采动过程中煤层底板破坏特征及破坏深度分析

为得到采动过程中煤层底板破坏特征及深度,采用现场应变实测法对开采过程中煤层底板进行监测,获得底板不同深度的轴向应变和径向应变变化曲线,分析应变变化得出煤层底板破坏范围及深度。通过在山西某煤矿5304-2工作面底板布置7个应变传感器进行现场应变实测,测试结果表明:该工作面底板破坏深度为14 m,其中采动扰动破坏深度约为12 m;采动过程中,底板所受矿压显现影响具有超前和延后的特点,影响范围随底板深度的增加而减小。     

采场损伤底板破坏深度研究

在收集中国北方典型矿区底板破坏深度实测资料的基础上，利用回归分析法，得出采场底板在未受到构造明显损伤破坏的条件下，底板破坏深度同煤层开采深度、煤层倾角、工作面斜长、底板岩层坚固性系数之间的关系．以几何损伤理论为指导，得出采场底板存在明显原始损伤时底板破坏深度的计算公式．提出用钻孔注水法，评判采场底板岩体在未受到矿山压力破坏时的原始损伤度方法．结合肥城煤田8煤层开采实例，比较理论计算结果和现场实测研究结果，说明回归分析所得的计算公式的实用性．     

煤层底板采动变形破坏规律研究

以潘二矿11223工作面3煤开采为例,利用FLAC3D软件模拟煤层开采后地板采动变形破坏规律,从中获取底板破坏深度,并与理论计算结果相对比,进而分析其突水的可能性。底板破坏深度模拟结果为20 m左右,与距离底板近27 m处的第1层灰岩较为接近,因此认为该工作面3煤在开采过程中有突水的可能性。     

煤层底板采动裂隙演化规律数值模拟研究

以龙门矿二1煤复杂构造破坏的高流变底板为例,基于弹塑性力学方法,结合摩尔-库仑强度理论,以现场观测数据为依据,采用RFPA2D软件与FLAC3D软件进行数值模拟,综合计算出龙门二1煤底板岩体受采动影响的破坏规律特征,即工作面推进初期,底板的破坏深度较小,但随工作面推进距离增加而逐渐增加。通过数值模拟与经验公式对比分析可知,当煤层底板破坏深度达到14 m时,基本不随推进距离增加而变化,且煤层底板采动破坏深度为14 m。但随着开采的进行,在采空区后方煤层上的支承压力峰值位置几乎保持不变,其值随着工作面的推进略有增加,支承压力峰值位于工作面前方和开切眼处,应力集中系数一般为2.5左右。     

综采薄煤层采动底板变形破坏规律实测分析

为了研究兖州煤田综采薄煤层底板采动变形破坏规律,应用现场应变实测系统在兖矿集团杨村煤矿4602综采工作面进行了现场实测,得到了底板2个监测钻孔8个应变传感器探头的的应变增量随工作面推进的变化曲线,通过2个监测钻孔监测数据的综合比较,确定底板破坏深度介于8.4～10.1m之间;结合现场底板变形实测,分析了煤壁前方超前支承压力影响的范围与底板深度的关系并给出了定量表达式;应变增量曲线反映出的周期来压步距为8.9m,这与工作面矿压监测数据反映的周期来压步距基本一致.在此基础上,结合课题组在兖州矿区底板破坏深度实测的已有数据,提出了适合兖州地区的底板破坏深度的经验公式,为兖州煤田下组煤开采结合其他突水影响因素确定安全可采分区提供了可靠依据.目前,位于可采区内的杨村井田2个工作面的安全回采已经证实了预测的准确性.这一问题的研究对鲁西南下组煤煤炭资源的安全开采具有重要的理论与现实意义.     

煤层底板采动破坏特征的研究

根据地应力测量数据 ,研究了显德汪煤矿 9# 煤层底板岩体应力分布规律 ,并进行了三维有限元数值模拟 ,得到了 9# 煤层底板最大破坏深度值。研究结果将为煤矿安全生产提供科学依据。     

采动条件下煤层底板变形破坏特征研究

采用相似材料模拟试验方法,重点研究了煤层底板的应力和变形随工作面开采的变化规律,得出煤层底板应力与变形具有采动差异效应和这种采动差异效应是底板岩层破坏裂隙产生拉剪复合破坏的力学机制的结论;采用理论分析方法,对采动影响条件下煤层底板破坏程度进行了分析,得出煤层底板破坏深度与岩层内摩擦角φ、岩层单向抗压强度σc、最大应力集中系数n和开采深度H之间的关系,在此基础上,提出了降低底板岩层破坏的措施。研究结果可为煤矿的安全开采和矿井水防治提供科学依据。     

深部开采煤层底板采动变形破坏规律研究

针对某矿煤层埋藏深,受底板承压水威胁严重的问题,确定底板采动破坏的深度是实现对其深部开采的关键和前提。根据该矿1305工作面的水文地质条件、煤层力学性质以及顶底板岩层结构和性质,运用FLAC3 D数值模拟方法研究煤矿深部开采过程中应力分布与塑性区分布特征,结合现场实测数据及煤层不同深度的超前段底板超声图像观测规律,得出该工作面采动煤层底板变形破坏的深度约为22 m。     

急倾斜煤层开采底板岩层破坏机理研究

随着煤层倾角增大,切向力的作用越来越大,底板岩层不可避免地要发生变形破坏。建立了急倾斜煤层开采底板岩层力学模型,研究了开采深度、采空区倾斜长度和岩层厚度等因素对底板岩层稳定性的影响,对实际生产中分析急倾斜采空区底板稳定具有重要意义。     

采动效应下煤层底板变形破坏数值模拟

通过分析黄陵二矿2煤层地质条件,在获取力学参数的基础上,以203工作面开采为工程背景,利用FLAC~(3D)模拟软件,结合软件本身内嵌的FISH语言操作指控,对黄陵二矿203工作面底板进行数值模拟。结果表明:随着回采工作面的不断推进,回采工作面两端的煤壁处出现应力集中现象,应力集中系数最大达2.16。底板变形随着距离底板深度的增加而逐渐降低,最大变形量达2.1 m;煤层底板最大破坏深度位于回采面两端位置处为21 m,与经验公式对比误差在0.8%~2%之间,且与203瓦斯异常涌出点垂深位置相吻合,说明模拟结果相对真实可靠。     

煤层底板破坏机理分析及最大破坏深度计算

为进一步认识底板破坏机理,运用半无限体理论计算了致使底板临界破坏的应力及位置,结合塑性力学的滑移线场理论推导出底板最大破坏深度计算公式,分析了底板最大破坏深度及其相关影响因素的关系,并通过算例分析说明了计算公式的合理性。结果表明:在煤壁塑性区范围一定的情况下,底板最大破坏深度随着底板岩石内摩擦角的增大而增大,随着底板岩石黏聚力的增大而减小。底板最大破坏深度不仅与采场端部煤体塑性区范围有关,而且随着工作面超前支承压力峰值的增大而增大。     

熊猫苑后山不稳定斜坡变形破坏机理分析

熊猫苑后山斜坡的变形破坏特征主要表现为斜坡中发生局部的开裂以及崩塌掉块。文章运用自然历史分析法和工程地质条件类比法分析了斜坡的变形破坏机理;并运用传递系数法对该斜坡的稳定性进行了定量分析和评价,得出在最不利荷载组合条件下斜坡的稳定性系数为0.94;根据该斜坡的稳定性现状,提出了清危+裂缝充填+被动防护+绿化工程的综合防治建议。     

深井巷道底板岩体破坏机理及变形过程研究

为对深井巷道底鼓进行有效防治,需对底板岩体变形破坏机理进行研究,掌握底板岩体运移演化规律。利用弹塑性力学理论计算了巷道底板岩层的抗弯刚度和压曲临界载荷,得出了不同底板裸露长度、不同底板厚度情况下的压曲临界载荷曲线;以滑移线场理论为基础,以煤矿现场实测数据为参考,分析了底板岩层塑性区内岩体的运移演化过程,得出了塑性区内岩体的运移路径。     

损伤变量在煤层底板开采破坏深度计算中的应用

针对煤层底板破坏深度的计算很少考虑实际存在的采动损伤的现状,以某矿A组煤开采为背景,提出一种基于数值模拟与理论计算的底板岩层损伤变量,进而确定底板破坏深度的方法。通过在该矿工作面巷道特定位置施工井下钻孔,采用并行电法探测技术验证该方法的有效性。结果表明：底板应力在推进至断层附近时达到峰值19.70 MPa,底板岩层等效损伤变量D′=0.79;基于损伤变量计算得出的底板岩层的最大破坏深度为20.27 m,对比井下实测结果,其准确率达到93.32%。研究结果为快速准确地确定底板采动破坏深度提供了一个新思路。     

覆岩结构类型与开采覆岩损害特征分析

煤层开采打破了上覆岩层原有的平衡,必然引起岩层的移动、破断,导致应力场和裂隙场的改变,工作面出现矿压显现。上覆岩层的岩性和组合结构对工作面开采覆岩损害特征分布影响显著,一般岩性越坚硬,上覆岩层应力集中程度越高,采动裂隙越发育,矿压显现也越明显;坚硬岩层尤其是关键层对覆岩的破断运动起控制作用,覆岩破断发展到一定层位后软弱岩层往往是抑制覆岩破断进一步向上发展的关键。当工作面上覆岩层同时存在远近场关键层时,近场关键层的周期性破断引起裂隙带范围内岩层的运动和工作面周期来压;而远场关键层的周期性破断导致地表裂缝或台阶下沉,工作面压力急剧上升,有时甚至导致煤矿动压灾害,尤其是远近场关键层同步破断时动力现象更明显。通过地面钻孔使远场关键层提前破断是防止此类动力灾害的关键。     

反倾岩石边坡变形破坏试验及有限元分析

根据相似理论建立地质力学模型,研究反倾层状边坡岩体的变形破坏机制。介绍了模型试验的设计和过程,研究了原型边坡的变形破坏机制和岩层倾角对边坡稳定性的影响。同时进行了Ansys模拟计算。通过比较这两种研究方法的结果,发现反倾层状边坡岩体的变形机制为倾倒变形,破坏模式为弯折破坏;破坏首先在坡顶产生,边坡变形加速的过程是在开挖结束一段时间后才出现;岩层倾角的变化对反倾边坡的变形影响不敏感,但对边坡变形加速持续时间的长短有较大的影响,岩层倾角越小,变形加速所持续的时间越长。     

煤层底板采动应力场及变形破坏特征的数值模拟研究

采用FLAC3D数值模拟软件对煤层底板下不同深度处岩体应力场及位移场分布特征进行模拟,得出了采动过程中煤层底板最大破坏深度及最易破坏位置。研究结果表明,运用数值模拟方法,可以较为全面地揭示采动条件下底板岩体的应力场、变形破坏特征及破坏范围、深度,有利于选择、优化设计方案,同时减少试验时间,提高矿井的经济效益与社会效益。     

浅析底板岩层组合对底板破坏的影响

针对深部煤炭开采严重受底板高承压水威胁的现实问题,为进一步认识工作面底板突水机理,从底板岩层的不同组合出发,通过力学分析与数值模拟,分析底板不同岩层组合对底板的破坏深度、破坏方式的影响。为实现承压水上安全采煤提供依据。     

回采巷道变形破坏机理分析及支护技术探讨

针对常村煤矿11221工作面进风顺槽巷道围岩出现大范围变形破坏,制约其安全高效生产问题,根据围岩变形破坏特征及现场观测分析结果,结合巷道恒阻让压耦合支护机理,设计"锚索+恒阻大变形锚杆+钢带梁+底部注浆锚杆"的巷道返修支护方案.通过实践效果分析表明,巷道返修后顶板下沉量为110 mm,底臌量280 mm,两帮变形量为2...