上保护层开采双工作面卸压数值模拟

为了研究上保护层双工作面开采后被保护层的卸压保护情况,结合祁南煤矿82采区上保护层顶底板岩层物理力学参数和地质特征,采用FLAC3D软件模拟了上保护层双工作面6123与6125推进过程中应力场和变形场的演化特征,获得了被保护层7225与7227工作面最大主应力和变形随上保护层双工作面推进的变化特征;并根据《防突细则》中...     

上保护层开采卸压数值模拟与保护效果考察

保护层开采是煤与瓦斯突出最有效、最经济的防治技术,运用现代数值模拟技术,对上保护层开采后下伏的被保护层应力分布和位移变化进行了分析,结果表明:保护层开采后,被保护层已经充分卸压,垂直应力减小到原来的5.9%,最大膨胀变形位移为0.12 m。保护层的开采使得被保护层大量瓦斯得到释放,被保护层瓦斯压力降低到0.32～0.48 MPa,反算残存瓦斯含量为3.66～5.31 m3/t,有效地消除了被保护层的煤与瓦斯突出危险性。     

远距离保护层开采卸压机理数值模拟分析

应用含瓦斯煤岩气固耦合模型(RFPA-GAS)系统对淮南远距离保护层开采进行了数值模拟,分析了采动过程中煤层上支承压力的分布规律以及采动过程对被保护煤层透气性的影响,用数值模拟方法分析了淮南远距离保护层开采卸压机理。     

远距离下保护层开采上覆煤岩裂隙变形相似模拟

运用实验室相似材料模拟试验,通过对远距离下保护层开采相似模拟研究分析,发现了上覆煤岩裂隙卸压、失稳、起裂、张裂、裂隙萎缩、变小、吻合、封闭的动态演化规律,并且随着工作面的推进采动裂隙在水平方向上不断向前扩展,大致呈波浪型周期运动,在竖直方向上大致呈底宽顶窄的A型分布状态;提出了三位一体的立体的综合瓦斯治理新...     

保护层开采上覆煤层变形特性数值模拟

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,利用RFPA应用系统模拟分析了保护层开采过程中,被保护层层厚变形规律、煤层水平变形特征和保护层与被保护层之间的相对层间距对被保护层保护效果的影响,认为随着保护层采煤工作面向前推进,被保护层垂直变形呈现 “M”型分布;卸压区煤层水平变形呈现拉抻和挤压状态,增加该区域煤体机械破坏,有利于被保护层次生裂隙的发育;相对层间距对被保护层卸压变形产生较大影响,相对层间距愈大,其变形量减小,不利于煤层离层裂隙和破断裂隙的产生.对数值模拟结果与现场实际测定结果进行对比分析,两者基本吻合.     

双层被保护层的上保护层开采岩层移动和卸压规律数值模拟

为了研究上保护层开采对双层被保护层卸压规律和位移变化规律,依据平煤一矿戊组煤层地质赋存特点,通过COMSOL5.2软件模拟并分析了上保护层开采后双层被保护层应力场及塑性应变区分布情况,计算得到沿走向方向和倾向方向上的卸压角。其中被保护层戊_9煤层沿走向上的卸压角为51.59°,戊_(10)煤层沿走向上的卸压角为53.42°;保护层戊_8煤层沿倾向下侧的卸压角为72.39°,沿倾向上侧的卸压角为70.35°。     

远程下保护层开采煤岩卸压效应研究

基于保护层开采覆岩移动破坏特征,分析了远程下保护层开采煤岩卸压的可行性,采用FLAC2D数值模拟软件对被保护煤层的应力分布特征、煤厚变形规律、水平位移规律、卸压范围及卸压角进行了研究。结果表明：下保护层开采时,断裂带高度已发育到被保护层,煤层产生膨胀变形,生成大量的次生裂隙,使被保护煤层产生不同程度的卸压,同时水平位移的产生也有利于煤层透气性增加。在走向方向上,被保护层向保护层采空区方向内错约30 m,煤层进入稳定膨胀变形区,走向有效卸压角的大小为66°左右。研究结果应用于工程实践后,淮南某矿13-1煤层瓦斯压力由原来的4.4 MPa变为卸压后的0.7 MPa,煤层透气性系数增大了1 061倍,表明该方法是较好的区域性防突措施。     

开采上下保护层卸压效果的数值模拟分析

为了确定在冲击地压矿井中如何选择保护层进行开采,采用了FLAC3D软件对不同煤层条件进行了保护层的模拟开采,分析了保护层开采后的应力分布以及所受层间距和上下位置关系的影响情况。模拟结果表明,层间距越大,卸压范围越小,卸压程度也越弱,同时在保护层开采的边界位置还存在应力增高的现象。通过对开采上下保护层的模拟分析发现,开采下保护层时,其卸压范围和卸压效果要优于开采上保护层。研究所得成果可以为冲击地压矿井如何合理有效地顺序开采提供依据,以降低或避免冲击地压事故的发生。     

远距离保护层开采煤层卸压增透数值模拟

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法。利用岩石破裂过程分析软件RFPA2D对远距离保护层开采过程进行了模拟,呈现了上覆岩破裂、垮落过程;分析了被保护层应力分布特征和透气性系数变化规律;得出了垮落带的范围为10～18 m,裂隙带的范围为25～35 m;且被保护层应力分布符合正弦函数,出现周期来压现象;透气性系数增加了数十至数百倍。     

远距离下保护层开采卸压效果数值模拟研究

以芦岭煤矿远距离下保护层(即Ⅲ11软岩工作面)开采作为工程背景,采用FLAC3D数值模拟技术,通过对虚拟监测点数据的统计分析,研究了下保护层开采过程中被保护8~#煤层的应力变化规律、膨胀变形程度及瓦斯压力变化规律。模拟结果显示:随保护层开采范围的不断增大,8~#煤层垂直应力、最大主应力及最小主应力变化量均超过10%;厚度变形量超过3‰;且在保护层开采中后期8~#煤层瓦斯压力低于国家防突规定的临界值0.74 MPa,表明下保护层开采对被保护的8~#煤层起到卸压保护作用。     

保护层卸压开采时空演化规律的数值模拟

为解决保护层开采过程中瓦斯抽采难题,通过数值模拟分析了保护层开采过程中的应力场和位移场的时空演化规律。研究表明,在保护层工作面推进过程中顶板位移量较大,并随着远离保护层而逐渐降低,底板位移量则几乎为0,但顶底板的地应力都得到了充分释放。距离保护层近处煤岩体在工作面推进时应力先有短暂的上升,之后迅速降低,但距离保护层较远处煤岩体没有应力升高现象。保护层回采过程中在采空区周围形成一个"回"形卸压瓦斯富集区,可以抽放大量卸压瓦斯;同时由于顶底板围岩的应力和位移时空演化关系复杂,因此瓦斯抽采钻孔不能单一布置,需要根据应力的时空演化规律合理布置,以实现瓦斯有效治理。     

顾北矿下保护层开采上覆煤岩裂隙变形相似模拟试验

以淮南矿业集团顾北矿区开采6-2煤层保护上覆8煤层为原型,运用实验室相似模拟材料试验,按照一定的相似比设计制作模型。在保护层6-2煤开挖过程中,对开挖到不同区域的上覆煤岩体裂隙的形成、发展及其变化规律进行了研究。通过监测被保护层8煤及底板围岩的厚度变化得到最大膨胀变形、最大膨胀变形率和卸压保护角分别为50.85 mm、14.405‰和79.8°,达到了保护层开采消突的目的,为实现煤矿的安全生产提供了一个较好地解决方案。     

保护层开采过程中上覆煤岩体的变形卸压效果数值模拟

利用有限元软件ANSYS模拟下保护层开采过程,通过推进不同距离被保护层应变、应力场的变化情况,确定保护层卸压范围。结果表明,被保护层的膨胀变形率在0.35%～1.18%,与实测煤层的膨胀变形量0.56%相比基本吻合;稳定有效卸压区域位于开切眼前方50 m到工作面后方60 m范围内与实际测量数据相吻合。     

上保护层卸压效果的数值模拟分析

针对韩城矿区桑树坪煤矿的地质赋存特点,研究了近距离上保护层卸压效果。利用UDEC软件分析比较了先开采保护层再开采被保护层和直接开采被保护层2种开采顺序被保护层老顶初次垮落步距及垮落方式。研究结果表明:直接开采被保护层老顶基本上是台阶式切落,初次垮落步距比先开采保护层的垮落步距小很多,而先开采保护层时老顶能形成铰接拱式结构。先开采保护层比直接开采被保护层的超前应力在老顶初次垮落之前要小得多。     

上保护层开采卸压范围的相似模拟试验

为研究上保护层开采对被保护煤层的卸压范围,以淮北矿业集团海孜煤矿762保护层采面为研究对象,通过相似模拟试验,考察了保护层开采7#煤层顶底板岩层分带特征及被保护层9#煤应力、位移分布规律,并以此为依据,分析了保护层开采的保护范围。结果表明:762保护层采面充分开采条件下,通过实测结果计算得到倾向上、下有效卸压保护角分别为78°、79°,9#煤层最大膨胀率为0.81%。     

谢一矿51采区保护层开采卸压规律数值模拟研究

文章以淮南矿区谢一矿51采区地质条件和开采技术条件为背景,建立FLAC3D三维计算模型,深入系统地研究了B9b及B10保护层分别开采情况下,临近煤层应力分布规律。研究成果表明:①保护层开采情况下,被保护层工作面垂直应力SZZ可分为卸压区、增压区和稳压区;②B9b和B10作为下保护层分别开采条件下,对于上覆B11b被保护层工作面,深部卸压效果弱于浅部;B9b和B10作为上保护层分别开采条件下,深部卸压效果优于浅部;③B9b煤层和B10煤层作为下保护层分别开采,层间距对上覆煤层垂直应力的卸压效果影响不明显,但对增压区影响显著;④B9b煤层和B10煤层作为上保护层分别开采,层间距对下伏煤层垂直应力的卸压幅度和对增压区影响显著。     

近距离多煤层下保护层开采卸压范围数值模拟

为了获得近距离多煤层下保护层开采的最大卸压范围,结合某煤矿中煤组的实际地质条件和工作面布置情况,采用FLAC3D数值模拟软件建立了下保护层开采的三维模型,模拟分析了下保护层1318116工作面开采后上覆煤岩层的应力场、位移场变化特征。根据保护层开采的应力卸压准则和变形准则,计算出走向和倾向上的最大卸压范围。以应力降低10%的界限来划分开采卸压范围,结果表明:1走向,从保护层开采边界外扩7.32 m,最大卸压角达到71.28°;2倾向,从保护层开采下边界外扩4.91 m,卸压角最大为79.80°,上边界外扩6.37 m,卸压角最大为85.18°。     

良庄煤矿上保护层开采卸压机理与保护范围数值模拟研究

以良庄煤矿3213、3214上保护层工作面为工程背景,研究分析了上保护煤层开采卸压机理,为确定上保护煤层开采后下部保护范围,运用FLAC3D数值模拟软件模拟了实际地质条件下保护层开采行为。研究表明：随上保护层开采范围的增加,底板一定范围内的煤岩层在采空区内部呈现卸压,卸压区内卸压效果明显,卸压范围逐渐增大,应力分布由“V”型分布逐渐变为“U”型分布,但边界处应力集中情况逐渐增大,应力峰值与范围增加。通过综合经验法和卸压准则判定法得到3414工作面合理布置：3414工作面内错3214切眼位置19 m,停采线位置内错19 m,运煤巷内错17 m。     

缓倾斜煤层开采上保护层卸压抽采瓦斯数值模拟分析

在建立煤岩体变形和瓦斯流动方程的基础上,运用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟了谢一矿C_(15)上保护层开采后下方的C_(13)被保护层应力分布和瓦斯运移规律,系统研究了上保护层开采后下伏煤岩体的位移分布特征、卸压瓦斯运移规律及瓦斯抽采情况,可为卸压瓦斯抽采钻孔布置提供参考。     

上保护层开采煤岩卸压效应的光纤感测工业试验研究

明晰保护层开采卸压空间效应对于优化矿井开拓布局至关重要。以葫芦素煤矿为工程背景,采用分布式光纤传感技术监测煤岩体变形,根据工作面采动空间位置关系及光感数据变化,分析下伏煤岩体的应变分布动态特征,根据上保护层开采过程中下伏煤岩体的应力增高、应力减小、应力恢复的动态变化过程,揭示了不同深度条件下煤岩体应变增减尺度的明显差异性,获得了上保护层开采卸压保护范围参数:倾向和走向的卸压角分别为63.6°和58.7°,卸压滞后距和最大深度分别为14.2 m和28.4 m。研究结果能够为分布式光纤传感技术在保护层开采卸压效应监测中的推广应用提供重要参考依据。