带压开采下煤层底板破坏特征的数值模拟研究

 运用数值模拟软件模拟带压开采下煤层底板的破坏特征。根据矿区实地数据资料结合流固耦合原理，对不同推进距离、不同水压、不同隔水层厚度下的底板破坏特征进行模拟。结果表明，在模拟推进过程中，水压的增大、隔水层厚度的减小导致底板位移增大、围岩应力集中明显,在导水带附近影响尤甚，真实的反映了带水压开采底板破坏特征；初次位移、应力增大的推进距离与初次来压的推进距离相吻合。可见数值模拟对于带压开采模拟分析以及预测初次来压是可行的，研究结论可为煤层开采过程中的流固耦合分析以及底板突水机理研究提供参考。     

近距煤层上行开采底板稳定性分析

通过现场掘探巷实例，取样测定底板岩层物理力学参数，并在相似模拟和数值计算基础上，分析了条带来采区上近距离煤层上升开采工作面底板稳定性，探讨了底板关键层的失稳机理，提出了确定可开采方法的原则。     

承压水上开采底板失稳破坏规律研究

承压水上开采的底板破坏失稳对煤矿安全生产构成重大威胁，能否准确的计算和模拟煤体采动对底板失稳破坏规律，对承压水开采具有极重要的指导意义。本文采用实验方法研究底板隔水层的渗透特性、利用岩石破裂全过程分析软件(RFPA^2D)对徐州矿区西部屯头系煤层开采底板破坏失稳进行数值模拟计算，模拟结果可为屯头系煤层的开采设计提供重要依据。     

煤层底板采动变形破坏规律的数值模拟研究

以贵州河边煤矿12煤开采为例,利用FLAC3D软件模拟煤层开采后底板采动变形破坏规律,得到了12煤层底板采动破坏深度。模拟结果表明:12煤层底板采动破坏深度为8m左右,大于底板隔水层厚度,因此认为开采12煤层极有可能引起下部茅口灰岩含水层突水。     

西石门铁矿南采区盘区开采规划的三维有限元分析

文中抓住西石门铁矿南采区盘区开采线前方底板采准巷道的稳定性这一关键问题,按开采年度模拟盘区开采规划,获得了开采线前方底板中的应力状态,然后对底板采准巷道的稳定性进行了预测,并给出了整个开采区域上的破坏分布。     

煤矿底板软硬相间岩层突水的流固耦合分析

叙述煤矿底板软硬相间岩层开采过程中的裂隙发育规律,并分析底板对承压水隔水能力,及在煤层开采过程中底板突水通道变化的规律。运用FLAC3D数值模拟软件中的流固耦合模块,模拟开采过程中底板塑性区、底板压力变化以及动态开采中水流矢量分布。结果表明,随着开采工作面的推进,承压水向采空区渗入在前方煤壁处发生突水,从而为煤矿底板突水的防治提供理论依据。     

深部近距离煤层开采底板破坏规律实测对比研究

基于大屯矿区地质和水文地质条件的分析与研究,奥灰水是深部7、8煤层开采底板突水的最主要威胁源,8煤底板破坏特征影响奥灰水防治设计。以矿区徐庄矿8199工作面为例,建立物理模拟模型,对单采8煤层及先采7煤后采8煤两种开采条件下底板破坏特征进行了模拟。并利用直流电法对该工作面开采过程的底板破坏规律进行了实测。发现压煤开采规范中经验公式预估和塑性力学理论预估获得的底板破坏深度值比直流电法实测值偏大,与单采8煤的物理模拟结果较为接近;物理模拟先采7煤后采8煤的底板破坏深度与直流电法实测值较为接近。基于以上分析对矿区新设计深部开采近距离煤层工作面底板破坏深度预估方法提出了建议。     

上保护层开采底板破坏深度和应力分析研究

上保护层开采导致的底板变形、应力释放会使被保护层内高瓦斯沿着上覆岩层内形成的空隙裂隙结构向上运移，很容易造成所采工作面采空区内瓦斯增加，造成工作面瓦斯超限。以峰峰集团以黄沙矿为研究实例，针对其主采的2号煤层利用FLAC^3D模拟软件进行上保护层开采底板应力研究，揭示了上保护层开采底板应力的规律特性，对于保护层开采工作瓦斯治理具有一定的指导意义。     

反程序开采底板岩层破裂区分布的探测研究

采用瑞利波探测技术、现场实测、数值模拟等手段,对木城涧煤矿+450 m水平近距离反程序开采三槽煤层的底板裂隙发育情况进行探测分析,得出受二槽煤开采引起的三槽煤底板的破坏程度的分区及其空间展布。研究结果表明：三槽底板处于二槽开采引起的裂隙带范围内;在距离三槽底板19～7.8 m处的岩体受二槽煤开采影响引起的裂隙尤为发育;三槽底板的中砂岩段岩层基本保持完整状态,该段为三槽底板稳定的关键层位。现场钻探试验与探测结果基本吻合,反映出了瑞利波探测技术探测反程序开采底板岩层裂隙发育情况的可信度,并通过数值模拟对反程序开采的卸压效果、卸压区域进行了分析。     

厚煤层下行式分层开采底板破坏规律研究

以潘北矿11113工作面开采为例,采用相似材料模拟与数值模拟相结合的手段,分析3#煤下行式分层开采的底板破坏特征。结果表明:3#煤底板破坏深度为17.2~18.5 m,存在底板灰岩突水可能性,应注意底板疏水降压与加固。     

采煤工作面底板突水判据的建立及应用

根据近几年奥灰岩溶水防治的研究成果和大量的实际调查资料，认为底板突水预测预报的关键是建立突水判据，并依据带压开采中煤层底板承压水渗流场、采动应力场的耦合效应，模拟采动条件下煤层底板破坏状态以及破坏区域的演化规律，建立了底板突水判别式。并以韩城矿务局马沟渠煤矿1108工作面带压开采为例予以说明。     

承压水上开采底板失稳破坏规律研究

承压水上开采的底板破坏失稳对煤矿安全生产构成重大威胁,能否准确的计算和模拟煤体采动对底板失稳破坏规律,对承压水开采具有极重要的指导意义。本文采用实验方法研究底板隔水层的渗透特性、利用岩石破裂全过程分析软件(RFPA2D)对徐州矿区西部屯头系煤层开采底板破坏失稳进行数值模拟计算,模拟结果可为屯头系煤层的开采设计提供重要依据。     

承压水上带压开采底板突水相似模拟试验研究

采用自制改进的二维相似模拟试验台,研究带压开采时煤层底板的突水机理从而确定底板的突水位置。运用水袋铺设在煤层底板下代表承压水层,通过液压千斤顶在水袋上作用一个力使水袋均布受压,从而模拟带压开采时的底板突水,通过相似模拟试验研究,首先论证了在底板承压水和采动影响的共同作用下导致底板突水;其次还发现突水位置一般位于采空区中部的薄弱处。     

开采参数对底板破裂深度的影响分析

煤矿开采中顶底板破坏带高度和深度对安全生产十分重要,尤其在承压水上开采时,底板的破坏带深度直接关系到工作面的开采可行性。为分析不同开采参数对底板破坏带深度的影响,采用数值模拟的方法对不同开采条件下的破坏带深度进行分析。结果表明:底板破坏带深度随着工作长度增加而增大;随着埋深的增加底板破坏带深度逐渐增加;底板破坏带深度与开采厚度成正比。     

杨村煤矿下组薄煤层底板采动效应特征研究

杨村煤矿下组煤的开采受到底板承压水的威胁,采动底板破坏深度的研究是底板岩层阻水能力评价的关键。以杨村煤矿4602工作面水文地质条件为基础,建立了下组薄煤层底板工程地质模型,通过数值模拟软件FLAC3D模拟研究煤层底板采动变形破坏规律,得出在正常采动情况下底板最大破坏深度约为12 m;并与该工作面底板实测结果进行了对比验证,二者结果基本一致。研究结果为杨村煤矿下组煤的合理开采、支护及底板岩层阻水性的评价提供了参考依据。     

浅埋深煤层群下行开采底板卸压规律研究

为研究浅埋深煤层群下行开采底板卸压规律,通过FLAC和UDEC数值模拟软件模拟分析了上煤层工作面采动过程中底板煤岩体的应力及位移变化规律,得出了底板煤岩体最大卸压深度为40 m;底板裂隙发育呈"O"形圈分布,工作面煤壁处底板煤岩体的纵向裂隙与下层煤体贯通。可为上煤层工作面实施底板瓦斯预抽采,解决开采过程中底板煤层瓦斯渗流至工作面导致的瓦斯超限问题提供理论指导。     

地垒和地堑构造对煤层底板突水影响的数值模拟

为研究地堑和地垒构造对煤层底板突水的影响,建立了仅地质构造形式不同,但含煤岩系地层结构和力学性质完全相同的2个模型,采用FLAC3D数值模拟软件分别进行相同开采条件的数值模拟研究。结果表明:在相同的开采强度下,地垒构造形式下的底板破坏幅度小,断层破碎带较小,不易引起底板突水,具有较强的抗扰动能力;地堑构造形式下的底板破坏幅度较大,断层破碎带较大,开采时较容易引起底板突水,抗扰动能力较弱。     

煤层开采底板破坏数值模拟对比研究

采用数值模拟方法模拟煤层开采过程可以有效模拟应力变化过程,从而掌握底板变形破坏情况。通过对某煤矿深部下组煤首采区完整岩层和有断层岩层2种情况进行数值模拟,对比分析首采区采动应力变化和底板破坏情况,发现在断层影响下,终采线附近最大应力值远大于完整岩层的最大应力值,进而导致底板破坏深度大大增加,为下组煤开采预防底板突水和正确留设防隔水煤柱提供了重要参考。     

深部开采底板采动破坏深度演化规律研究

针对深部开采工作面底板采动破坏带深度实测困难、已知实测数据极少的难题，采用数值模拟与井下钻孔注水试验相结合的方法，分别对林西矿深部工作面底板岩层完整区域、破碎区域底板采动破坏演化规律及深度进行了研究。注水试验实测结果表明：底板岩层完整区域采动破坏带深度为23.58 m,破碎区域采动破坏带深度为37.45 m。数值模拟结果表明：随工作面开采推进，岩层完整的底板采动破坏深度发育将经历“增长-稳定”的过程；岩层破碎的底板采动破坏深度发育将经历“增长-稳定-突增-稳定”的过程；底板赋存小构造(或裂隙)“活化”,并与底板采动裂隙联通，是导致岩层破碎的底板采动破坏深度加大的根本原因。     

承压水上充填开采底板破坏特征研究北大核心

为探索充填开采对底板破坏深度的影响及对突水灾害的控制效果,结合理论计算、数值分析和煤矿现场观测等方法对某矿A工作面承压水上充填开采底板破坏特征进行了综合研究;通过理论计算推导出了充填开采工作面底板最大破坏深度计算公式;通过数值模拟对充填开采和非充填开采时底板破坏情况进行了对比研究,通过现场实测分析了充填开采时底板岩层的实际变形破坏特征。结果表明:充填开采时,采场围岩的采动卸压范围、顶底板移近量明显减小,围岩应力集中程度降低,底板破坏深度并未随着推进距离的增加而持续纵向发展;由于充填体的应力传递和支撑作用,A工作面开采对底板的损坏影响得到减缓,破坏深度未连通下部含水层,可实现安全回采。