谢桥煤矿上保护层开采保护范围研究

谢桥煤矿B6煤层的开采对B4煤层进行卸压保护,利用数值模拟软件,根据膨胀变形量确定被保护层保护范围,模拟出走向卸压角分别为78.5°和77.6°。倾向卸压角分别为78°和侧80°,得到B4煤层的卸压保护范围。根据模拟得出的卸压角和B6煤层工程实践,设计煤层变形考察孔和测压考察孔,现场测定被保护煤层的变形量、瓦斯压力,研究其在保护层的开采过程中的变化规律,得到准确的卸压保护范围,保证卸压瓦斯抽采的有效性。     

保护层开采过程中增透效果及卸压范围研究

基于保护层开采条件下煤层变形破坏特征,采用RFPA2D-flow数值模拟软件,对被保护煤层的应力分布特征、煤层透气性变化规律和煤层变形量进行了数值模拟分析;同时对潘三矿近水平煤层进行下保护层开采试验研究,考察了保护层开采保护边界范围的卸压增透效果.结果表明,保护层开采后,过渡卸压区内煤体膨胀率为1.85％,煤层透气性系数可增大到原来的70倍.结合瓦斯抽采可以使保护层在走向方向和倾斜方向的有效保护卸压角从原来的锐角扩展到90°,使被保护煤层的卸压范围得到扩大.     

远距离下保护层开采卸压效果数值模拟研究

以芦岭煤矿远距离下保护层(即Ⅲ11软岩工作面)开采作为工程背景,采用FLAC3D数值模拟技术,通过对虚拟监测点数据的统计分析,研究了下保护层开采过程中被保护8~#煤层的应力变化规律、膨胀变形程度及瓦斯压力变化规律。模拟结果显示:随保护层开采范围的不断增大,8~#煤层垂直应力、最大主应力及最小主应力变化量均超过10%;厚度变形量超过3‰;且在保护层开采中后期8~#煤层瓦斯压力低于国家防突规定的临界值0.74 MPa,表明下保护层开采对被保护的8~#煤层起到卸压保护作用。     

受采动影响的近水平被保护层保护效果考察研究

为研究近水平保护层开采后被保护层的变形规律,采用数值分析方法模拟了保护层开采过程中上覆煤层的应力、位移变化情况,获得了保护层开采后上覆煤层的裂隙发育高度,及保护层开采范围内煤层的卸压膨胀变形量为8.16‰。利用煤层顶底板变形测定仪井下实测了保护层开采过程中被保护煤层的形变量,保护范围内被保护煤层工作面的走向方向、倾斜下方及倾斜上方变形量均大于3‰,保护层卸压充分,保护效果显著。     

上保护层开采下伏煤岩力学特性及瓦斯抽采效果

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,模拟保护层开采过程,下伏煤岩应力及变形特征,得出了下伏煤岩应力随保护层开采变化规律及被保护层煤层变形呈现压缩、膨胀、膨胀减小到稳定的变化规律,并在现场进行了工业性试验,考察了保护层开采过程,被保护层变形及煤层透气性变化,理论分析与现场测定基本吻合,依据研究结论,优化了被保护层卸压瓦斯抽采设计,通过被保护煤层卸压瓦斯抽采,残余瓦斯含量降到了2.33 m3/t,残余瓦斯压力降为0.35 MPa,均低于煤层突出临界值;被保护范围内煤层瓦斯抽采率达到44.8%;被保护层的瓦斯含量得到有效降低,消除了突出危险性,确保了被保护层的安全开采。     

受底板承压水影响的下保护层开采厚度确定

针对淮南潘谢矿区煤层条件建立了采动煤岩体计算模型,在分析顶、底板煤岩受力后裂隙分布特征基础上,通过数值模拟的方法研究了保护层A3煤层不同开采厚度时,采空区上方的B4-1煤膨胀变形量及本煤层底板导水破坏深度变化规律;随着开采厚度不断增大,B4-1煤层膨胀变形量呈指数函数趋势增加,并在采厚2～3 m之间有突变过程;在承压水水压降为1.0 MPa情况下,随开采厚度增加,底板采动破坏深度与之呈现对数曲线关系。在保证保护层A3煤层对被保护层B4-1煤层能充分卸压及在承压水体上安全回采的前提下,最后得出A3煤层理论上最佳开采厚度为2.21～4.0 m。     

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.     

近水平煤层下保护层保护范围的数值模拟

以淮南潘三矿近水平煤层下保护层开采工程为研究对象,基于瓦斯渗流、煤岩体变形的基本理论和有限元计算方法,通过模拟下保护层开采后被保护层的应力场和变形场的发展过程,确定了随着保护层工作面的推进,被保护层的应力变形和膨胀变形规律;根据应力卸压保护准则和煤体变形准则,提出了合理保护边界划定依据。研究表明,在结合地面钻井抽采的情况下,近水平煤层下保护层开采后,被保护层的理论保护范围存在扩界空间,可扩大到与下保护层等长等宽。现场试验与数值模拟结果基本吻合。     

近水平上保护层开采覆岩破坏规律数值模拟研究

为确保近水平高瓦斯松软低透煤层安全高效开采,以大湾煤矿西井X10901工作面为研究对象,利用FLAC~(3D)数值模拟软件对上保护层开采覆岩的应力变化规律、破坏情况以及被保护层的变形分布规律进行研究,并结合现场开展了保护效果考察认证。结果表明:采场周围覆岩在整个开挖过程中经历了由原始应力区转化为应力集中区、卸压区、稳定区和重新压实区的变换过程;上保护层开采所形成的卸压区域随工作面的推进从"V"形过渡至"U"形逐渐增大。经保护层开采后,被保护层的最大膨胀变形量可达12.2mm(相对膨胀变形4.52‰),并在竖直方向上形成了覆岩"三带"分布和底鼓分布;结合现场保护效果考察得知,上保护层开采后被保护煤体得到了充分保护,最大限度地消除了煤与瓦斯突出危险,为矿井安全高效奠定了重要的基础。     

突出煤层上保护层开采防突效果研究

土朱煤矿井田内含煤7层,其中:1煤、2煤、3煤、4煤为无突出危险煤层,5煤、6煤、7煤为突出危险煤层。通过合理布置钻孔,观测上保护层开采前、后煤层瓦斯压力变化和围岩应力变化的情况,来分析研究煤层瓦斯压力变化规律和围岩应力变化规律,确定突出煤层上保护层开采的保护范围和保护效果,为矿井开采防突工作提供理论依据和实践指导。     

近距离保护层开采瓦斯运移规律

为了防止在近距离上保护层开采过程中,大量被保护层瓦斯涌入保护层,对近距离保护层开采后瓦斯分布规律及瓦斯运移规律进行了研究,研究发现,近距离保护层开采使被保护层充分卸压,可有效消突;保护层开采工作面瓦斯涌出总量的85%以上来自被保护层的卸压、解吸瓦斯,且主要汇集于上隅角及其附近一定空间范围内,并不断溢出.当其绝对量超过20m3/min时,必须采取综合治理手段才能实现安全高效生产.     

厚煤层巷道矿压显现规律研究

针对厚煤层开采时矿压对巷道的影响的问题,从理论和实践上阐述位于厚煤层内的区段集中巷、采区上（下）山及大巷整个服务期间采动影响过程中的矿压显现规律和围岩变形,以及厚煤层巷道的维护技术。利用FLAC^3D数值模拟软件,分别分析了采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板压力规律以及采动条件下厚煤层区段集中平巷顶板位移规律。提出要掌握巷道的围岩性质及其对巷道维护的影响,合理确定护巷煤柱宽度,在邻近煤层开采中,采用上部煤层在厚煤层上方跨采,或者厚煤层巷道开掘之前上部煤层预先开采等卸压措施。从而避免了厚煤层开采过程中矿压对巷道的影响,保证了煤矿的安全高效回采。     

急倾斜多煤层上保护层保护范围的数值模拟

针对急倾斜煤层上保护层俯伪斜开采的保护范围划定问题,采用三维快速拉格朗日法,通过模拟上保护层俯伪斜开采后被保护层的应力场及变形场的动态发展过程,确定了随着上保护层工作面的推进,被保护层的垂直层理面应力和煤层变形规律;根据上保护层开采后的应力卸压保护准则和煤层变形保护准则,确定了上保护层沿走向和倾向的保护范围.研究表明,急倾斜煤层俯伪斜上保护层开采后,上保护层俯伪斜采煤法沿倾向上、下边界的卸压角分别为81.5和74°;沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布,大小为30～52°,伪倾斜工作面中部的走向卸压角最大,为52°.数值模拟结果与现场考察结果比较接近.     

刀柱遗煤下综放开采数值模拟分析

以白家庄矿9#煤层39713工作面开采技术条件为基础,运用数值模拟软件FLAC3D建立数值模型,对刀柱遗煤下的开采工作面和巷道围岩宏观力学场进行系统分析和研究,获得了包括工作面煤层及周围岩体在内的三维力学场分布、破坏场特征和位移变化规律,揭示了刀柱遗煤下综放工作面的力学场分布规律及变化特征。     

露头煤开采覆岩运动变异规律微地震监测研究

覆岩运动规律对导水裂隙带发育高度具有决定作用,基于对鲁西煤矿露头区域工作面覆岩运动岩石破裂事件的井下微地震监测定位的研究,结果表明,露头煤层开采与深部煤层开采具有不同的覆岩运动规律,覆岩导水裂隙带高度降低30%左右,导水裂隙带分布形态不再具有马鞍型对称的特点.最后根据露头区域煤层开采覆岩运动变异规律,提出了其在露头防水煤岩柱设计中的方法.     

邢台矿厚煤层分层开采垂直布巷技术

在邢台矿厚煤层分层开采过程中,为提高底分层工作面煤炭采出率,通过分析顶分层采场围岩应力分布规律,优化巷道支护方式和施工工艺,将底分层工作面巷道布置在顶分层相应巷道正下方,实现分层开采垂直布巷,可以回采护巷煤柱。     

急倾斜远距离下保护层开采过程数值模拟及现场应用

 制定了长青煤矿煤层开采的技术方案;然后过基于计算机系统的UDEC3.1软件模拟了K93煤层作为下保护层开采时覆岩垮落发展过程及裂隙演化规律,通过数值模拟表明了K93煤层作为保护层的有效性。最后通过现场实地效果考察,得出了K93煤层开采前后,K7a煤层瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出量的变化规律。长青煤矿急倾斜远距离下保护层开采的防突技术对整个圭山煤田乃至其他具有类似特征的急倾斜煤层开采有着重要的现实意义。     

上覆煤层开采围岩变形规律研究

为了研究上覆煤层开采围岩变形规律,确保下伏煤层的安全开采,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了上覆煤层开采过程中煤岩体的垂直应力变化情况、煤层顶板垂直应力与工作面推进距离关系以及上覆煤层开采围岩变形特征。研究得出,随着上覆煤层的不断推进,工作面下伏煤层支撑应力呈“M”型分布;随着工作面的不断推进,下伏煤层应力形成应力恢复区、膨胀变形区和压缩区3个区。     

首采层开采对底板煤层影响规律分析

为了分析首采层开采对底板煤层的影响规律,采用理论分析,分析了首采层开采对煤层破坏范围,研究了首采层开采对煤层工作面掘进和回采的影响,然后钻孔验证了1901运输巷反掘联络巷26.3 m打钻地质成果。研究得出:首采层工作面回采对下部9号煤层工作面产生影响为走向方向上内错19.8 m,倾向方向上内错8.42 m;首采层工作面回采对下部7号煤层影响范围为工作面范围内走向方向上内错9.42 m,倾向方向上内错3.93 m。研究为今后底板煤层的设计工作提出理论基础。     

钻孔预抽煤层瓦斯运移规律研究

为了研究钻孔预抽煤层瓦斯运移规律,首先采用分源预测法,对某煤矿工作面瓦斯进行预测,得出回采工作面瓦斯涌出以开采层瓦斯涌出为主。分析了瓦斯抽放可行性和未卸压瓦斯抽放难易程度,确定该矿煤层为可以抽采煤层。然后,采用Fluent数值模拟软件分析了不同抽采时间的抽采影响范围。研究得出:钻孔抽采负压对煤层抽采半径的影响不大;抽采时间和钻孔直径对煤层的抽采影响较明显。研究为煤矿瓦斯抽放钻孔参数设置提供了理论指导。