富水覆岩采动裂隙渗流相似模拟研究

为了确保工作面在综放开采条件下安全生产,研究了采动过程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板透水的灾害机理.结合具体工程地质条件,利用固-液耦合相似材料模拟方法对首采工作面综放开采过程进行了研究,分析了裂隙带与冒落带导水通道分布特征,总结了含水层潜水渗流规律.模拟结果表明,当工作面推进到300 m左右时覆岩主关键层断裂,裂隙带发展高度到达含水层,为顶板透水提供了可能的通道.在此基础上,分析了采动岩体的周期破断与裂隙发展过程,划分了顶板透水危险区域,其结论可为大佛寺煤矿顶板透水预测及防治提供依据.     

富水覆岩采动裂隙渗流相似模拟研究

为了确保工作面在综放开采条件下安全生产,研究了采动过程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板透水的灾害机理.结合具体工程地质条件,利用固-液耦合相似材料模拟方法对首采工作面综放开采过程进行了研究,分析了裂隙带与冒落带导水通道分布特征,总结了含水层潜水渗流规律.模拟结果表明,当工作面推进到300 m左右时覆岩主关键层断裂,裂隙带发展高度到达含水层,为顶板透水提供了可能的通道.在此基础上,分析了采动岩体的周期破断与裂隙发展过程,划分了顶板透水危险区域,其结论可为大佛寺煤矿顶板透水预测及防治提供依据.     

富水覆岩采动裂隙扩展及潜水渗流过程模拟研究

采用固—液耦合相似模拟实验的方法,研究煤层开采中因顶板垮落、放顶垮落造成的顶板突水通道的变化规律。结合工程实践,系统分析了工作面富水覆岩因采动岩体裂隙动态发展的普遍规律、分布特征及含水层潜水的渗流过程;对煤岩体的变形和裂隙渗流机理进行了初步的探讨,可为煤矿顶板突水防治提供理论依据。     

裂隙岩体渗流水-岩耦合数值分析

以单条平直裂隙中的水流运动规律和裂隙网络渗流模型为基础，介绍了裂隙岩体渗流场与应力场耦合非线性分析的基本原理以及两场耦合的数学模型，并说明了耦合计算方法及步骤，运用算例，通过对比分析耦合及非耦合两种情况下的渗流场等值线图，说明了在渗流场必须考虑水-岩耦合作用。     

煤层开采覆岩变形与破坏试验研究

顶底板赋存含水层的煤系地层在采煤影响下可能因导水裂隙的发育而导致突水危险。采用平面模拟的方法，通过实验室相似模拟试验，对某井田采煤过程中覆岩变形与破坏规律进行了模拟试验研究，获得了上覆岩层应力的分布以及随开采面推进的发展规律，结果表明，在本模拟条件下煤层开采导致上部覆岩破裂带触及上部含水层，因此需采取必要措施，以确保安全生产。     

煤层顶板次生下行裂隙发育特征研究

为了研究煤层大面积开采时,地表下行裂隙发育深度及位置,以浅埋煤层特殊保水开采区基岩黏土型覆岩地质条件为研究背景,通过数值模拟实验,研究了下行裂隙发育特征以及隔水岩组的运移规律,并建立了3个相邻工作面的"边界煤柱-采空区-隔水岩组"力学模型,分析了"下行裂隙"形成条件,推导出"下行裂隙"发育高度和发育位置的理论计算公式。     

三软煤层综放工作面覆岩垮落及裂隙导水特征分析

通过大南湖一矿三软煤层工程地质条件及煤岩物理力学参数的综合分析与测定,开展了对应条件下的物理相似模拟,分析了综放工作面围岩运移及覆岩破坏高度,探索了现场支架实测阻力与覆岩裂隙导水位置、导水量间的关系。综合分析表明:1303综放工作面顶板垮落带高度为20 m,模型表面裂隙延伸高度观测结果与3D钻孔电视合成的钻孔内壁破裂剖面揭示出的裂隙延伸高度均为98 m,与经验公式计算基本一致。工作面超前影响范围随开采范围而增大,最终趋于稳定。1303综放面工作面划分为两个较为明显的压力集中区,工作面裂隙导水量、导水位置与压力集中区中支架压力变化相关,覆岩裂隙导水显现的位置处在工作面中下部顶板压力集中显现区(2区)的位置几率较大。建议1303工作面提前疏放上覆含水层以及老窑积水的同时,加强对两个压力集中区(1区和2区)的监测,尤其是2区,密切关注架后顶板垮落情况与工作面淋水量变化,及时的给出来压预警与导水位置及导水量预测。     

覆岩采动裂隙中瓦斯渗流特性数值模拟

运用RFPA-flow数值模拟软件,对关键层位于距离煤层顶板30 m处开采过程的上覆岩层垮落现象及随工作面推进过程中上覆岩层中瓦斯气体渗流速度变化规律进行了数值模拟。通过对实验结果的分析可知,开采过程工作面前方形成了卸压区、应力集中区、稳压区、原岩应力区,上覆岩层的来压步距为15 m左右,上覆岩层中瓦斯渗流速度随煤层的开采,呈现出先升高,后降低,再升高的变化趋势。     

浅埋煤层群开采覆岩导水裂隙带发育规律

神南矿区各矿逐步进入煤层群开采,顶板矿压、漏风、突水、地表损害等问题凸显。针对红柳林煤矿4^-2号煤层(上煤层)与5^-2号煤层浅埋煤层群开采条件,通过现场实测和物理模拟,研究了红柳林煤矿浅埋煤层群覆岩导水裂隙带发育规律。现场施工观测SK1和SK2钻孔,钻孔观测的平均冒采比为5.5。物理相似模拟和数值计算得出,4^-2号煤层工作面顶板冒落带高度为14.5～15.8 m,是采高的5.05～5.5倍;覆岩稳定后裂隙带高度91 m,为采高的31.7倍。5^-2号煤层工作面顶板冒落带高度为26.4 m,为采高的4.4倍;裂隙发育高度到达地表,约为采高的31.7倍。研究成果可以为红柳林煤矿煤层群高效绿色开采提供理论依据。     

米萝矿覆岩采动裂隙发育特征实验研究

以米萝矿为工程实例,采用相似模拟实验研究裂隙发育。实验结果表明:随着工作面的推进,裂隙边界发育成四边形结构,此结构存在自相似特性;断层线上方裂隙发育成三角形结构;随着工作面的推进裂隙边界角度有所增加,增加到63°左右趋于稳定。     

基于深度学习及数值模拟耦合的覆岩采动效应研究

为研究回采工作面推进过程中覆岩裂隙发育规律进而论证煤柱留设尺寸的合理性,本文采用数理分析手段进行分析,将待开采工作面实测数据代入神经网络,获得了导水裂隙带预测值;借助FLAC^3D软件模拟工作面回采过程,得到了采场塑性区分布范围图。综合导水带预测值、塑性区分布图与断层实测产状验证,说明了煤柱留设的合理性。     

不同倾角煤层开采覆岩破坏规律数值模拟

通过数值模拟,分析了不同倾角煤层开采对覆岩破坏及导水裂隙带发育规律的影响。根据位移等值线图分析得出,随着煤层倾角逐渐增大其沉降位移有增大趋势;根据应力图分析可知,导水裂隙带的厚度随着煤层倾角的增大,也呈现一定程度的增加趋势。该结论为工程实践和采矿安全提供了理论依据。     

煤层倾角对上覆岩层导水裂隙带的影响

为了研究煤层倾角对上覆岩层导水裂隙带的影响,以四明山煤矿工程地质条件为背景,运用UDEC软件分别建立了0、15°、30°、60°煤层倾角条件下的煤层开挖模型,通过分析不同煤层倾角条件下上覆岩层的离层和塑性破坏情况,确定煤层倾角对上覆岩层导水裂隙带的影响规律。结果表明,煤层倾角越大,顶板离层现象最明显区域越靠近采空区倾向高处的边界;在倾斜岩层中,煤层开挖后其上覆岩层塑性破坏区呈现非对称特征,采空区倾向高处的边界附近塑性破坏区高度明显大于另一侧。而且煤层倾角越大,上覆岩层塑性破坏区扩展高度越高;煤层倾角越大,导水裂隙带最发育的区域越靠近采空区倾向高处的边界,导水裂隙带高度也越大。     

覆岩采动裂隙椭抛带动态分布特征研究

在综放开采富含瓦斯厚煤层条件下，分析了采动后覆岩关键层活动特征对裂隙带分布形态的影响，首次提出了上覆岩层中破裂断裂和离层裂隙贯通后在空间椭抛带分布，为合理确定瓦斯抽放方法及参数提供了理论依据。     

神东矿区多煤层开采覆岩破坏及导水裂隙带高度特征研究

掌握煤层开采覆岩破坏规律及导水裂隙带演化特征,是对其进行源头减损设计及采后分区差异化地表生态修复的前提。以神东石圪台矿典型工作面为工程背景,采用自主研发的模拟试验平台开展多煤层开采覆岩破坏及其自修复特征研究,并揭示了导水裂隙带高度与工作面宽深比、深厚比的关系,得到了导水裂隙带高度的预测公式。研究结果表明：上层2-2煤开采时,覆岩破坏特征与单一煤层开采时相似;下层3-1煤开采时,由于煤层相对较厚,两煤层间的岩层破坏严重,裂隙发育,且引起2-2煤覆岩发生二次扰动破坏,裂隙进一步发育;两煤层间以及采区边界的岩层裂隙自修复程度较低,自修复难度较大。导水裂隙带高度随宽深比的增大总体呈降低趋势,随深厚比的增大总体呈上升趋势,并与实测数据进行对比验证。     

近距离煤层采后覆岩导水裂隙带高度数值模拟研究

山东赵坡煤矿为安全开采煤炭资源,采用经验公式预计和计算机数值模拟方法,分别研究了单独开采12下#煤层后及全采12下#煤层、14#煤层两近距离煤层后覆岩导水裂隙带高度。采用经验公式计算出的两值分别为33.7m和41.2m;采用计算机模拟方法计算出的两值分别为35.6m、41.7m。两种计算方法所得结果基本一致。     

工作面覆岩导水裂隙带发育规律及高度探测

为充分了解81201工作面覆岩导水裂隙带的发育规律及高度,采用钻孔取芯的方式对钻孔的冲洗漏失量和岩芯特征进行综合分析,得出导水裂隙带的发育高度。结果表明:81201工作面导水裂隙带的高度为137.3 m。