屯兰河下采煤导水裂缝带发育高度相似材料模拟研究

文中主要利用相似材料模拟和经验公式研究了西山矿区屯兰河下采煤过程中导水裂缝带的发育、岩层内部竖向下沉规律和岩层各层的下沉规律分析,通过研究得出一些有益结论.     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟

通过理论分析计算,得出上下2组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟,研究分析了上下2组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值、模拟计算结果对比,综合分析了分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟研究

通过理论分析计算,得出上下两组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟研究分析上下两组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值,模拟得出的结果对比,综合分析分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

近距离煤层群上行开采相似材料模拟试验研究

基于某矿上行开采的要求,为获得下组煤开采后覆岩破坏高度及裂隙带发育高度,进而研究特定地质条件下近距离煤层群上行开采的可行性,采用物理试验的方法对下组煤开采后覆岩的破坏高度及裂隙带发育高度进行了模拟研究,并分析了受采动影响的顶板矿压显现规律、覆岩破坏特征、围岩应力场及位移场的变化规律.结果表明:覆岩破坏高度约为18.4 m,裂隙带发育高度约为49.3m,上组煤处于下组煤裂隙带的中上部.因而,以上覆岩层“三带”判别法为依据,初步判定采取一定安全措施后该矿上行开采方案可行.     

基于数值模拟的矿井上行开采防治水技术

在矿井上行开采过程中,为了准确掌握下部煤层回采对其顶板含水层及上部煤层顶板含水层的影响,进而有针对性的采取防治水措施。在对矿井水文地质条件分析的基础上,利用FLAC3D软件建立了三维数值模型,对下部煤层回采的"两带"发育范围进行了预测,并分析了复合含水层对下部煤层回采的威胁程度。结果表明:下部煤层的"两带"发育最大高度小于2个煤层的间距,仅受到其顶板含水层的影响,上部煤层顶板含水层对其未构成水害威胁,进而确定了需要开展的防治水工作。通过分析,基于数值模拟的下部煤层"两带"发育范围预测可以作为上行开采条件下制定防治水措施的依据。     

极近距离煤层上行开采相似材料模拟实验研究

采用相似材料模拟实验方法,对淮北矿业集团朔里煤矿极近距离煤层上行开采的可行性进行研究。研究表明:上覆3煤的开采对4煤未造成破坏;下伏5煤开采后形成的冒落带高度约7.7 m,4煤处于5煤开采后形成的裂缝带下位,在层间岩性、软硬岩互层结构和垮落矸石的联合作用下,4煤整体保持连续和完整,仅在5煤采空区边界上方小范围内出现纵向台阶下沉,在采取一定安全措施后不影响4煤开采,因此该矿上行开采4煤是可行的。     

近距离煤层上行开采工作面防治水技术

通过对大刘煤矿7煤、9煤采场底板的理论、计算机数值模拟及7煤开采充水原因分析,得出了7煤开采过程中采场有顶、底板破坏高度、塑性区分布特点及覆岩移动规律;针对上行开采条件下底板破坏和聚水特点,提出了有效的防突水技术措施.     

煤层群分组上行开采相似材料模拟覆岩破坏规律研究

通过计算分析,得出丁家城煤矿1煤层、3煤层理论覆岩破坏形式和高度,再利用实验室的相似材料模拟研究,得到模拟导水裂隙带最终发育高度,结合现场的实测数据,总结出了丁家城煤矿工作面回采期间的直接顶来压步距、老顶初次来压步距、老顶周期来压步距。综合分析分组上行开采覆岩破坏与运动规律,确定了1煤、3煤上行开采的可行性。     

上行开采条件下多煤层开采覆岩破坏规律研究

为了定量研究上行开采条件下单一煤层和多煤层开采的覆岩破坏规律,利用FLAC3D数值模拟软件,分别对麦垛山煤矿仅开采6煤和先开采6煤后开采2煤两种情况下覆岩破坏规律进行了研究,结果表明:仅开采6煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下491.02 m,导水裂缝带发育高度为51.70 m,地表下沉值为94.00 mm;先开采6煤后开采2煤时,弯曲下沉带主要发育在地表以下380.00 m,6煤导水裂缝带发育高度为59.00 m,地表下沉值为375.00 mm。上行开采对于下部煤层6煤导水裂缝带发育高度影响不大,由于上部煤层2煤导水裂缝带的发育,导致弯曲下沉带范围缩小,地表下沉值由于上部煤层2煤的开采而显著增大。     

近距离煤层上行开采可行性探讨

该文分析了太平煤矿15煤层的赋存情况,对受16上煤和17煤层开采影响的15煤层上行开采可行性进行了分析论证。     

缓倾斜层状石膏矿开采沉陷相似模拟

采用相似模拟的实验方法,模拟了衡山石膏矿开采上覆岩层的破断、运移特征及导水裂隙带发育高度和开采沉陷规律,并对其开采沉陷进行了实测。相似模拟结果表明:当矿房跨度大于10m时,采空区上覆岩层开始产生竖向裂隙和层间水平裂隙;随着矿房跨度的增大,直接顶呈悬臂梁结构破断而逐渐逐层垮落,老顶则出现了初次来压和几次周期性来压;当矿房跨度为164m时,地面已整体塌陷,最终垮落带高度和层间水平裂隙发育高度分别为55m和94.5m,为采空区高度的18.3倍和31.5倍;地表沉降的最大值和地面塌陷的影响范围分别为115cm和342m,与其实测结果吻合良好,且两者的相对误差分别为15%和2.3%。     

相似材料模拟在上行开采防治水中的应用

为了准确判断在上行开采期间下部煤层的主要充水水源,需要对下部煤层回采产生的导水裂缝带发育高度进行预测。在对矿井水文地质条件分析的基础上,利用相似材料模拟实验对下部煤层的导水裂缝带发育高度进行了预测,并结合煤层和含水层的空间关系,分析了下部煤层的主要水害威胁。结果表明:下部煤层的导水裂缝带仅能够波及到其顶板含水层,上部煤层顶板含水层对其未构成水害威胁,并制订了相应的防治水措施。通过分析,利用相似材料模拟对下部煤层的导水裂缝带发育高度进行预测,其成果可以作为上行开采条件下开展防治水工作的依据。     

薄煤层超高水材料充填开采相似模拟试验研究

以山东某矿煤岩赋存条件为原型,取线性比Cl=1/150、时间比Ct=1/150、强度比CR=143×10 -3进行了薄煤层（厚度1.2 m）超高水材料充填开采相似模拟试验研究。设计了试验参数及超高水材料在模型采空区的充填方法,揭示了薄煤层超水材料充填开采采场覆岩及地表活动规律,并与类似条件下的垮落法开采进行了对比。结果表明：与垮落法开采相比,超高水材料充填开采时工作面超前支承压力的影响范围缩小且峰值明显降低,工作面后方上覆岩层稳定时间缩短,没有出现垮落带与明显断裂带;该技术能将地表移动和变形控制在规定要求的范围内,提高充填率有助于降低覆岩活动与地表变形程度。     

麦垛山矿6~#煤上行开采可行性分析

为保证矿井安全投产,针对麦垛山矿主采2#煤上部存在的强含水层问题,采用理论计算分析确定2#煤开采后导水裂隙带高度均大于30 m,直接开采将会威胁矿井安全;而通过对下部6#煤的导水裂隙带高度计算可知,6#煤开采后不会造成矿井突水,仅在断层附近对上部煤层存在局部破坏,数值实验直观表明,先采6#煤不会破坏上部煤层,上行开采是可行的。     

麦垛山矿6~#煤上行开采可行性分析

为保证矿井安全投产,针对麦垛山矿主采2#煤上部存在的强含水层问题,采用理论计算分析确定2#煤开采后导水裂隙带高度均大于30 m,直接开采将会威胁矿井安全;而通过对下部6#煤的导水裂隙带高度计算可知,6#煤开采后不会造成矿井突水,仅在断层附近对上部煤层存在局部破坏,数值实验直观表明,先采6#煤不会破坏上部煤层,上行开采是可行的。     

上保护层开采的相似材料模拟试验研究

利用模拟试验研究了上保护层开采条件下被保护层卸压增透效果,为确保被保护层的采掘活动始终在上保护层的保护范围内安全进行提供了非常重要的理论依据。     

管道压煤开采的相似材料模拟实验研究

用相似材料模拟的方法,以兴隆庄矿为例,研究管道压煤开采岩层及地表移动的规律以及压煤开采对管道本身产生的影响。实验得出:管道压煤开采的岩层及地表移动规律与传统的规律基本一致;管道下压煤采出后,在管道纵剖面的下方会出现悬空状态,对管道的安全造成不利影响,而管道上方的地表会出现隆起与裂缝,对土地造成破坏。为今后管道过采空区的研究提供参考。     

深井难采煤层上行开采的数值模拟

采用有限元数值模拟研究方法，对深井高应力难采煤层上行卸压开采作用效应进行了模拟研究。表明上行卸压开采可显著降低高应力难采煤层的采动应力水平，支承压力集中系数从3．33降低到2．18，可以根本上消除冲击地压、复合顶板管理、巷道支护等多重高地压难题，是深井高地压矿井开采的有效途径。     

白家庄矿垮落法残采区上行开采相似模拟实验研究

针对白家庄煤矿垮落法残采区上覆煤层开采问题,通过室内相似模拟实验研究发现,受两次采动影响,上行开采层间岩层出现了裂隙产生、扩展甚至贯通的过程,导致其层间岩层发生了结构性变化。掌握了垮落法残采区上行开采层间岩层的应力传递规律,再现了垮落法残采区上行开采层间岩层受两层煤开采共同影响作用下的移动变形全过程和岩层结构演化过程,揭示了垮落法残采区上行开采层间岩层存在块体梁-半拱结构控制层的结构机理与其力学特性。     

地面直流电法在煤矿防治水中的应用

近年来,煤矿水害问题一直是影响煤矿正常生产的难题,煤矿防治水工作和矿山水文地质工作已成为煤矿急需解决的问题.主要介绍的直流电法是为煤矿防治水工作提出指导性意见,通过布置在地面的所有电极对地层进行电阻率采集,进而在二维电阻率反演软件中得到二维电阻率断面图,较为直观的反应地下赋水情况,通过现场的实际的工作,圈定了导水裂隙带、采空区积水的范围,为煤矿防治水工作提供了准确信息.