煤层倾角对煤层气水平井产能影响的数值模拟

对于含倾角的煤层,由于重力势能的影响,不同煤层倾角下水平井表现出不同的产能规律。在考虑煤层气藏与水平井筒流动耦合的基础上,以煤田煤层实际资料为例,通过数值模拟的方法研究了不同煤层倾角下水平井生产过程中的压力和气相饱和度分布情况,并对U型水平井的后期生产方式给出了建议。模拟结果表明,水平井跟端位于煤层倾角低部位时排水效果更好,产气量更高;随着煤层倾角的增大,煤层气水平井累积产气量与产水量均减小;不同煤层倾角下,受气水重力分异的影响在生产过程中会出现气体在倾角高部位聚集的情况,且倾角越大这种现象越显著;利用U型井开采倾斜煤层时,在开发后期可使其两端同时生产,以达到顶部产气底部产水的效果,使倾角高部位聚集的气体也得到有效开采。

煤层倾角对拉斗铲倒堆工艺的影响研究

为了使拉斗铲能更好地适应煤层倾角的变化,提高拉斗铲工作效率,基于露天采矿基本原理、我国煤层赋存条件以及拉斗铲工况特点,建立了厚覆盖层简单倒堆形式下煤层倾角变化拉斗铲倒堆作业的数学模型,分析了煤层倾角变化对露天煤矿拉斗铲作业效率和抛掷爆破抛掷率的影响,得出了拉斗铲最大倒堆高度、排弃最大距离和有效抛掷率的普遍计算公式以及拉斗铲倒堆作业的限制条件.通过对哈尔乌素露天煤矿使用拉斗铲的实例研究,结果表明:煤层倾角和拉斗铲的最大排弃高度成线性增加,同时,当煤层倾角越大,拉斗铲最大倒堆距离越大,抛掷爆破的有效率越小.

煤层倾角变化对采动覆岩变形规律影响的相似模拟试验研究

为研究工作面开采后顶板变形破坏随煤层倾角变化的规律,以南桐矿区不同倾角的同一煤层开采为工程研究背景,分别选取缓倾斜、倾斜、急倾斜三种煤层倾角进行煤层开采顶板变形破坏规律的相似模拟试验。对相似模型开挖前后图像进行数字散斑相关法处理,得到相似模型煤层开采后顶板覆岩位移及平面总应变等值线云图。通过综合分析顶板位移及平面总应变可知:上覆岩层变形的破坏程度总体上是随煤层倾角的增加呈减小趋势,其下沉剧烈区域和膨胀变形破坏剧烈区域呈逐渐向工作面上山方向发展的趋势;根据顶板位移云图和平面总应变云图中的等值线极值区域特征,确定了缓倾斜、倾斜煤层开采垮落带、裂隙带高度和偏心程度等参数,并根据"压力拱"理论确定了急倾斜煤层开采裂隙带范围;随煤层倾角增大"两带"高度总体上呈减小趋势,且"两带"偏心方向呈向上山方向增加的趋势。

煤层倾角对滚筒工作性能影响的仿真研究

为研究采煤机滚筒与围岩的相互作用机制,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,利用EDEM离散元仿真软件建立滚筒截割过程的三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对滚筒工作性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,分析工作倾角、走向倾角对采煤机装煤率、截割阻力及截割比能耗等因素的影响。结果表明:当工作倾角在-20°～0°范围内,走向倾角在0°～10°范围内时,其对采煤机工作性能影响较小,能够满足采煤机的装煤效率,及截割稳定性。当工作倾角绝对值较大,走向倾角为负值或绝对值较大时,其对采煤机工作性能影响显著,可考虑改变采煤机工作参数,如:降低滚筒转速、提高采煤机牵引速度,适当调整截深有效提高采煤机工作性能。为实现采煤机高效截割提供了改进参考。

不同煤层倾角开采地表下沉规律的模型试验研究

设计了基于煤层倾角变化的相似材料模型试验,以工业近景摄影测量系统为观测手段,对所获得的数据进行处理,得出不同倾角模型地表的下沉曲线。分析了随着煤层倾角的变化地表下沉曲线形态的差异性,并基于概率积分法对预计模型进行修改,通过MATLAB软件进行函数拟合,得出缓倾斜煤层与急倾斜煤层开采地表预计都适合的预计函数数学模型。

煤层倾角对采空区流场及瓦斯分布的影响研究

为获得不同煤层倾角条件下的采空区流场及瓦斯分布变化规律,以平煤六矿22310工作面为原型,通过建立采空区数学物理模型并设置边界条件,数值模拟了工作面采空区气体压力、漏风和瓦斯分布情况,并与该工作面现场实测通风参数对比,对模型可靠性进行验证。在已建立模型的基础上,模拟了煤层倾角分别为5.75°、35.75°、65.75°时的采空区气体压力、漏风和瓦斯分布,对比分析了三种煤层倾角下的采空区流场及瓦斯分布变化规律。结果表明:随着煤层倾角增加,采空区气体压力降低,压力梯度升高;工作面漏风量变化微小,漏风分布规律不变;采空区瓦斯浓度和采空区瓦斯总量降低。

煤层倾角变化对石门揭煤突出危险性影响的数值模拟研究

理论分析了石门揭煤的突出机理,将卸压区宽度作为石门揭煤突出危险性评价指标。采用FLAC3D软件对煤层倾角为30、45、60°情况下揭煤前围岩应力分布情况、塑性破坏情况及揭煤全过程应力位移演化规律进行数值分析。

煤层倾角对采动裂隙演化规律的影响

采用理论分析和数值模拟研究了不同倾角煤层开采的空间结构特征,通过计算煤层倾角分别为0°、30°、45°和60°时垮落带、裂隙带最大高度,得出不同倾角煤层开采的围岩破坏和裂隙发育状况。结果表明:随煤层倾角增大,矿压显现特征明显位置靠近煤层倾向方向的上部,非对称"壳体结构"的整体破碎范围变小、局部破碎程度加剧,破坏形态由单一的倾斜砌体结构破坏演变为伴有反倾斜砌体结构的综合破坏,垮落带和裂隙带的范围变小,最大高度降低;数值模拟和理论分析对应模型的"两带"最大高度偏差率为1.5%～7.6%。

综放面推进方向及煤层倾角对顶煤回收率的影响

本文在实验室相似模拟试验及放顶煤综采工作现场统计分析的基础上，对缓倾斜厚煤层综采放顶煤开采时煤层倾角及工作面推进方向对顶煤回收率的影响进行了分析，提出了有利于提高综放面顶煤回收率的合理工作面推进方向，并对倾斜开采时煤层倾角对回收率的影响进行了更深入的探讨，得出了工作面顶煤回收率基本上随煤层倾角呈线性降低的规律。采用放顶煤开采时，应尽量不采用仰斜开采，而采用俯斜开采。

煤层倾角对综放沿空留巷支护体稳定性影响研究

为分析煤层倾角对综放沿空留巷支护体稳定性的影响,以8102工作面为工程背景,建立综放沿空留巷围岩结构与支护体相互作用的力学模型,得到与煤层倾角有关的支护体阻力计算公式,数值模拟不同倾角下巷旁支护体变形失稳的特征及围岩稳定性变化。研究结果表明:巷旁所需的支护阻力随着煤层倾角的增大而增大,沿空留巷顶板垂直位移变化量相对于底鼓量较小,底板受煤层倾角的影响更加严重。

煤层倾角对区段煤柱应力分布特征影响研究

针对娘姆特矿煤层倾角变化很大的具体赋存条件,采用理论分析和数值模拟研究了煤层倾角分别为0、30°、45°、60°时区段煤柱应力和破坏区的分布特征。研究表明:随着煤层倾角增加,区段煤柱的垂直应力值先增加后减小,应力分布逐渐由对称分布变为非对称分布,位于上区段运输巷顶板和下区段回风巷底板位置的应力影响范围逐渐增加;水平应力值线性增加,应力分布逐渐偏向下区段回风巷,并且煤柱水平应力的影响范围逐渐减小;煤柱塑性破坏区面积先增大后减小,当煤层倾角为30°时塑性破坏区分布面积达到最大。

AutoLISP编程快速求取煤层倾角方法的实现

针对目前煤矿用图及开采沉陷预计中经常要使用或掌握煤层倾角、地形坡度等数据,文中利用AutoCAD的二次开发语言——AutoLISP语言编程实现了对煤层倾角、地形坡度等的快速求取,从而大大增加了工作效率。

适应煤层倾角的不同放煤方式研究

我国存在大量的大倾角煤层,这些煤层的倾斜较大,受到的重力及矿压作用不同,因此,采用不同的放煤方式开采倾斜煤层会产生不同效果。为了研究不同倾斜度煤层的开采效果,采用PFC 2D仿真分析的形式对不同倾角煤层3种放煤方式的放煤过程进行模拟分析,并统计分析顶煤的放出率。结果表明,当煤层倾角小于35°时,单轮顺序放煤的效果最佳,当煤层倾角大于35°时,双轮顺序放煤的效果最佳。

叠前时间偏移技术在煤层倾角小的潞安常村矿S7采区三维地震勘探中的应用

在煤层倾角小的山西潞安常村矿S7采区三维地震勘探时,采用叠前时间偏移,可克服非同相叠加给后续偏移带来的麻烦,先进行偏移处理使波场归位,再把同一地下点的偏移波场相叠加。叠前时间偏移适用于陡倾角构造等复杂地质体的成像,所得数据体相对于叠后时间偏移数据体,反射波空间归位更准确,绕射波收敛更彻底,构造清晰、自然,波组关系合理,波组特征明显。

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。

煤层倾角及采面推向对综采放顶煤回收率的影响

根据现场统计分析和相似模拟试验，对级倾斜厚煤层综采放顶煤开采的煤层倾角和工作面推进方向对顶煤回收率的影响进行了分析，指出提高顶煤回收率的合理工作面推进方向，并对倾斜开采的煤层倾角对回收率的影响进行了探讨，得出了顶煤回收率随煤层倾角呈线性降低的规律。采用放顶煤开采时，应尽量采用俯斜开采而不采用仰斜开采。

煤层倾角对仰斜工作面覆岩压实区裂隙演化规律的影响

为研究仰斜综采工作面采动覆岩压实区裂隙演化规律的煤层倾角效应,用物理相似模拟试验及理论分析相结合的研究方法,开展不同煤层倾角条件下采动覆岩压实区裂隙演化规律的研究,得到了压实区高度、垮落角以及宽度随煤层倾角变化的演化规律,进而建立了压实区演化煤层倾角效应模型。结果表明:随着煤层倾角的增大(0°<15°<30°),平均来压步距逐渐减小(12.5 m>11.6 m>10.4 m),采动覆岩离层量逐渐增加。同时,以采动覆岩离层量和底板应力为压实区边界判定依据,分析得出压实区高度随煤层倾角的增大而不断增大,且压实区高度变化趋势所拟合的直线斜率所组成的曲线随工作面推进距离的增加出现平缓、陡增、平缓的变化趋势,即压实区在形成初期高度相差不大,但会在工作面推进至55~65 m时高差迅速增大,且维持此较大高差直至工作面回采结束;随煤层倾角的增大,开切眼侧垮落角逐渐减小,而工作面侧垮落角逐渐增大;以压实区的高度和垮落角的演化规律为基础,建立了压实区空间简化模型,进一步得到压实区宽度随煤层倾角变化的数学表达式。最后,以采动裂隙椭抛带理论为基础,结合试验结果,建立了考虑煤层倾角的采动裂隙椭抛带压实区数学方程,为仰斜综采工作面准确定位卸压瓦斯储集优势区提供一定的理论依据。

考虑煤层倾角和钻孔倾角的钻屑量理论研究

为准确预测与预防深部开采煤与瓦斯突出,建立了考虑煤层倾角与钻孔倾角的新钻屑量理论计算公式,并分析了煤层倾角和钻孔倾角对钻屑量的影响。以平煤股份有限公司八矿为研究对象,将钻屑量理论计算值与该矿己15-21030风巷现场钻屑量实测值进行对比验证,得出在煤层倾角一定时,钻屑量随钻孔倾角增大呈幂指数递减关系,减小的比率呈“V”形变化趋势,原钻屑量理论值与实测值平均误差为5.5%,在考虑煤层倾角与钻孔倾角情况下的新钻屑量理论值与实测值平均误差为3.9%。

综放开采煤层倾角对周期来压特征的影响

虽然几年来新能源得到了快速发展,但是我国煤炭资源仍然是其中的"领跑者",因而对于煤炭的开采一直是工业重点。在煤炭的开采过程中,煤层开采技术对于煤炭资源来说至关重要。本文将通过理论分析和现场实测两种途径,就煤层开采中的综放开采煤层倾角对周期来压特征的影响规律进行探析。

煤层倾角对冲击地压的影响

采用数值模拟FLAC3D研究了煤层在倾角起伏变化时煤层及顶板应力及破坏区变化规律,探讨了煤层倾角对冲击地压危险状态评定的影响。结果表明:煤层倾角起伏点附近,当由俯采阶段进入到仰采阶段,应力、位移值明显加大以及塑性区的范围和破坏深度都普遍加大;同时,在该点附近存在高应力集中,在此高应力下煤岩层容易产生动力现象,造成冲击事故。