采动覆岩裂隙发育变化规律研究

为了研究采动覆岩裂隙发育变化规律,建立了基本顶初次来压的力学模型,分析了岩体的变形场方程、岩体损伤演变方程,然后采用RFPA^2D数值模拟软件,研究了覆岩破断裂隙发育变化规律、煤层开采采场应力变化以及煤采空区垂直压应力变化规律。研究得出,随着煤层不断的开采,顶板裂隙带的位置不断向上发育,采场上部的卸压区为拱形,工作面前方的支撑压力峰值逐渐增加。研究为矿井后期开采设计提供了借鉴。     

重复采动下覆岩变形数值模拟

基于该煤矿的地质资料,采用FLAC~(3D)[1]数值模拟软件建立该煤矿的双煤层重复采动的数值模型,模拟研究覆岩的变形情况,并分析上部覆岩在重复采动过程中垂直应力的变化情况[2]。模拟结果表明:重复采动可重复扰动覆岩稳定,加剧覆岩变形破坏,并引起原覆岩裂隙的再发育,进而可能形成瓦斯和地下水的导通通道,危及煤炭安全生产;另外,重复采动使覆岩的垂直应力减小,变形更加明显,裂隙发育速度更快。     

重复采动下覆岩裂隙发育规律模拟研究

基于内蒙古布尔台矿已有的工程地质资料,采用数值模拟软件RFPA~(2D),建立了双煤层重复采动的数值模型,模拟研究了覆岩破断、裂隙发育和再发育规律,分析了上覆岩层在采动前后垂直应力的变化情况.结果表明:重复采动可引起原有煤层覆岩裂隙的再发育,使得顶板裂隙波及的含水层范围扩大,从而增大采空区的涌水量,甚至会引发突水;采动使得覆岩的垂直应力减小,而重复采动更加剧了这一趋势,这是覆岩裂隙继续发育的重要因素.     

平煤十三矿采动覆岩裂隙演化规律研究

当煤矿自矿区采出时,采空区上覆岩层会发生变形破坏,一方面煤矿资源会向裂隙发育部位运移,另一方面则存在一定的矿区安全隐患。为了保证煤矿开采工程的安全性,准确掌握矿产运移分布情况,本文采用了关键层理论和数值模拟的方法,以此分析采动覆岩的裂隙演化规律。研究结果显示,裂隙在走向和倾向上呈现出"梯形台"发育特征,在采空区上方裂隙呈现出中部压实、四周发育的"O"形圈分布;在采空区边缘形成卸压区域,此区域裂隙发育,具有较好的抽采效果。除此之外,采空区中部压实区域宽度范围为175m,裂隙不发育,离层率趋于0;采空区进风巷侧35m、回风巷侧30m范围内离层率较大,最大离层率达到了136mm/m。本文通过数值模拟得到了平煤十三矿采动覆岩的裂隙演化规律,这不仅为煤矿资源抽采提供了理论依据,而且为煤矿安全事故防治工作提供了保障。     

基于COMSOL的采动覆岩渗透特性分析

基于隔水关键层的相关理论,采用ComsolMultiphysics多物理场耦合数值模拟软件建立了采动覆岩渗流的数值分析模型,对顶板岩层因上覆含水层水压力的变化而引起的位移、应力和渗流速度场变化的情况进行了数值模拟,得出了含水层水压力变化对顶板岩层各点的位移和应力影响的相关结论,为矿区顶板水害事故的防御和治理提供一些参考。     

采动影响下巷道围岩变形破坏特征

为了确保采动影响下巷道的稳定性,利用Rhinoceros软件构建三维地质模型,采用FLAC^3D数值模拟了煤巷开挖围岩应力变化全过程,围岩应力、变形分布情况,工作面回采后垂直应力分布,不同预应力锚杆支护裂隙煤体中的传递特征以及不同支护强度时煤体破坏特征。研究可为类似地质条件巷道支护参数设计提供借鉴。     

采动初期覆岩结构演化与分析

通过相似模拟，观测了采动初期的覆岩结构演变，认为采动初期直接预和老顶的厚度范围是动态变化的．第1厚硬岩层在断裂后形成夹持作用效应，组合运动是采动覆岩移动过程的普遍现象和规律。研究结果可为类似条件下的采煤工作面来压预测预报提供可靠依据。     

斜沟煤矿采动覆岩“三带”划分数值模拟研究

为了得到斜沟煤矿综放开采条件下采场裂隙带发育高度及演化特征,根据斜沟矿的地质资料,通过数值计算、RFPA模拟及现场验证,研究了煤层开采后覆岩在采动影响下纵横向裂隙的分布、发育及相互贯通规律,得到工作面开采后覆岩破断与垮落规律,划分"三带"的分布区域,验证了RFPA模拟方法是采动覆岩"两带"高度研究的有效手段。     

基于FLAC3D的桥台和坝体基础底面及地基应力分析研究

为了对桥台和坝体基础底面及地基应力进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了FLAC^3D数值模拟的计算过程,建立了桥坝三维实体几何模型,根据实际情况,对模型所使用材料物理力学性质以及模型的边界条件、上部结构对桥台的外荷载进行赋值研究,模拟分析了桥台和坝体基础底面应力。研究得出:随着桥台与坝体的各个阶段应力的施加,桥台基础底面拉应力主要集中在矩形四周,然而坝体的基础底面拉应力却主要集中在基底两侧,模拟分析混凝土的抗拉强度大于坝体与桥台基础底面最大拉应力,验证了基础强度满足要求。研究为类似工程条件下桥坝基础强度的验证提供一定的借鉴意义。     

近距离煤层群重复采动覆岩破坏规律分析研究

以阳煤一矿近距离煤层群为研究对象,通过二维物理相似材料模拟试验的方法,对近距离煤层群重复采动情况下覆岩破坏及裂隙发展规律进行分析.结果表明:12#煤层周期来压步距平均为18 cm,15#煤层周期来压步距平均为14.5 cm,下行开采条件下,下煤层回采周期来压步距小于上煤层回采周期来压步距.12#煤层模拟回采垮落带高度为...     

综采工作面上覆岩层运移破坏规律研究

根据火烧铺矿2632综采工作面概况,首先理论分析了该工作面来压步距,并采用UDEC^2D数值模拟软件对2632综采工作面上覆岩层运移破坏规律进行了研究,主要研究了2632综采工作面塑性区分布、工作面超前支承压力分布规律以及不同基载比条件下基本顶破坏特征分析。研究为综采工作面支护设计提供了理论基础。     

大倾角综放开采覆岩应力分布及破坏规律研究

采用FLAC^3D数值计算软件对吉新煤矿大倾角综放工作面开采进行数值分析,得出覆岩应力、支承压力及空间应力场分布规律,并对采场空间位移及破坏场进行分析,围岩破坏场特征呈非对称特点。提出顶煤放出及顶板控制的指导性建议,为现场开采提供了科学依据。     

向斜构造区域综采面超前支承压力分布规律研究

与正常回采期间相比,向斜构造区域回采期间的综采面超前支承压力分布规律存在特殊性。采用FLAC^3D数值模拟方法研究了1204综采面向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。另外,1204工作面超前支护方式采用单体液压支护+铰接顶梁支护方式,单体液压支柱选用DZ-35型,Π型钢梁选用DFB4000-300型,用压力表对材料巷超前支护范围内的单体液压支护压力进行了实测,分析了向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。数值模拟和现场实测研究得出:向斜构造区域回采时,过向斜轴部阶段的应力集中程度最大,仰采阶段的次之,俯采阶段的最小;但俯采阶段的支承压力影响范围最大,过向斜轴部阶段的次之,仰采阶段的最小。     

断层对工作面开采影响数值模拟研究

为了安全高效地采出煤炭资源,采用FLAC^3D数值模拟手段,研究了采动条件对断层的影响,分析了工作面采动断层活化特征进行,然后建立数值模型,对断层尖灭部位两盘沿垂直断面和断层面的位移动态变化规律进行了研究。研究得出:在垂直断面层面上,随着工作面的推进,断层两盘垂直断层并没有发生明显的位移;在断层面上,断层两盘沿断层面发生了一定程度的滑动,最大位移达3 m。     

基于FLAC3D的大采高工作面过向斜构造的矿压显现规律

为了深入了解大采高工作面围岩与支架的关系,采用FLAC^3D数值模拟,研究了工作面不同开采阶段,不同工作面推进下垂直应力场分布、垂直位移场以及塑性破坏场。研究而得出:当工作面初采阶段时,在工作面5~15 m,应力易产生集中,并随着工作面的继续推进,应力集中程度也逐渐增大,采场顶板的下沉量与围岩破坏范围也逐渐增大。工作面过向斜构造阶段:煤壁前方的垂直应力、垂直位移以及塑性区破坏范围都发生了明显的变化,矿压显现剧烈,煤壁片帮,直接顶冒落现象严重。上述研究为控制采场围岩稳定提供了技术基础。     

近距离上位煤层开采底板破坏规律分析

针对近距离煤层群开采中存在开采中受多重动压影响,煤柱留设、巷道布置随意性强、缺少有效支护方式等问题,以己_16-17-23140运输巷为例,采用理论分析、数值模拟方法,研究了近距离上位煤层开采底板破坏规律,分析得出了侧向支承压力峰值随着与煤壁距离增大快速达到载荷峰值,得出侧向支承压力集度计算公式;计算得出平煤股份四矿己15煤层开采后的底板最大损伤破坏深度为30 m,利用FLAC^3D数值模拟软件模拟分析了上位煤层开采下伏煤岩体应力变化规律,随着垂直距离增加,支撑载荷集中系数慢慢减小。研究对矿井下分层全锚支护具有参考价值。     

大倾角三软厚煤层大采高综采面矿压特征及支架适应性研究

为研究大倾角三软厚煤层大采高工作面矿压显现规律、液压支架合理工作阻力及其适应性,针对13030工作面开采的实际情况,应用数值模拟法分析了工作面应力分布规律,并对工作面的矿压显现及液压支架工作阻力进行了现场观测。结果表明:随着工作面的推进,超前支承压力峰值呈现先增大后减小变化规律,两侧支承压力呈不对称分布。支架压力变化趋势基本一致,沿工作面倾向方向呈现出明显的不均匀性,整体分布呈中间大、两端小趋势。基本顶周期来压步距在10.0～14.53 m,动载系数为1.49～1.75,来压比较强烈,循环末阻力占额定工作阻力的52.6％～78.8％,具有较大的富余系数,对工作面适应性良好,能够满足工作面顶板控制的生产要求。     

卸压开采下瓦斯抽采方法和钻孔布置研究

为了研究卸压开采下瓦斯抽采方法和钻孔布置,理论分析了下被保护层瓦斯汇集和流动特征及裂隙发育规律,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了工作面底板煤岩体应力状态分析、瓦斯抽采钻孔布置情况以及工作面推进关系与瓦斯抽采量、底板巷瓦斯抽采纯量的关系。研究得出,卸压瓦斯抽采量得到了大幅度的提升,底板巷瓦斯抽采也得到了大幅度的增长。     

沿空留巷巷道底板破坏规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板破坏规律,确保巷道的稳定性,分析了巷道底板塑性区扩展规律以及确定围岩破坏程度指标,采用FLAC^3D数值模拟软件,对沿空留巷巷道底板破坏规律进行了分析,研究了煤柱及沿空巷道底板塑性耗能比率变化规律。研究得出,沿空巷道掘进期间,巷道底板产生较大的塑性区,其底角的塑性区高于底板中线的塑性;靠近实体煤柱侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度低于靠近采空区侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度。