深部薄煤层开采围岩应力分布规律研究

为了研究深部薄煤层工作面回采前后采场周围应力分布情况,以新立煤矿77#煤层的赋存条件及开采情况为研究背景,运用FLAC3D模拟软件,分别对工作面上下顺槽掘进和工作面推进过程中围岩竖直应力场以及水平应力场进行模拟,并分析了深部薄煤层开采周围岩体应力分布情况.结果表明,当工作面处于不同工况下应力集中区域分布不同:上下顺槽的...     

三软煤巷掘进工作面应力集中数值模拟分析

针对三软煤层特殊地质条件下煤巷掘进工作面前方应力分布规律不清的问题,利用COMSOL软件对三软煤层煤巷掘进工作面建模,选取相似参数,研究巷道周围应力集中宽度。分别开挖5,10,15 m的距离,观察应力云图和应力变化曲线,同时分析工作面前方煤体Y方向应力图及沿路径Y方向应力变化曲线,得出掘进工作面前方卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~20 m,峰值距工作面4~6 m;巷道两侧卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~16 m,峰值距工作面4~5 m的结论。通过煤巷掘进工作面应力集中范围数值模拟分析得出的结论,能够为巷道两帮顺层钻孔封孔长度及锚杆支护的深度提供理论依据。     

深部工作面采动应力场分布变化规律实测研究

为防止深部较软煤层发生动力灾害,以平煤股份二矿为工程背景,采用应力实时监测系统测试了深部工作面采动应力场,研究了工作面走向和倾向应力分布及变化规律,分析了应力对煤体稳定性及动力现象的影响,并探讨了工作面可能发生的动力灾害。结果表明,工作面上部(靠近采空区)超前采动影响距离、煤帮内应力集中范围、应力集中系数及应力峰值较大,工作面两端应力规律差异较大。应力峰值和应力梯度变化显著影响煤体的稳定性;通过监测工作面应力变化,可对工作面动力现象进行预测预报;工作面可能发生的动力灾害是应力起主导作用的压出灾害。     

高地应力特厚极软煤层轻放开采矿压观测研究

通过现场观测,分析了朱仙庄矿高地应力特厚极软煤层轻放开采工作面支架支护阻力变化、巷道变形及顶煤顶板运移规律。认为该条件下所选轻放支架工作阻力合理,支承压力峰值点、顶煤顶板始动点与一般综放工作面相比,均前移,巷道变形严重。     

隧道揭煤区域预测最小超前距研究及应用

当公路隧道在掘进过程中穿越煤系地层时,将会面临煤与瓦斯突出的风险。确保隧道安全生产,提前准确测定煤层突出参数是关键。隧道在大断面开挖应力扰动情况下,研究分析隧道揭煤区域预测最小超前距、确保隧道安全施工,具有重要的意义。以宝鼎2号隧道工程为例,采用理论分析和数值模拟的方式,对隧道开挖时应力分布规律进行研究分析,得出煤岩应力场分布特征,并推导出宝鼎2号隧道揭煤区域预测最小超前距为14 m。对宝鼎2号隧道ZK15+895 m煤层进行现场预测应用,测得煤层原始应力区瓦斯含量远大于煤层应力扰动区内瓦斯含量,说明在煤层原始应力区内测定的瓦斯参数指标更能真实、准确地反映本煤层突出危险性。     

基于位移反演分析的小煤柱损伤渗透特性研究

某矿8204工作面回风巷采用小煤柱护巷布置方式,为分析小煤柱破坏损伤程度及煤层透气性,基于ABAQUS数值模拟,从研究开采扰动引起的裂隙带空间结构、覆岩应力场分布特征出发,分析掘巷期间、回采期间小煤柱应力状态、损伤应变及透气性的时空分布规律。模拟结果表明,掘进工作面附近的煤柱透气性系数急剧增长,随着向前或向后远离掘进工作面,透气性系数迅速衰减;工作面后方煤柱破坏严重,与掘进时期相比,煤柱透气性系数大大增加,局部增加2个数量级以上。     

受上覆采空区影响的工作面巷道围岩应力分布规律测试研究

多煤层开采引起的应力场叠加效应是引起煤矿深部煤与瓦斯突出、冲击地压及大变形失稳等灾害的重要原因之一。受上覆丁5,6-22260工作面采空区影响,平煤股份六矿戊8-32020工作面掘进过程中矿压显现剧烈,灾害发生风险较高。为揭示受影响掘进工作面巷道围岩应力分布规律,基于流变应力恢复法软岩应力测试技术,开展戊8-32020回风巷围岩应力现场测试研究。结果表明：上覆采空区对工作面应力分布的影响主要集中在自重应力方向,应力集中系数达1.75,水平方向应力影响相对较小|随着与采空区距离的增加,戊8-32020工作面回风巷围岩应力呈现先增加后逐渐减小的趋势|通过数据拟合预测了采空区的影响范围为戊8-32020回风巷右侧约75m,即距离采空区水平距离约146m。     

近水平煤层综采工作面顶板应力-渗流耦合响应分析

我国煤炭资源开采面向大深度、高地应力、高岩溶水压及地温方向发展,煤矿面临灾害种类繁多。采用应力-渗流耦合的数值计算方法,重点分析承压含水层岩体下采煤过程中渗流场、应力场演化规律,分析了工作面推进过程中岩石破断规律及岩层交界面对岩石裂缝扩展路径的导向作用和对孔隙水压力分布、水头分布的变化规律,预测承压流体涌入工作面可能性。     

煤柱下煤层巷道围岩变形破坏机理

针对寨崖底矿煤柱下回采巷道失稳问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,分析了寨崖底矿煤柱下煤层巷道的破坏机理。得出了上煤层工作面回采后,遗留煤柱底板应力分布规律。发现煤柱下煤层高应力集中区围岩受工作面采动动载高应力扰动出现垂直应力峰值增大、应力集中区范围增加、非对称应力场,是此类巷道大变形破坏的根本原因,且预测采动影响范围为工作面前方60 m至后方130 m。     

特厚煤与瓦斯、二氧化碳突出煤层煤巷掘进防突技术探讨

特厚突出煤层煤巷掘进过程中,往往受到高地应力、高瓦斯等自然灾害的影响,掘进工作面突出危险性大,掘进速度普遍比较低。通过采用穿层条带预抽、顺层前探钻孔、小直径密集排放钻孔等防突技术,能够确保煤巷的安全掘进。     

近距离煤层群窄煤柱下应力分布及巷道布置北大核心

针对近距离煤层群窄煤柱下的应力分布及巷道布置问题,采用理论分析、数值模拟及现场实测等方法对窄煤柱下部煤岩层的应力分布特征进行分析。研究表明:受相邻工作面顺序回采的影响,煤柱上覆岩层向后回采工作面侧回转,导致支承应力峰值向后回采工作面一侧偏移,煤柱支承应力呈不对称分布;受支承应力影响,煤柱下部煤岩层应力分布表现出与支承应力对应的不对称性,不对称程度随煤柱宽度的减小而升高。结合实际工程案例,根据下部煤层底板垂直应力及主应力差分布,同时考虑到应力不对称分布的影响,最终确定了下部煤层回采巷道位置。     

大倾角厚煤层综采面回采对邻近煤柱和掘进面的影响研究

为了研究大倾角煤层综采面回采对区段煤柱和下区段工作面回风巷掘进面的影响,采用数值模拟和现场监测的方法研究了区段煤柱的应力分布、回采面对掘进面的扰动情况。研究结果表明,大倾角煤层工作面应力集中区域与缓倾斜煤层明显不同,煤柱受到的工作面与煤柱侧叠加应力并非均匀分布,靠近上区段侧的应力集中明显高于下区段侧;当前南山煤矿B8煤层大倾角工作面20 m宽区段煤柱能够保持稳定,通过弹性核理论计算其合理区段煤柱宽度为18.4 m;回采工作面与相邻掘进工作面相距218 m时开始相互扰动,两面之间的最大扰动影响发生在回采面越过掘进面46 m时。     

千米深井锯齿形断层煤柱群应力分布及微震活动规律*

上部遗留煤柱存在较高的应力集中，会导致下部工作面或巷道应力升高。对于形状不规则煤柱，应力分布更加复杂，从而使下方工作面过煤柱不同阶段的矿压显现规律不同。针对赵楼煤矿千米埋深7301强冲击危险工作面上部存在锯齿形断层煤柱群的实际情况，采用数值模拟和现场监测手段，研究了各煤柱对工作面应力集中的影响范围及工作面过煤柱群下方的微震活动规律。结果表明：①煤柱内应力峰值及煤柱与工作面相对位置是决定其对工作面影响范围和强度的重要因素，煤柱应力峰值较小及煤柱距工作面较远时均对工作面影响较小；②工作面回采接近煤柱边缘及煤柱交界处时，微震能量和频次均会达到峰值，相应微震大能量事件的振幅增加，主频降低，能量主要集中在低频区，此时工作面的冲击地压危险性最高；③根据震源定位及现场卸压情况，确定煤柱边缘及交界处是高应力集中区，需采取大直径钻孔卸压，以达到降低应力集中的目的。     

近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究

 为了研究近距离煤层上覆煤层已采对下覆煤层开采时支承压力的影响,基于潘二煤矿18516工作面矿压实测结果,运用FLAC3D大型非线性三维数值模拟软件,从围岩应力场分布角度对上覆已采煤层对18516工作面作用机理进行了分析。结果表明,煤柱下支架来压时最大循环末阻力大于采空区下支架载荷。煤柱下部周期来压时最大循环末阻力小于初次来压时的载荷;采空区下,周期来压时最大循环末阻力略小于初次来压时的载荷,相差不大。采空区影响区域,6煤采空区上方应力呈“鞍”形等值线分布,煤柱影响区域,6煤采空区上方应力呈“拱”形等值线分布。煤柱下的支承压力应力集中系数达到4.6～4.67,是采空区下方应力集中系数的3.5倍,受煤柱高支承压力的影响,工作面开采此位置时的危险程度较高,更易产生片帮、漏顶现象。     

近距离煤层蹬空开采围岩应力及裂隙演化规律

针对蹬空状态下煤层底板岩层完整性与承载力影响制约工作面安全高效开采的问题.以草垛沟矿8201综采工作面为研究背景,通过对8-2煤层下伏11煤巷柱式采空区顶板岩层结构与受载进行分析,建立基于弹性地基假定的顶板-煤柱系统力学模型,推导并解析了顶板岩梁弯曲下沉挠度函数;将工作面底板视为半无限平面体,建立工作面走向不同区段静载...     

急倾斜薄煤层仰斜开采覆岩应力分布特征研究

为了确保急倾斜薄煤层的安全回采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的赋存条件和水文工程地质条件,采用离散元UDEC数值计算,研究了急倾斜煤层仰斜开采条件下上覆岩层的应力分布特征和破坏规律。结果表明：急倾斜煤层仰斜开采实体煤侧和工作面前方均存在应力增高区,其应力集中程度随工作面推进呈抛物线和线性增大趋势;急倾斜煤层开采采空区上方为应力降低区,将主应力轨迹线连接形成应力卸压拱,卸压拱拱高和拱角均随工作面推进呈增大趋势,其形状随工作面推进由对称拱—非对称拱—平顶拱转变,卸压拱形态反映出覆岩不同岩层间的应力传递关系,与覆岩的离层位置密切相关。     

基于相似材料模拟特厚倾斜煤层煤柱应力演化规律研究

为研究特厚倾斜煤层开采时煤柱应力变化状态,结合抚顺矿区老虎台矿特厚煤层开采现状,针对83003综放面和73005综放面构建力学模型。采用相似材料模拟实验对煤柱应力进行监测,得到了应力演化规律,根据实验结果对现场布置合理的防治冲击地压措施。研究结果表明:煤层赋存越深,煤柱受采动影响的应力值越大,应力集中系数呈增长趋势,变化范围为1.09~3.12;73005综放面和83003综放面之间的煤柱应力明显高于模型边界煤柱应力;工作面之间的煤柱受开采影响次数越多,煤柱应力值越大;工作面推进时,上覆岩层的垮落使岩层中的应力充分释放,随着采空区逐渐压实,应力值有所回升。通过相似材料模拟研究,对工作面的开采进行指导,运用煤层注水、卸压钻孔和加强支护等措施对冲击地压进行防治,达到了理想的效果。     

特厚煤层采动底板变形破坏的数值模拟与实测对比

根据兖州某矿工作面煤层顶、底板岩层组合及结构性质特点,建立反映完整底板岩层组合的工程地质模型,通过FLAC3D数值模拟分析了煤层开采过程中底板应力及塑性区分布特征,得到了采动煤层底板变形破坏的深度。最后,结合现场该面煤层底板随不同深度钻孔内超声成像观测的变化规律,综合对比分析得出该面煤层底板破坏深度约为12 m。     

云冈煤矿8615-1工作面采动裂隙演化规律研究

根据云冈煤矿8615^-1大采高工作面煤层赋存情况和开采技术条件,构建FLAC^3D数值模型,通过设置边界条件,研究了厚煤层大采高工作面随着开采距离不断增加采场上覆岩层的应力场、位移场和围岩破坏规律。研究结果能够指导厚煤层大采高工作面开展采场围岩控制。