱提供了有效的技术参数。     

露头煤开采覆岩运动变异规律微地震监测研究

覆岩运动规律对导水裂隙带发育高度具有决定作用,基于对鲁西煤矿露头区域工作面覆岩运动岩石破裂事件的井下微地震监测定位的研究,结果表明,露头煤层开采与深部煤层开采具有不同的覆岩运动规律,覆岩导水裂隙带高度降低30%左右,导水裂隙带分布形态不再具有马鞍型对称的特点.最后根据露头区域煤层开采覆岩运动变异规律,提出了其在露头防水煤岩柱设计中的方法.     

谢桥煤矿1201(3)工作面覆岩导水裂缝带高度预测

煤层采出后,采空区周围的岩层将产生位移、变形、破坏,直至形成导水裂缝带。导水裂缝带一旦波及煤层上覆水体,则会导致水体的水流入或溃入井下,直接威胁煤矿生产。本文针对谢桥煤矿覆岩类型和开采技术条件,参照1121(3)工作面覆岩导水裂缝带高度的实测结果,反演得出谢桥煤矿覆岩破坏的岩体力学参数,建立了数值模拟模型;通过对模拟结果的分析,得出了各影响因素对导水裂缝带高度的影响程度,归结出预测1201(3)工作面覆岩导水裂缝带高度的计算式。为谢桥煤矿预测开采上限提供了重要依据,并且对覆岩破坏的理论研究以及工程实践都具有一定的参考价值。     

水库下采煤导水裂隙带高度预测

本文采用人工神经网络技术,对新安煤矿小浪底水库下采煤导水裂隙带发育高度进行预测研究,选取了顶板岩性、顶板抗压强度、覆岩类型、倾角、覆岩厚度、泥岩比、煤层采厚等因素作为导水裂隙带预测模型的影响因子,建立了导水裂隙带高度的预测模型,准确判断了煤层开采后导水裂隙带的发育高度。本文的研究成果为新安煤矿合理设计小浪底水库下采煤的开采方式方法,提供了重要的参数依据和技术支撑。     

综放工作面覆岩采动破坏规律与充水特征分析

沙曲煤矿山西组煤层开采过程中,煤层顶底板砂岩含水层构成煤层开采时的直接充水含水层.这是沙曲煤矿山西组煤炭资源综放开采必须关注的一个问题.并且煤层上覆岩层由裂隙砂岩、泥岩和煤系共同构成,此类复合结构覆岩的工程地质性质和覆岩破坏特性不同,可能成为煤矿开采水害预防和地表塌陷离层注浆治理的有利条件,也可能会对开采造成安全问题.综合分析了沙曲煤矿山西组煤层剖面、平面和水力内边界的水文地质特征,通过GIS多因素拟合建立了煤层开采覆岩破坏"两带"高度的预计模型,在对山西组4#、5#煤层开采矿井充水条件研究的基础上,分析了充水水源和充水通道,并对煤层安全开采影响程度进行了评价,并针对性地提出了相应的防治水措施.     

软弱风化复合顶板采动破坏规律与安全开采分析

首先分析了研究区煤矿山西组煤层剖面和水文地质特征,针对软弱风化复合结构覆岩的工程地质特征,采用工程地质力学模型实验、数值模拟计算相结合的综合研究方法,分析了煤层开采覆岩破坏规律与地表移动变形特征,计算了不同煤层采厚垮落带与导水裂隙带的发育高度,对煤层安全开采影响程度进行了评价,针对性地提出了相应的防治水措施,并经过开采验证,避免了水害发生。     

基于相关性分析的导水裂隙带发育高度预测

以榆神矿区小保当煤矿为研究对象,采用地质比拟方法对 2^-2煤层开采导水裂隙带发育高度进行预测分析。 根据榆神矿区煤层覆岩典型组合结构,确定 2^-2煤层覆岩类型为软岩类、较软岩类和较坚硬岩,并将其划分为硬-软-硬和硬-硬-软组合结构;筛选了覆岩采动裂隙发育的影响因素,以榆神矿区导水裂隙带发育高度实测为例,分析了煤层覆岩结构类型、采高、埋深、工作面跨度与导水裂隙带发育高度的相关性,采用回归分析方法拟合确定了不同主控因素条件下的导水裂隙带发育高度预测公式。 研究成果对小保当煤矿保水采煤、顶板水害防治提供了一定的理论依据。     

上行开采条件下多煤层开采覆岩破坏规律研究

为了定量研究上行开采条件下单一煤层和多煤层开采的覆岩破坏规律,利用FLAC3D数值模拟软件,分别对麦垛山煤矿仅开采6煤和先开采6煤后开采2煤两种情况下覆岩破坏规律进行了研究,结果表明:仅开采6煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下491.02 m,导水裂缝带发育高度为51.70 m,地表下沉值为94.00 mm;先开采6煤后开采2煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下380.00 m,6煤导水裂缝带发育高度为59.00 m,地表下沉值为375.00 mm。上行开采对于下部煤层6煤导水裂缝带发育高度影响不大,由于上部煤层2煤导水裂缝带的发育,导致弯曲下沉带范围缩小,地表下沉值由于上部煤层2煤的开采而显著增大。     

厚冲积层矿区导水裂缝带高度发育规律

为获得淮南矿区厚冲积层下煤层覆岩导水裂缝带发育规律,以张集煤矿工作面钻孔相关数据为基础,根据开采技术条件及岩石力学参数,应用FLAC3D模拟软件建立数值模型,对煤层覆岩应力及塑性区分布规律进行了研究.结果表明,初次采动时,在煤层开采前期导水裂缝带高度增加较快,后期逐渐趋于稳定;重复采动时,开采初期对导水裂缝带整体的影响...     

小浪底水库下采煤覆岩破坏综合探测技术研究

根据煤矿覆岩破坏观测的研究现状,从小浪底水库下采煤矿井防治水工作的需求出发,首次尝试采用钻探与物探手段相结合、多种物探手段相结合以及井上下观测相结合的综合探测手段进行小浪底水库下煤炭资源开采后覆岩破坏规律的观测,取得了较好的效果,准确判断了煤层开采后的覆岩破坏情况和导水裂隙带高度,为新安煤矿合理设计水库下开采的方式方法提供了重要的参数依据和技术支撑。     

高水压裂隙岩体综采覆岩破坏规律

通过现场测试、工程类比及综合分析方法,取得了高水压含水层作用于原生纵向裂隙发育岩体条件下的垮落带、导水断裂带高度及发育特征的现场实测结果,并结合国内其他矿区覆岩破坏的一般规律及特点,对比分析了该类覆岩破坏的异常特征及主要原因.     

顶板覆岩离层水体分布规律勘查研究

为研究顶板覆岩中离层水体的分布规律,运用注水井中测流、钻孔电视录像技术手段进行探查。通过对淮北某矿现场实测资料进行分析,受单层采动影响,顶煤层未采区段覆岩中形成真空离层带;受重复采动叠加影响,在顶煤层覆岩中产生离层带,并形成积水离层带,其分布面积是有限的。离层水体在垂向和水平方向上是不连轩的,是相对封闭的有限水体。对离层带的分布规律及其水文地质特征取得了基本的认识。     

厚煤层整层开采关键层对垮落高度的影响分析

对现有的上覆岩层垮落带高度判定公式进行理论分析,进行实验室相似模拟试验,得出随着工作面的推进,关键层是否进入垮落带,取决于自身断裂的块度、厚度以及断裂长度三因素。确定以关键层为研究对象,建立四边固支的弹性薄板力学模型,推导出其极限悬露断裂步距准则,对其断裂后是否进入垮落带,给出判定准则,并结合工程背景计算实际关键层的断裂步距,与现场观测数据值接近,认为计算比较客观。最终形成以关键层为主体的厚煤层整层开采上覆岩层垮落带高度的确定方法。     

Deformation of mining caving zone grouting compound rock under overlying strata pressure

To solve the problem of surface subsidence caused by mining, the main method is to reasonably process coal mining space. “Mining caving zone high-pressure grouting pulverized coal ash hydromass controlling roof and overlying strata movement” technology is one of processing methods. After grouting pulverized coal ash hydromass in mining caving zone, formed one kind of special material which is used to support roof and effectively control the subsidence of overlying strata. For the accurate calculation of roof mining subsidence at grouting state, based on the characteristics of such materials, established its constitutive equation based on certain assumptions, gave deformation calculation method when the compound rock supports overlying strata, lay foundation for the actual calculation of subsidence of overlying strata after grouting and the promotion of mining caving zone grouting technology.     

基于板壳理论的充填开采覆岩导水断裂带发育规律

为分析充填开采时覆岩导水断裂带的发育规律,采用板壳理论分析了充填开采过程中关键层的破断力学过程,得到随着采厚的增加,导水断裂带是逐层向上发育,而不是随着采厚的增加渐进式发育;采用数值模拟的方法再现了采后不同充填高度时覆岩导水断裂带的发育规律,得出覆岩的"两带"发育随着等效采高的变化存在着临界效应,即充填体高度的量变,会引起覆岩变形破坏高度的质变。现场观测了充填工作面采后的覆岩导水断裂带发育情况,实测得到的结果与理论分析结果吻合,验证了上述理论分析和数值模拟得到的结论。     

大采高厚煤层采场覆岩结构与运动分析

覆岩结构及运移特征受工作面采出空间影响较大,其对工作面围岩矿压显现程度起主要控制作用。以某煤矿2-106大采高综采工作面采高对上覆岩层结构及运动特征影响的问题为背景,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对不同采高时的覆岩结构及其运动特征进行了研究,得到了工作面覆岩运动特征、冒落带高度及离层量受采高变化影响的规律。结果表明:随着采高增大,上覆岩层运动更加剧烈,采动影响范围增大,冒落带高度非线性上升,煤壁片帮的趋势增加,裂隙带的高度、离层最大值增加。研究结果在现场实测中得到了验证。     

综放面导水裂隙带最大高度理论分析与探测研究

 综放采场一次采出空间大,上覆岩层回转下沉量大,导水裂隙带发育高度明显增加。利用离散元模拟的方法,分析了综放采场上覆岩层的运动特征,根据覆岩位移及应力变化规律,确定了覆岩的导水裂隙带高度。通过现场实测验证,表明数值模拟所得裂隙带高度与现场结果相吻合,说明利用数值模拟的方法确定综放面覆岩导水裂隙带高度是可行的。     

中硬覆岩综放开采裂缝带发育高度研究

根据潞安矿区王庄煤矿6206综放工作面开采条件,在分析煤层顶板覆岩组合及力学结构特性基础上,采用现场实测、数值模拟、物理模拟等手段综合研究了中硬覆岩综放一次采全厚裂缝带发育特征。结合已有的裂缝带实测资料,通过回归分析,得出中硬覆岩综放裂缝带发育高度与一次采放总厚度成正比,与已有经验公式相比,更能揭示综放覆岩破坏剧烈的特点。     

沿空留巷底板变形力学分析及底臌防控

上覆岩层垮落产生的动载荷通过巷帮煤体、巷内支护体以及巷旁支护体传递给底板,造成工作面后方一段距离的沿空留巷底臌变形加剧。为了控制上覆岩层垮落引起的底臌变形,在分析沿空留巷力学环境的基础上,建立底板力学模型,计算出沿空留巷煤帮弹性压缩区、塑性区、破裂区的宽度,以及煤帮对底板的作用力。应用关键层理论,确定顶板硬岩层位置及其破断顺序,以及垮断极限层的层位;采用顶板载荷条带分割法,计算出巷旁支护体对底板的作用力,并引入等效载荷的概念,构建底板等效载荷分布力学模型,将沿空留巷底臌与上覆岩层垮落紧密联系起来,分析上覆岩层垮落对底板的受力及变形影响,推导出底臌变形计算式。研究结果表明:上覆岩层垮落引起的底臌主要是由于塑性区煤体和巷旁支护体下方底板岩层高应力压剪破坏,以及巷道底板和采空区底板在强卸荷条件的拉伸破坏共同影响造成的。基于此,提出了降低塑性区煤体和巷旁支护体传递给底板的作用力,提高采空区冒落矸石对底板的作用力,防止巷道底板岩层拉伸破坏,巷旁支护体宽度、刚度与底板岩层强度相匹配等底臌防控措施,并应用于工程实践。