特厚煤层仰采综放工作面过断层应力分布与围岩控制

针对特厚煤层仰采综放工作面过断层时煤壁片帮及冒顶严重、围岩难以控制的问题,结合济宁二号煤矿10301工作面地质条件,采用理论分析的方法得出工作面过断层时要采取的合理措施,并通过数值模拟方法得出工作面过断层时的应力、塑性区演化规律。结果表明:仰采工作面过断层时超前15 m破底、下扎角为11°的方式推过F49断层最为合理;工作面推进至断层35 m时,超前支承应力峰值逐渐增大并向煤壁侧靠近,易造成煤壁片帮;与此同时,断层活化程度逐渐增强,基本顶超前垂直应力峰值增加,周期来压步距减小,顶板不易控制;当工作面推进至断层15 m时,工作面上方岩层塑性区开始逐渐导通断层,直至揭露断层时完全导通,研究结果提出了加强放煤控制、顶板管理措施,能确保10301工作面顺利通过断层。     

大柳塔煤矿12611-2综采面过断层技术研究

文章以大柳塔煤矿12611-2综采工作面过断层为研究背景,采用FLAC有限差分软件对12611-2综采工作面过断层、破碎带期间煤层顶板和围岩的应力应变规律进行数值模拟研究,从而为综采工作面过断层的安全技术措施提供了一定的验证作用。     

深井巷道断层对冲击地压的影响分析

以星村煤矿3302运输巷掘进工作面为研究背景,采用FLAC3D数值模拟分析的方法,分别模拟了3302运输巷距离断层60、50、40、30、20、10 m时围岩的应力分布情况。通过对距离断层不同位置时的深井巷道围岩应力变化情况进行分析,研究了断层对掘进工作面影响的应力分布规律,从而得出掘进工作面开采时周围煤岩体受断层影响的规律,即距断层越近,应力集中现象越明显,煤岩聚集的弹性能越大,发生冲击地压的危险性就越大。采取相应的卸压措施后,现场监测数据表明,冲击地压防治措施在实际生产过程中具有较好的卸压效果。     

充填开采工作面应力分布规律数值模拟及冲击危险防治实践北大核心

运用FLAC^(3D)模拟软件对充填开采工作面垂直应力及运输巷附近断层区域应力分布进行了模拟分析,研究结果表明:充填区域超前支承压力较未充填区域下降明显,充填体能够有效抑制围岩应力释放和变形,对控制上覆顶板移动有较好的效果;工作面回采至断层附近时,运输巷与断层距离越近,断层处应力峰值越高,达到56 MPa,随着运输巷与断层距离的增大,构造应力与采动应力叠加影响越来越小。提出"应力在线监测-钻屑法检验-大直径钻孔卸压"的冲击危险治理方法,现场应用表明,效果较好。     

充填开采工作面应力分布规律数值模拟及冲击危险防治实践

运用FLAC~(3D)模拟软件对充填开采工作面垂直应力及运输巷附近断层区域应力分布进行了模拟分析,研究结果表明:充填区域超前支承压力较未充填区域下降明显,充填体能够有效抑制围岩应力释放和变形,对控制上覆顶板移动有较好的效果;工作面回采至断层附近时,运输巷与断层距离越近,断层处应力峰值越高,达到56 MPa,随着运输巷与断层距离的增大,构造应力与采动应力叠加影响越来越小。提出"应力在线监测-钻屑法检验-大直径钻孔卸压"的冲击危险治理方法,现场应用表明,效果较好。     

3113综采工作面过断层数值模拟研究

基于某矿3113综采工作面过断层的各种因素,并考虑工作面推进速度与回采效率等综合指标,根据该工作面的地质情况最终进行沿底板推进过断层。通过采用数值模拟对3113工作面沿底板掘进进行模拟,模拟结果显示:沿底板掘进的设计方案能够有效控制顶底板的应力作用,并且有效控制了围岩的位移量,在安全通过断层的同时,又可以满足相应的工程经济需求。     

陷落柱影响煤层安全开采的数值模拟分析

为避免井下揭露陷落柱造成事故,针对葛亭煤矿3301工作面在掘进过程中揭露岩溶陷落柱的情况,结合以往研究成果和工作面实际情况,利用FLAC3D数值模拟软件建立三维模型,分析采煤工作面推进的全过程,对工作面距岩溶陷落柱不同距离的垂直应力和围岩应变进行模拟。     

大采高工作面过断层采动应力演化与顶板稳定性研究

运用数值模拟研究了大采高工作面过断层期间围岩应力演化,分析了断层周围应力和工作面前方支承应力随推进的变化;分析了大采高工作面过断层与一般采高工作面过断层、正常回采期间工作面顶板结构特征;分析了过断层期间顶板稳定性,指出了顶板可能发生的失稳类型,提出了注浆加固煤柱来提高顶板稳定性的措施。实践表明:注浆加固后过断层期间煤柱具有较好的承载能力,顶板完整性较好,支架未出现异常的载荷及破坏,能够较好的控制顶板。     

薄煤层过断层预掘巷技术研究

为研究7122工作面通过断层时覆岩移动规律,以祁南煤矿82采区地质条件为基础,利用UDEC数值模拟软件分别分析了工作面推至断层前、推至断层时、推过断层后的工作面顶底板围岩应力与塑性区分布特点,提出在遇到较大落差(2.0~2.5 m)的断层采用预掘巷技术。提前预处理断层,使工作面不影响安全生产,又有利于提高煤质,有利于薄煤层安全高效开采。     

大采高工作面沿倾向过正断层数值模拟与工程实践

以霍尔辛赫煤矿3603工作面为工程背景,采用数值模拟对工作面过断层期间围岩塑性区、应力状态和位移量进行分析,以此提出过断层期间的技术措施。研究结果表明,大采高工作面过正断层期间,围岩塑性区、煤壁应力集中程度和围岩位移量显著增大,片帮主要发生在煤壁中上部;提出的控制采高、控制下山坡度、工作面调斜、加强顶板管理及片帮防治5项技术措施现场应用效果良好;过断层期间,顶板冒漏和煤壁片帮难以完全避免,出现后应及时处理。     

硬厚岩层下逆断层采动应力演化与断层活化特征

上覆硬厚岩层受逆断层切割后,工作面顶板运动、采动应力会有异常变化。采用三维数值计算方法,模拟分析了上、下盘工作面向逆断层推进过程中的采动应力演化特征、煤层顶板运动特征及断层活化规律,并采用工程实例进行了分析验证。研究表明：在逆断层切割作用下,上盘工作面围岩呈倒楔形,采动应力向底板深处、顶板高处转移,围岩应力集中程度大于下盘工作面。下盘工作面与上盘工作面相比,采动应力受工作面与断层距离的影响较大。巨厚岩浆岩及其下部岩层形成类似“杠杆”结构,造成煤层顶板的下沉和反弹。逆断层下盘工作面煤层直接顶断层带活化的可能性大于上盘工作面,高位岩浆岩断层带活化的可能性小于下盘工作面。下盘工作面与逆断层距离40 m时断层开始活化;上盘工作面与逆断层距离40 m时,煤层直接顶断层带开始活化,与逆断层距离30 m时高位岩浆岩断层带开始活化。     

胡家河煤矿402102工作面过断层破碎带围岩控制实践

为有效保障胡家河煤矿402102工作面顺利推进通过F7断层破碎带区域,根据F7断层破碎的具体地质条件,结合断层破碎带难控机理的具体分析,确定了断层破碎带区域主要的围岩控制技术为“降低采高+超前注浆加固”的方式。分析断层破碎带的难控机理及工作面的具体地质条件,对断层破碎带区域的围岩控制技术的各项参数进行具体设计,并通过矿压监测验证分析围岩控制技术的效果。结果表明断层破碎带区域围岩控制技术实施后,大部分工作面液压支架的受力较为正常,工作面两端头的支架受力大于工作面中部支架的受力,支架的工作阻力基本在7853~11780 kN的范围内,工作阻力达到额定工作阻力的52%~79%,基本无煤壁片帮现象出现,保证了工作面顺利通过断层区域。     

不同倾角正断层附近应力分布规律数值模拟研究

查明不同倾角正断层附近应力分布规律对瓦斯分布规律预测、煤与瓦斯突出预测具有重要的参考价值。以鹤壁四矿31052采煤工作面内不同倾角正断层参数为基础,结合实验室岩石力学测试,构建了正断层地质模型;借助ANSYS有限元模拟软件对不同倾角(30、45、60°)正断层附近的应力分布进行模拟。结果表明:煤厚7.5 m、断层垂向高度50 m、断层倾角45°时,断层端部的应力集中程度最高,断层附近煤岩体破碎严重;工作面前方距断层40 m左右范围应力"释放区、集中区、正常区"三区界限较明显。断层长度、煤厚取值不同时,断层端部应力集中程度会发生变化。煤厚和工作面距断层距离对断层附近横向上应力变化有重要影响,断层垂向高度和断层倾角对断层附近纵向上应力变化有重要影响。     

综放工作面过断层群上覆岩层导水通道形成机理研究

采场覆岩导水通道的形成是断层、岩层层理、塑性破坏区等因素综合作用的结果。以中煤平朔井工三矿34201综放工作面过断层群为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件,计算分析了综放工作面推过断层群前后的采场围岩塑性破坏区、位移场及应力场分布特征。结果表明：在层理发育的地质条件下,上覆岩层的拉应力区大致呈“S”型或“Z”型分布;采空区上方岩层的较大最大主应力呈“拱形圈”分布,较小最小主应力呈“树冠形”分布,在“拱形圈”和“树冠型”之间的交叉区内岩体容易发生剪切破坏;当拉伸破坏区、剪切破坏区与离层区均与断层贯通时,上覆岩层导水通道即可形成。因此在工作面推过断层群时应采取降低采高等措施,避免导水通道贯通。当34201工作面推过断层Fs27断层后,Fs27和Fs28断层均有一定范围的错动活化,采空区离层主要发生在顶板上方73 m以内,经采用降低采高等措施后,34201工作面已安全通过断层群。     

开挖扰动对断层上下盘围岩稳定性的影响研究

为研究采动应力对断层上下盘围岩稳定性的影响,采用相似模拟实验的方法,对开挖扰动作用下断层上下盘的围岩移动和破坏机制展开研究,结果表明：随开采工作的不断进行,断层在采动应力的影响下,位于断层下盘的围岩系统失稳垮落现象明显,基于覆层空间结构思想,对下盘围岩冒落规律展开分析,将断层下盘围岩冒落过程分为裂隙发育、覆层快速失稳、覆层逐渐稳定、覆层突变冒落四个阶段。相对于下盘围岩,上盘围岩位移变化微弱,应力增长显著,引入断层稳定性评估的应力比状态量,应力比计算值均在稳定区间内,上盘围岩系统保持稳定,受开挖扰动影响小。     

超前应力区煤柱片帮机理及控制技术

白洞矿8111工作面在回采过程中,受工作面断层以及集中应力等影响,位于回风顺槽超前工作面20 m范围内煤体出现严重片帮现象,分别从围岩稳定性、集中应力、支护技术等方面分析了煤体片帮机理,提出了"注浆+水力膨胀锚杆"联合支护技术,有效控制了煤体片帮,取得了较好成效.     

断层破碎带走向方向大断面巷道支护实践

以塔山煤矿8301工作面为研究案例,基于该巷道特殊地质条件下巷道围岩特征,采用FLAC;数值模拟软件揭示了围岩受力状态及变形破坏规律,针对性制定了断层破碎带超前预注浆加固、"三高"支护强化、不对称补强加固的综合支护方案。矿压观测数据表明:8301工作面围岩变形量较小,巷道围岩稳定,支护方案可靠有效。     

下保护层工作面过断层区覆岩裂隙-应力演化规律研究

为深入研究下保护层开采过断层区上覆岩层裂隙发育与应力演化特征,运用相似模拟研究方法,分析下保护层开采过断层过程中裂隙场演化、顶板断层应力变化趋势、上覆岩层运移特征。结果表明:下保护层采动容易引起顶板断层附近煤岩体破碎,形成断层带;覆岩裂隙在顶板断层带内显著增加,其密度曲线呈现"W"形分布;顶板断层底端与顶端随采动工作面接近与远离应力峰值表现出不同变化;覆岩运移具有时空效应,同一层位覆岩随工作面推进位移下沉,呈现"瀑布"状分布。     

正断层构造应力作用下巷道围岩破坏机理

在断层构造应力下回采巷道支护稳定性的问题日益凸显。以忻华煤矿3402工作面胶带运输顺槽开挖过断层为工程背景,对断层构造区域附近岩层应力分布特征进行分析,研究断层构造应力作用下巷道围岩破坏特征分析,进一步总结断层构造应力作用下巷道围岩稳定性所应考虑的因素,为断层构造应力下回采巷道顶板围岩稳定控制技术提供理论基础和理论参考依据。     

综采工作面过断层顶板破坏机理及控制技术

针对工作面过断层时遇到的冒顶和煤壁片帮等问题,以麻家梁矿14207综采工作面为工程背景,通过建立工作面断层区顶板的弹性深梁力学模型,对其顶板应力分布规律进行分析,据此提出深浅分带刚柔耦合注浆的围岩控制技术。并利用FLAC^3D数值模拟软件对所提控制方案进行计算分析,结合现场监测数据进行对比判定。研究表明:工作面顶板破断主要由有效极限剪应力引起的;模拟中围岩塑性区范围和顶板下沉量明显减小;工程实测顶板位移量从38cm减小到7cm,下沉量减小81.6%。深浅分带刚柔耦合注浆围岩控制技术可以有效的解决冒顶和片帮问题。