断层对工作面顶板涌突水影响的数值模拟研究

工作面附近存在断层时,裂隙的发育高度有较大增长,断层也可能“活化”突水,增加了防治水的难度。以新巨龙煤矿工作面为原型,基于UDEC软件,建立断层倾角为30°、45°、60°和75°的数值模型,分别模拟工作面从断层上盘至下盘和下盘至上盘的推进过程,通过对最大裂隙高度增长率、断层面监测点最大剪应力和垂向位移量的分析,得到采动过程中裂隙发育高度和断层“活化”规律。     

断层下盘留煤柱开采数值模拟

为研究工作面开采和断层之间的相互影响,利用FLAC3D软件模拟煤层开挖对断层的影响,模拟有断层和无断层存在2种情况下采场矿压分布规律。研究表明:对于煤柱支承压力,在断层附近急剧减小然后逐渐增大,远离断层时,支承压力恢复正常分布规律。断层的存在加剧顶板下沉。利用应力判别法,确定导水裂隙带高度,从而确定合理的断层煤柱留设尺寸。     

综放开采导水裂隙带发育高度数值模拟分析

为了探求综放开采条件下导水裂隙带发育高度与采厚的关系,采用数值模拟方法对综放开采导水裂隙带发育高度进行了模拟计算,通过与工程实测数据的对比分析,获得本区综放开采导水裂隙带裂高采厚比平均值为16.76,综放开采产生的导水裂隙带发育高度比分层开采的大,为相似区域内、相同条件下导水裂隙带发育高度预计提供了参考。     

不同倾角煤层开采覆岩破坏规律数值模拟

通过数值模拟,分析了不同倾角煤层开采对覆岩破坏及导水裂隙带发育规律的影响。根据位移等值线图分析得出,随着煤层倾角逐渐增大其沉降位移有增大趋势;根据应力图分析可知,导水裂隙带的厚度随着煤层倾角的增大,也呈现一定程度的增加趋势。该结论为工程实践和采矿安全提供了理论依据。     

数值模拟断层对导水裂隙带发育特征影响研究

采用数值模拟方法建立了二维模型分别对有无断层和不同倾角断层对导水裂隙带高度发育的影响进行模拟分析,同时结合岩体力学和弹塑性力学知识,对导水裂隙带的发育规律和特征进行了理论分析,得出了在无断层的条件下,煤层开采后的导水裂隙带分布呈对称的两头高中间低的"马鞍型",有断层条件下对导水裂隙带高度的发育影响,不论倾角大小,均是使裂隙带高度增加,断层为小倾角逆断层时,导水裂隙带形态较无断层时有较大差别的主要结论。     

河下综放开采覆岩破坏特征研究

为了研究河流下综放工作面开采的覆岩破坏特征,防止突水溃沙,以山西某矿综采工作面的相关地质条件为背景,应用FLAC3D建立数值模拟模型,对工作面覆岩应力分布和塑性屈服区发育特征进行分析,得出了该工作面两侧煤柱附近出现应力集中,中部覆岩出现卸压区,覆岩导水裂隙带发育最大高度62 m。     

综放开采近断层导水断裂带发育规律研究

采用非线性有限元数值模拟方法,考虑不同断层倾角大小(75°和35°)、工作面推进方向与断层倾向关系,模拟了在断层影响下厚煤层综放开采引起的导水断裂带高度,得出了综放开采2种倾角断层、不同推进方向4种组合的导水断裂带高度随煤层开采动态发育规律示意图.模拟结果表明,当工作面从断层下盘往上盘方向推进时,在工作面过断层以前导水断裂带达到最大高度;当工作面从断层上盘往下盘方向推进时,在工作面过断层以后导水断裂带达到最大高度,并且导水断裂带发育高度在相同地质、相同工作条件下受大倾角断层的影响比小倾角断层大,在相同地质条件下,受不同推进方向的影响在大倾角断层下比小倾角断层下大.     

大型逆断层下盘深部煤层顶板破坏的数值模拟及其突水可能性分析

结合某矿732工作面实际工程情况,利用UDEC软件对煤层顶板破坏高度进行数值模拟研究,分析受采动荷载影响下煤层顶板破坏高度随工作面推进距离的关系,得出煤层顶板最大破坏高度约为88 m,指出该破坏高度将与F16逆断层上盘灰岩沟通;进一步分析实际地质资料和岩溶发育终止深度规律,得出灰岩裂隙水量不大,为工作面安全开采提供意见,并且得到实际工程的验证。     

含水层下煤层开采覆岩破坏规律数值模拟研究

以五沟煤矿1011工作面煤层开采为例,应用FLAC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,确定了含水层下煤层开采导水裂缝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验证,为进一步合理留设防水煤柱提供有效技术参数。     

断层影响下顶板突水特性的数值模拟研究

大量工程实例表明:承压水突出绝大多数是与断层有直接关系.因此,对煤层顶板的变形破坏规律、构造特征以及断层各要素的研究都是防治突水的关键问题.分别建立了含断层与无断层的围岩变形破坏的力学模型,并应用FLAC程序编制了计算程序,运用数值模拟方法深入分析了带压开采中围岩及断层的应力、塑性区分布规律,及孔隙水压分布特征.在一定程度上揭示含断层构造项板突水通道的形成机制.承压水下采煤的数值模拟实验有助于合理留设煤柱宽度、提出合理开采方案,在开采中提高生产效率并避免发生矿井突水事故.     

厚煤层综放开采覆岩移动规律数值模拟分析

为了掌握高河矿综放工作面上覆岩层移动规律,为工作面布置及“三下”开采提供参考,结合高河矿E1302综放工作面地质情况,采用数值模拟方法,对工作面地表移动、上覆岩层移动及岩层破坏特征进行模拟分析。研究表明:岩层移动在基岩内衰减较为明显,在松散层内近似整体沉降,厚基岩具有一定的控制地表沉陷变形的能力;导水裂缝带发育髙度最大约为140 m,裂高采厚比为20;综放开采强度大,地表的沉陷变形值增大,地表裂缝增加,从而导致地表下沉系数增大。     

综放工作面过断层顶板活动规律研究与应用

为避免因工作面搬家所带来的工期延长及经济损失,并且考虑到煤层顶底板岩性较好,济宁三号煤矿53下07(北)综放工作面决定采用割顶留底的方法直接过断层。根据断层区域顶板活动数值模拟结果和工程地质情况,分析和设计了53下07(北)综放工作面直接过断层技术措施。实践证明该技术方法有效保证了工作面安全快速通过断层区域,相比重新开切眼工作面搬家方案,该方案少掘了一条巷道,同时减少了断层保护煤柱的留设,提高了煤炭资源的回收率。     

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。     

综放开采顶煤破坏规律数值模拟研究

根据斜沟煤矿13#煤层赋存情况,运用FLAC3D数值模拟方法对厚煤层综放开采主要影响因素进行研究,得到了各因素影响规律.各因素与顶煤破坏综合指标显著相关,对影响程度进行主次排序:埋深→煤单轴抗压强度→工作面长度→支架支撑力→煤厚.     

大平煤矿综放开采顶板裂隙带发育规律研究

为研究大平煤矿厚煤层综放开采导水裂缝带发育规律,采用地面钻探和实验室试验方式探测了综放工作面导水裂缝带发育高度以及裂隙带顶界面以上隔水岩层的物理力学特性,并将本矿井实测结果与相邻潞安矿区综放裂缝带实测数据进行了对比分析。结果表明,本矿井实测综放导水裂缝带发育高度为顶板以上105.53～112.62 m,裂采比为19.18～19.42,高度基本与采厚成正比,并获得了裂缝带高度计算经验公式。岩石力学试验结果表明,裂缝带顶界面上覆各岩层均有吸水软化现象,软化系数为0.29～0.85,对抑制裂缝发育扩展比较有利。研究成果可以用于指导本矿井河流下采煤和顶板水害防治。     

淮南煤田综放开采导水裂隙带发育规律研究

为得到综放开采导水裂隙带发育规律,采用简易水文观测法对淮南煤田综放开采导水裂隙带发育高度进行了实际观测.通过对实测数据回归分析,得到了软弱顶板导水裂隙带发育高度计算公式.     

煤矿顶板突水事故数值模拟分析

应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心(CRISR)自主开发的F-RFPA^20渗流与应力耦合分析系统，对煤层顶板随着开采的逐步进行，采动裂隙逐渐向上发展并最终与含水层连通，进而导致煤层顶板突水的全过程进行了数值模拟，直观地显示了煤层顶板的变形、破坏过程以及突水前后渗流场的变化情况，阐明了煤矿顶板突水事故通常由采动裂隙引起的突水机理．当垮落带与裂隙高度没有达到含水层高度时发生顶板突水的可能性较小，反之亦然．因此准确确定煤层顶板垮落带和断裂带高度，对于进一步确定煤层开采深度上限，合理留设防水煤柱具有重要的意义．     

承压水下膏体充填开采顶板破断的数值模拟

为了安全开采承压水下压煤,顶板的维护至关重要,采用合理的开采方法是维护顶板的方法之一。根据小马矿地质条件计算导水裂隙带高度,建立顶板力学模型,运用FLAC3D分别对垮落法、膏体充填法开采过程中顶板的破坏情况进行了数值模拟,以确定承压水下膏体充填开采的可靠性。     

压煤开采安全上限标高数值模拟研究

针对桃山水库下铁麒煤矿主要压煤煤层受到水库上方水患的影响,以桃山水库下铁麒煤矿主要压煤煤层的地质条件为背景,运用计算机FLAC3D数值模拟软件进行煤层开采的建模及模拟,针对其塑性区发育特征的变化进行分析,得出煤层开采后导水裂隙带的最大发育高度为57 m,并分析得出铁麒煤矿桃山水库下压煤煤层的安全开采上限标高为+12 m,作为最终开采最大上限取值。研究结果为铁麒煤矿后续煤层的开采提供了参考依据,指导生产实际。     

淮南煤田综放开采导水裂隙带发育规律研究

为了得到综放开采导水裂隙带发育规律,论文采用简易水文观测法对淮南煤田综放开采导水裂隙带发育高度进行了实际观测。通过对实测数据回归分析,得到了软弱顶板导水裂隙带发育高度计算公式。并得出结论:中硬顶板导水裂隙带发育高度明显比软弱顶板的大,综放开采产生的导水裂隙带发育高度比分层开采的大。