基于有限差分方法的煤层顶板破坏高度分析

煤层顶板破坏高度是影响采煤工作面支护和防治顶板溃水溃沙的主要因素之一。为了分析某矿11011工作面煤层顶板破坏高度,应用基于有限差分算法的Flac3D数值模拟软件建立了数值模型,按照采高3.4m进行模拟,可计算得出相关参数,对于指导某矿顶板水防治和液压支架选型具有重要的指导意义。

采空区覆岩破坏高度监测分析

利用覆岩破坏高度观测钻孔进行相关测试研究,根据现场钻孔冲洗液漏失量、钻孔水位变化以及井下彩色钻孔电视影像,探明了煤层开采后上覆岩层内垮落带和导水裂缝带的发育高度及其分布形态。

特厚煤层综放开采覆岩破坏高度

为了对特厚煤层综放开采覆岩破坏高度进行深入研究,以同忻煤矿15 m特厚煤层为实例,采用多种方法进行论证。采用关键层理论和材料力学相关理论,对8100工作面回采过程的覆岩破坏情况进行研究,结果表明：覆岩破坏高度最大为174.6 m,各亚关键层控制着覆岩破坏的发育,主关键层抑制着覆岩破坏的发育。应用EH-4大地电磁法和数值模拟方法,综合确定了覆岩破坏高度为150～172 m,验证了理论计算结果的正确性,理论计算可对覆岩破坏高度有效预计。研究表明：同忻煤矿综放开采覆岩破坏高度为采高的10.0～11.5倍,关键层的破断控制着覆岩破坏的发育。

厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律

为确保高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理回采防水煤柱内所留的煤层,在淮南煤田潘集矿区深厚松散层薄基岩条件下的综采工作面,采用地面地质钻孔、井下声波检层CT技术探测等多种现场实测手段,结合离散单元数值模拟,对深厚松散层薄基岩综采工作面覆岩破坏带高度发育的时空分布规律进行研究。研究结果表明:覆岩破坏带随工作面推进动态变化,随着综采工作面向前推进,导水裂缝带高度35.20～45.10 m,垮落带高度7.28～16.24 m;其覆岩破坏由下向上、由后向前逐步发展。

多手段综合分析特厚煤层分层开采覆岩破坏高度

为研究特厚煤层分层开采过程中已采工作面上覆围岩破坏高度,以老虎台矿83002已采工作面为例,分别采用EH-4物理探测、数值模拟和微震监测等多种手段进行分析论证。EH-4探测确定了垮落带和裂隙带位于油页岩层内,高阻区位于绿色页岩和砂砾岩的交界面,F1断层处出现离层空间,数值模拟和微震监测对该结果进行了验证;数值模拟和微震监测综合确定了覆岩破坏高度为400～485 m,为累计采高的6.3～7.5倍。研究成果可对下一分层83003工作面的安全开采进行指导,为类似条件矿井提供借鉴。

特厚煤层不同开采阶段“弱-弱”结构覆岩破坏高度研究

为了确定老虎台矿特厚煤层不同开采阶段"弱-弱"结构覆岩破坏高度,以63005工作面所在区域为研究对象,构建FLAC^(3D)数值计算模型,对研究区域水砂充填开采阶段和综采放顶煤开采阶段覆岩破坏高度进行分析,确定了覆岩破坏高度与采出厚度的关系。分别采用微震监测、EH-4探测法对研究结果进行了验证。结果表明:无论水砂充填开采阶段还是综采放顶煤开采阶段,老虎台矿"弱-弱"结构覆岩最大破坏高度均约为等效采高的8.5倍;63005工作面开采前后,覆岩破裂最大高度与油母页岩和绿色页岩的分界面密切相关,均被控制在分界面之下;覆岩破坏高度受到F_(18)断层的影响,被约束在断层破碎带沿走向范围内;63005工作面开采后,绿色页岩层中F_(18)断层的下盘出现离层破坏,且破坏范围呈逐步扩大的趋势。

大采空区覆岩破坏高度测控试验分析

确定采空区上覆岩层破坏高度,对"三下"煤层安全、高效开采具有重要意义。利用彩色钻孔电视系统对覆岩破坏高度、现场钻孔冲洗液漏失量和钻孔水位变化等进行观测与分析,摸清煤层开采后大采空区上覆岩层内垮落带和导水裂缝带的发育高度及其分布形态和特点。这对安全、高效开采和大采空区围岩稳定性有效控制和定量化预测预报提供依据。

基于EH-4电磁成像系统的采空区覆岩破坏高度探测技术

为了对煤矿采空区覆岩破坏高度进行探测,利用EH-4电磁成像系统进行地层电阻率数据采集;通过数据处理并与已有地质资料进行对比分析,确定了采空区覆岩的破坏高度,为矿区其它工程设计提供参考依据。EH-4电磁探测系统在大同矿区某煤矿进行了应用,比较准确的确定了12#煤层开采以后上覆岩层的破坏高度,这也为以后采空区覆岩破坏高度的确定提供了一种可靠的技术手段。

CT探测覆岩破坏高度的试验研究

介绍了在观测钻孔中应用电磁波层析技术（即ＣＴ）探测覆岩破坏高度的方法，利用覆岩的吸收系数、介电常数和电导率等电磁参数在开采前后的数值变化，并结合岩性和地质采矿条件等对其进行综合解释，从而较准确地重现覆岩的地层结构和煤层开采后覆岩的破坏变化，为判定覆岩破坏高度提供更为直观、可靠的依据．

基于PFC的覆岩破坏高度数值模拟及实测分析

为了直观、清晰地掌握煤层开采覆岩裂隙发育演化情况,确定覆岩破坏高度,归纳相对应的演化规律,以伊犁矿区为试验研究对象,采用离散元颗粒流软件PFC 3D建立数值模拟三维模型,依据现场测得的宏观参数,模拟工作面推进160 m时各煤层采高范围覆岩破坏情况,并采用钻孔实时彩色成像技术对PFC 3D模拟情况进行全面验证。研究结果表明:煤层采高与上覆岩层垮落强度呈正相关关系,煤层采高越大,上覆岩层垮落高度越大,上覆岩层垮落发生时期基本相同,垮落强度有所增加;PFC 3D模拟显示覆岩内部裂隙以竖向裂隙为主,其裂缝倾角达到50°以上,而且具有高角度直逼垂直岩层层面裂隙的发育特点。

覆岩破坏高度的实测与模拟方法研究

通过现场实测,获取特定地质开采条件下的覆岩破坏高度,建立适合本地条件的数学模型,通过对实测数据的反演分析,运用Flac3D进行数值仿真模拟,使得模拟结果真实可靠,用于对类似条件下的开采覆岩破坏高度进行预计,可以大大降低生产成本。

应用神经元网络预测覆岩破坏高度

传统数学方法预测覆岩破坏高度往往误差较大。本文通过建立“覆岩破坏高度人工神经元网络”模型来预测覆岩破坏高度，具有较高的准确性和实用价值。

条带开采覆岩破坏高度发育规律研究

综合运用理论计算、FLAC2D数值模拟等方法,对虎龙沟煤矿8#煤层条带开采覆岩破坏高度发育规律进行了研究。分析了开挖条带数和采留比对条带开采覆岩破坏高度的影响,在此基础上对5#煤层上行开采可行性进行判定。

基于液压支架压力值反演覆岩破坏高度的方法研究

针对液压支架工作阻力产生的来源进行了分析,认为液压支架的载荷一部分来自破碎岩体的静载,一部分来自岩梁结构失稳的动载。据此根据现场监测的矿压数据反演分析覆岩破坏的高度,并结合现场的冲洗液漏失量法进行对比,给出修正系数。对于分析覆岩破坏高度、指导现场生产具有重要作用。

推进速度对顶板岩层破坏高度的影响分析

工作面推进速度是影响顶板岩层稳定性的重要因素之一。为了研究综采工作面推进速度对顶板岩层破坏高度的影响,以神东矿区上湾煤矿煤层赋存条件及开采参数为研究背景,采用FLAC3D模拟软件,进行工作面不同推进速度的数值模拟计算。结果表明:随着运算时步的增大(推进速度的减小),顶板岩层破坏高度的增加越来越快,破坏高度越来越大。因此煤矿开采应尽可能地增大推进速度,保证矿井生产能够高产高效地进行。

采空区上覆岩层破坏高度的预测

煤矿开采后采空区上覆岩层由上而下依次形成垮落带、裂缝带和弯曲下沉带。采用井下钻孔的方法对大佛寺煤矿采空区上覆岩层现场观测,得出了垮落带和裂缝带的发育高度,并理论推算出了其发展规律的二次预测模型。预测结果表明:从距回风巷10m的位置处起,垮落带开始发育,其最大高度距煤层顶板约为0～1.3m,裂缝带最大高度距离煤层顶板27.6m,该模型的获取为大佛寺40106工作面煤的自燃防治及高抽巷瓦斯抽放提供了重要的理论依据。

条带开采覆岩破坏高度探测与分析

根据钻孔漏失量法和彩色钻孔观测资料,对条带开采覆岩破坏高度进行了分析,提出条带开采条件下覆岩破坏规律,对条带开采在水体下采煤领域的应用有一定指导作用。

深埋特厚煤层综放开采覆岩破坏高度综合探查技术

彬长矿区受顶板巨厚白垩系洛河组含水层威胁严重,覆岩破坏高度是矿井水害防治最关键的参数之一。以往探查多采用地面钻孔或井下钻孔压水试验方法测试,确定的裂高采厚比在12～13倍,与矿井实际揭露资料不符。本次以彬长矿区大佛寺煤矿为试验矿井,采用地面钻孔漏失量观测、施工中孔内水位观测、钻孔窥视、地面水位长观、数值模拟等综合探查技术,并结合工作面涌水量分析,对工作面覆岩破坏高度进行综合探查和研究,获得了准确的探查结果和良好效果,裂高采厚比最大可达26.98倍。覆岩破坏高度综合探查技术可为相似条件下的探查方案设计提供借鉴。

基于FLAC 3D数值仿真技术对煤层顶板破坏高度研究

随着煤层开采范围的增大,近年来煤层开采已经开始在水体下大量进行,在水体下开采煤炭首要防护的就是防止水体溃入井下,本文以FLAC 3D数值仿真技术为前提,研究采动煤层顶板破坏高度,从而预测煤层的开采是否会导致溃水灾害的发生。

巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采覆岩破坏高度研究

为了确定巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采条件下覆岩破坏特征,以老虎台矿55003工作面为对象,采用数值计算、微震监测和瞬变电磁探测方法对区域分层综放开采过程中覆岩破坏高度进行分析,确定了采出厚度与覆岩破坏高度的关系。研究表明,抚顺矿区巨厚煤层软弱覆岩条件下覆岩破坏高度与采出厚度呈线性正相关,覆岩破坏高度为采出厚度的8.4倍。巨厚煤层软弱覆岩的破坏高度比坚硬覆岩综放开采要小。覆岩破坏主要受到油页岩和绿色页岩组成的岩层结构的制约,同时受到F7-1断层和F7断层的影响。