保护层开采保护范围的确定及影响因素分析

针对煤层下保护层开采保护范围划定及影响性问题,利用有限元分析软件ANSYS生死单元模拟保护层开采,探究随着保护煤层工作面的推进,被保护煤层垂直于煤层层理面的应力和变形规律;根据保护层开采应力卸压保护准则和煤层变形保护准则,确定被保护层沿倾向和走向的保护范围,同时对保护层保护效果的影响性因素进行分析。通过对某煤矿保护层开采保护范围的分析结果发现,被保护煤层倾向上部卸压角为60.32°,倾向下部卸压角为43.86°。走向卸压角在倾向各个位置呈现非均匀分布,最大卸压位置为走向中部附近,最大卸压角为54.46°。分析保护层保护效果的影响性因素可知,当煤层倾角较小时,采动应力判别准则较应变准则所得的卸压保护角偏于保守,较为安全。     

近距离煤层群保护层开采对比分析及瓦斯抽采效果研究

为了对比分析在近距离煤层群条件下有保护层和无保护层开采时下伏煤层开采的卸压效果,采用数值计算及现场验证的方法对有无保护层开采时下伏煤层开采时卸压程度进行了研究,得到了有保护层和无保护层开采时,被保护层在开采过程中的垂直应力、卸压范围及塑性区变化规律。研究表明:在有保护层开采时,被保护层的卸压范围相对增大且应力集中系数相对较小,而塑性区发育范围相对增大。现场抽采数据表明:无保护层开采时抽采浓度、纯量相对14207工作面有保护层开采时偏低,有保护层开采时抽采效果更好,为优化底抽巷卸压瓦斯抽采系统,提高瓦斯抽采质量浓度、抽采量以及抽采率提供了一定理论依据。     

远距离下保护层开采上覆煤岩体卸压效应研究

运用计算机数值模拟方法,对远距离下保护层开采上覆煤岩体应力分布、被保护层卸压变形规律进行研究,得出下保护层开采被保护层应力分布特征、卸压范围、变形规律等.结果表明,下保护层开采后对被保护层可以充分卸压,卸压保护层角为50°左右,被保护层最大膨胀变形率为1.5%,被保护层产生膨胀变形使其透气性增大,创造煤与瓦斯共采的条件.研究成果应用于工程实践,取得了显著的技术经济效益.     

远距离下保护层开采上覆燥岩体卸压效应研究

运用ANSYS软件数值模拟方法,对远距离下保护层开采上覆煤岩体应力分布、被保护层卸压变形规律进行研究,得出下保护层开采被保护层应力分布特征、卸压范围、变形规律等.被保护层在保护层开采过程中,产生膨胀变形使其透气性增大,创造煤与瓦斯共采条件.     

下保护层开采时被保护层裂隙发育与渗透特征

保护层开采能够有效防治煤矿瓦斯问题,保护效果是保护层开采设计的重要依据。为了研究保护层开采时被保护层裂隙演化和渗透特征,采用现场测试对保护层开采前后裂隙发育特征进行分析,并对保护层开采过程中被保护层渗透率和卸压特征进行了相似模拟和数值模拟研究,研究结果表明:保护层开采前,裂隙发育数量和宽度较小,受保护层开采影响后,裂隙数量和宽度明显增加,裂隙发育度提高;保护层开采后被保护层可划分原岩应力区、支撑应力区、开采卸压区、应力恢复区4个区,支撑应力区渗透率降低,应力恢复区渗透率小幅提高,开采卸压区内渗透率可达到开采前的7倍以上;保护层开采后,被保护层卸压幅度将近50%,卸压率曲线呈"沟渠状"分布,被保护层膨胀率整体大于3‰,满足《防治煤与瓦斯突出细则》的要求,保护层开采可以达到卸压增透的效果。     

近距离下保护层开采卸压瓦斯运移规律研究

为研究近距离下保护层开采卸压瓦斯运移规律,采用COMSOL数值模拟和现场实测方法,研究了保护层开采后上覆岩层垂直应力的变化规律、被保护层瓦斯压力分布规律、透气性系数变化规律和卸压范围。     

下保护层开采上覆煤岩体应力及移动数值模拟

为研究远距离下保护层工作面开采后采场上覆煤岩体位移及应力变化规律,利用ABAQUS有限元软件建立采场上覆煤岩体的应力变化力学模型,对远距离下保护层开采引起的上覆煤岩体应力及位移变化过程进行数值模拟,同时分析了不同间距上被保护层应力与变形特征及卸压效果。研究结果为确定上被保护层的保护效果和卸压范围提供了可靠的理论依据。     

复合煤层群双重卸压应力时空演化规律研究

为探索复合煤层群保护层开采过程中,在双重卸压条件下首采保护层和次采保护层过程中卸压特征的不同,采用相似材料实验、计算机数值模拟研究双重卸压覆岩裂隙发育、变形特征和应力分布时空演化规律,通过对比分析表明:在二次保护层开采条件下,覆岩部分裂隙经历了二次扩张,压实,吻合,部分裂隙在空间上往深部发育,裂隙带高度范围增加。应力在首采保护层应力状态的影响下进行再分布,随开采过程形成了5个应力分布区域,分别为工作面超前应力集中区、卸压区、压实区、采空区后方应力集中区、原岩应力区。双重卸压下采空区两端卸压效果更为显著,超前应力集中系数较首采保护层要高,采空区压实速度较首采保护层快,同时被保护层卸压程度和范围均显著增加。     

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。     

高山矿近距离低透煤层上保护层开采底板卸压增透效应研究

针对低透高瓦斯近距离煤层上保护层开采合理性问题,以高山煤矿二采区4号和9号煤层作为研究对象,对上保护层开采后底板卸压增透效应进行研究。结果表明:保护层开采后,底板卸压区域呈现为倒梯形,卸压角度约为65°,卸压竖直范围超过50 m,垂直应力由原始应力7.1 MPa降低到3 MPa左右,平均卸压值为3.6 MPa左右,卸压率平均为60%,垂直应力的总体变化趋势为"降低-升高-稳定";被保护层位移变化规律与垂直应力一致,随保护层开采,被保护层竖直方向出现上升,平均上升距离为40 mm左右,最大位移出现在两侧,为53 mm左右,膨胀率由两侧向中部逐渐升高,并稳定在7‰左右;被保护层在距开切眼50~270 m范围内出现明显的增透现象,渗透率平均升高70%,且增透范围呈现倒梯形分布。     

受采动影响的近水平被保护层保护效果考察研究

为研究近水平保护层开采后被保护层的变形规律,采用数值分析方法模拟了保护层开采过程中上覆煤层的应力、位移变化情况,获得了保护层开采后上覆煤层的裂隙发育高度,及保护层开采范围内煤层的卸压膨胀变形量为8.16‰。利用煤层顶底板变形测定仪井下实测了保护层开采过程中被保护煤层的形变量,保护范围内被保护煤层工作面的走向方向、倾斜下方及倾斜上方变形量均大于3‰,保护层卸压充分,保护效果显著。     

上解放层开采对下煤层卸压作用研究

Based on the geological conditions and mining parameters of the coal mining face in No.12 mining block of Jining No.3 Mine,a similar simulation in the lab was conducted on the mining process of the coa...     

千米深井保护层开采煤层卸压效果分析

平顶山天安煤业股份有限公司十二矿己15-31010工作面垂深为1 015～1 130 m,为煤与瓦斯突出煤层,采用开采解放层己14煤层预抽瓦斯是解决己15煤层煤与瓦斯突出的关键技术,因此,针对深部保护层开采过程中下部煤层的卸压效果需进行深入分析。首先根据实际地质条件建立了三维数值模型,计算了己14煤开采过程中下部己15煤层的应力分布。计算结果显示,下部己15煤层在上部保护层开采过程中压力先升高后降低,在采面通过40 m后煤层压力降低至小于1 MPa;但在采空区外侧集中应力区,最大应力值高达42 MPa。现场监测数据显示,采空区下方煤层巷道瓦斯浓度显著增大,但外侧煤层巷道瓦斯浓度变化较小,在上方采面通过40 m后,巷道变形趋于稳定,煤层得到充分卸压。综合数值计算结果和现场监测数据可知,深部近距离保护层开采可以显著降低下部煤层压力,释放煤层瓦斯,但由于集中应力的影响,难以释放位于采空区边缘的下部煤层瓦斯。     

极薄煤层钻采上覆煤层卸压变形及渗透性演化规律

通过相似材料试验及现场工程测试等手段,对极薄近距离下保护层钻采上覆被保护层垂直应力、膨胀变形、渗透率演化规律进行了研究,得出了钻采极薄下保护层上覆被保护层的垂直应力、膨胀变形及渗透率变化规律等。研究结果表明,钻采极薄近距离下保护层二1煤垂直应力降低60%以上,相对膨胀变形率12‰,相似材料体渗透率增大15倍。钻采一9煤对上覆二1煤能形成保护效果,引起了二1煤卸压增透、卸压增流效应,降低了二1瓦斯抽采难度,消除了二1煤的突出危险性,研究成果可推广应用于极薄保层开采。     

煤层群开采条件下的保护层卸压效应研究

随着工作面的推进,煤层群开采后将引起上覆岩层的变形、冒落及下伏岩层的移动、膨胀,使开采空间周围原有应力平衡状态受到破坏,引起应力的重新分布,从而在顶、底板中产生不同的应力应变场,进而对顶、底板岩层产生不同的破坏,而使被保护层产生了不同的卸压效应,同时通过FLAC3D软件对煤层群开采过程中上覆及下伏岩层的应力变化规律及移动变形规律进行了研究。     

含断层煤层群开采围岩应力演化规律研究

采用FLAC3D数值模拟分析煤层开采过程中邻近煤岩体及断层应力分布特点、裂隙发育演化规律、及煤岩层卸压范围。结果表明:切眼、工作面前方、断层面和断层端部均出现不同程度的应力集中现象。当工作面推进距断层一定距离时,采空区上下方邻近煤层卸压瓦斯大量运移并集中在开采空间。断层面应力与工作面应力区叠加贯通,达到应力最大值,此时应对该范围内的瓦斯进行合理的抽采,避免裂隙带形成的瓦斯积聚造成瓦斯突出。     

薄煤层保护层无煤柱煤与瓦斯共采技术研究

针对沙曲矿北翼高瓦斯近距离煤层群安全高效开采的问题,运用理论分析和现场实测相结合的方法,分析了薄煤层上保护层开采的覆岩裂隙分布与演化、卸压机理及采空区瓦斯运移积聚规律,并结合北翼2#薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,介绍了2#薄煤层上保护层无煤柱巷旁充填技术,确定了留巷墙体埋管瓦斯抽采技术参数。现场试验结果表明,采用2#薄煤层上保护层无煤柱煤与瓦斯共采技术,实现了下邻近高瓦斯煤层群的全面卸压,形成了工作面Y型通风系统,大大减少采空区瓦斯涌入工作面,有利于高瓦斯突出危险性煤层群的安全高效回采。     

多煤层近距离保护层开采瓦斯涌出规律及抽采方案研究

 为确保近距离保护层工作面的生产安全,采用分源预测方法对罗州煤矿首采工作面瓦斯涌出规律进行分析,研究表明本煤层瓦斯涌出占16.9%,上邻近层瓦斯涌出占50.7%,下邻近层瓦斯涌出占32.4%。在此基础上对罗州煤矿瓦斯抽采方案进行优化设计,首采工作面采用本煤层顺层平行斜交钻孔、采空区埋管抽采结合通风稀释瓦斯,上邻近层采用高抽巷抽采环形裂隙圈内高浓度瓦斯,下邻近层采用底板穿层钻孔抽采底臌断裂带和底臌变形带内的卸压解吸瓦斯。通过保护层卸压开采配合卸压瓦斯强化抽采方法,降低了卸压煤层瓦斯含量,消除了被保护层煤与瓦斯突出危险性。     

煤层群开采保护层厚度设计优化数值模拟研究

保护层开采是效果明显的安全措施,能够有效预防煤层群开采过程中瓦斯事故。以屯兰煤矿为工程背景,采用数值模拟分析手段,分析7号煤层作为保护层时,开采厚度分别为0.8 m和1.5 m时,被保护煤层应力、位移变化特征,以及在保护层开采过程中煤层内部应力集中程度、泄压范围和煤层膨胀变形程范围,通过多个因素综合对比分析,最终确定最佳保护层开采厚度,相关研究对邻近煤矿保护层开采具有借鉴意义。