远程保护层开采上覆煤岩层移动规律

采用UDEC离散元数值模拟研究方法,对平顶山矿区远程下保护层开采条件下上覆煤岩层卸压特征、膨胀变形特征进行了分析.结果表明,在采动或重复采动作用下,上覆煤层卸压特征明显,透气性增加显著.     

薄煤层保护层开采覆岩裂隙演变数值模拟

在保护层开采时,上覆煤岩体的平衡遭到破坏,产生的破断和裂隙为瓦斯的运移创造了通道,有利于瓦斯的抽采。基于离散单元数值模拟软件UDEC2D,模拟了保护层在不同开采参数时上覆煤岩体应力场和裂隙场的变化。研究结果表明:保护层开采时,被保护层煤岩体发生破断,最大主应力主要集中在开切眼和工作面附近,垂直应力大致呈"M"形分布;在开采保护层过程中,上覆煤岩体裂隙发育经历"产生—发展—闭合稳定"的动态发展规律,工作面附近发育裂隙最充分,大致呈一"梯形",并随工作面推进动态前移;裂隙的发育程度和覆岩物理力学特性及开采参数有直接关系,在进行薄煤层保护层开采时应综合确定开采参数。     

矿区开采过程中覆岩移动规律数值模拟研究

针对传统数值模拟方法模拟覆岩移动规律时误差高的问题,提出了矿区开采过程中覆岩移动规律数值模拟新方法,即通过计算覆岩在自重应力作用下的蠕变公式,代入静力平衡条件,得出覆岩移动规律数值模型;对模型底部边界进行全约束,以单元自身重力进行加载,模拟覆岩移动,得出覆岩移动规律数值模拟结果并进行分析。结果表明,设计的数值模拟方法的周期来压步距模拟误差值最高为0.260μm,实验对照组的为0.581μm,设计的数值模拟方法可将周期来压步距模拟误差值降低约50%,可以实现覆岩移动规律的精准数值模拟。     

基于UDEC的山区浅埋煤层数值模拟研究

受地下采动影响,坡体发生移动变形,内部应力重新分布,同时,开采使地表产生裂隙,坡体很容易失稳,甚至发生滑坡、泥石流等大型地质灾害,并且也加剧了环境损害[1]。本文根据贵州山区煤矿地质复杂条件,运用二维离散元程序UDEC(universal distinct element code)对贵州某矿3号煤层进行数值模拟,研究随着工作面的推进长度,分析其上覆岩层移动规律及裂隙发育过程。     

厚煤层综放开采覆岩移动规律数值模拟分析

为了掌握高河矿综放工作面上覆岩层移动规律,为工作面布置及“三下”开采提供参考,结合高河矿E1302综放工作面地质情况,采用数值模拟方法,对工作面地表移动、上覆岩层移动及岩层破坏特征进行模拟分析。研究表明:岩层移动在基岩内衰减较为明显,在松散层内近似整体沉降,厚基岩具有一定的控制地表沉陷变形的能力;导水裂缝带发育髙度最大约为140 m,裂高采厚比为20;综放开采强度大,地表的沉陷变形值增大,地表裂缝增加,从而导致地表下沉系数增大。     

下保护层开采覆岩应力变化特性数值模拟

为了预防生产矿井的煤与瓦斯突出,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,实现对煤与瓦斯突出煤层的消突.应用数值模拟软件进行模拟,对下保护层开采后顶板覆岩的卸压程度、煤岩层移动变形、岩体裂隙发育和煤层卸压瓦斯抽采方法进行系统的研究.结果表明,被保护层的膨胀变形使得被保护范围内的围岩体内部形成大量孔道和裂隙,煤层的透气性增大.被保护层地压减小,弹性潜能得到缓慢释放.开采保护层结合采取相应的瓦斯抽放措施,对于防治深部煤层瓦斯突出和实现煤矿安全生产具有重要的意义.     

浅埋煤层开采覆岩裂隙发育规律的数值模拟

煤层开采引起的覆岩变形移动,造成顶板水突入井下,严重威胁煤矿生产安全。以榆阳矿区某矿一工作面为背景,基于离散单元数值模拟软件UDEC2D,模拟了浅埋煤层开采时上覆岩体中的位移、应力和裂隙的演化规律。研究表明:随着工作面的推进,采空区中部的裂隙部分被压实,裂隙主要富集于开切眼和工作面附近的上覆岩层中,并与裂隙带顶部的裂隙分布区构成了一个类梯形形状区域;工作面推进至140m时,裂隙发育到最大高度94.5m。研究成果为水下安全开采提供了依据。     

煤层群下厚保护层开采覆岩移动规律

为了研究4-1#厚煤层作为保护层预先开采后,其覆岩的移动变形规律及对上部3-1下煤层的稳定性影响,运用UDEC离散元数值软件模拟了随着工作面推进对顶板及上覆3-1下煤层的影响程度,并根据现场工程实践,得出下部厚煤层开采对瓦斯释放及顶板泄压效果显著。     

采空区下煤层开采覆岩破坏规律数值模拟

基于古书院矿煤层的实际地质资料,利用RFPA2D分析软件对采空区下15#煤层开采覆岩破坏进行了模拟,观察开采后15#煤层坚硬顶板的裂隙发育状况,研究采动覆岩中三带的发育高度,并对结果从采场上覆岩层移动破坏规律、15#煤层顶板位移及应力变化特征方面进行了分析。通过对15#煤层三带分布研究,编制矿井冒落带和导水裂隙带高度的等值线图,确定15#煤层的导水裂隙带最大发育高度,预测在15#煤层回采过程中,9#煤层采空区积水下渗的可能性。根据裂隙发育情况,结合顶板岩性,为15#煤建立抽放系统、治理瓦斯的论证提供依据。     

应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征

介绍了利用离散元法模拟分析从采集到基岩垮落至厚松散层变形的过程,分析了厚松散层的变形特征与开采充分度、采厚、松散层厚度和松散层岩性等的相关关系。认识到对永久性非充分采动,相关建筑物保护煤柱可适当减小。厚松散层内部移动边界有明显的曲线特征,应选用分段或曲线形式设计建筑物保护煤柱。厚松散层厚度越大则移动角越小,一次采高大则松散层变形量大。     

综采工作面上覆岩层移动规律数值模拟研究

为掌握1301工作面上覆岩层移动规律及超前支撑压力的影响范围及分布特点,通过理论计算得出工作面直接顶及老顶的厚度,采用数值模拟的方法分析得出上覆岩层的移动规律。     

某矿UDEC数值模拟研究

利用UDEC软件对倾斜工作面开采导致的覆岩移动及裂隙发育过程进行数值模拟,真实反映了在开采过程中覆岩移动及裂隙发育规律,而且得出UDEC适用于模拟开采影响矿压规律的大变形问题研究。     

基于UDEC数值模拟的滑动型地裂缝发育规律

为了研究西部黄土沟壑矿区煤炭资源开采引起的滑动型地裂缝发育规律,首先给出了滑动型地裂缝的定义和基本特征,提出了滑动型裂缝距和裂缝角的概念;采用UDEC数值模拟软件,分别建立了滑动型地裂缝动态发育模型、沟谷坡度模型、沟谷位置模型,分析了开采引起滑动型裂缝的动态发育规律,研究了滑动型地裂缝发育位置与沟谷之间的关系,并以大柳塔煤矿52304工作面为例,验证了模型的可靠性。研究表明：① 滑动型地裂缝的发育分为累积期、形成期、动态发展期、稳定期4个阶段;② 滑动型地裂缝发育位置与沟谷之间的关系模型为：滑动型裂缝角与沟谷坡度之间存在二次多项式关系,与沟谷位置之间存在线性关系;③ 工程实例表明,裂缝角的计算值与实测值之间的最大相对误差为3.4%,使用该模型进行滑动型地裂缝发育位置进行预测是可行的。     

UDEC数值模拟在回采巷道支护设计中的应用研究

采用现场实测与数值模拟相结合的方法,运用UDEC数值软件定性与定量研究了关岭山煤矿15#煤层大断面巷道锚杆支护围岩的受力、变形及其破坏方式,经综合比较得出了合理的锚杆长度、直径和间排距等支护参数。     

厚煤层开采覆岩移动规律的现场监测研究

现有的监测大多在巷道顶板5～8 m深的范围展开,本文通过深孔多点位移计实时监测了工作面回风巷和运输巷顶板岩层0～20 m深处范围内的岩层移动规律.获得了不同回采阶段覆岩移动变形规律,并根据监测曲线获得了周期来压步距.     

榆阳煤矿2301工作面覆岩活动规律的数值分析

为研究陕北地区浅埋煤层开采过程中顶板移动规律,利用 F-RFPA2D软件对榆阳煤矿2301工作面煤层顶板破坏进行数值分析,再现煤层顶板破坏过程,得出了薄基岩浅埋煤层开采过程中覆岩活动特点.研究结果还表明上覆岩层在破坏过程中通过充填离层空间可以实现对导水裂隙高度的控制.     

Overlying strata movement law in fully mechanized coal mining and backfilling longwall face by similar physical simulation

Fully mechanized coal mining and backfilling technology with gangue, fly ash and losses etc. changes the overlying strata movement characteristics and strata behavior law in the fully mechanized coal mining and backfilling longwall face (FMCMBLF). Based on the similar theory, a model of the overlying strata movement in FMCMBLF is established with sponge and plastic foam whose thickness ratio is 1:2 as the similar backfilling body. From the similar physical simulation, the following conclusions have been drawn: (i). The overlying strata movement develops from bottom to top as the mining progresses in the FMCMBLF and consequently, the subsidence curve of the strata assumes symmetrical bowl. (ii) No caving zone but only fissured and bended zones are found in the overlying strata herein. (iii) The subsidence velocity undergoes a changing process of “minimum, successive accretion, reduction, and stabilization,” and the overburden strata movement lasts for a long time. The test results would provide reference for further research of strata control as well as fully mechanized coal mining and solid backfilling technology.     

煤层群双重卸压开采覆岩移动及裂隙动态演化的实验研究

近距离煤层群双重卸压开采时,顶底板煤岩层反复破坏,形成了不同于单层煤层开采的裂隙通道,对瓦斯抽采造成了较大影响。采用相似材料模拟实验研究了单层开采和双重卸压开采覆岩位移、裂隙及应力分布与演化规律。研究表明：在双重卸压开采作用下,一些覆岩裂隙经历了生成、扩展、压实、张拉、再压实等复杂的过程;覆岩中形成了裂隙趋于闭合的“压实区”和裂隙趋于张开的“裂隙区”,这些裂隙形成了立体交错的瓦斯运移通道,并随双重卸压开采工作面推进而变化。提出了近距离煤层群重复卸压开采瓦斯立体抽采模式,实现上覆煤岩层和下伏煤岩层裂隙通道瓦斯的全面抽采,并在贵州盘江精煤股份有限公司金佳煤矿成功应用。