基于赵固二矿煤岩损伤程度范围确定及渗透率演化规律研究

我国东部矿区深埋薄基岩厚煤层的开采面临着许多技术难题。受工作面开挖卸荷效应的影响,覆岩将发生大变形非连续破坏,而上覆岩层的非线性破坏是导致厚冲积层中水沙涌入工作面的根本原因。为了确定煤层及覆岩的损伤程度范围以及渗透率的演化规律,采用现场实测与数值模拟手段,以超声波波速的分布规律定量表征煤壁的损伤程度范围,以覆岩塑性区的高度和体积表征覆岩的损伤程度范围,并对FLAC3D的渗流模式进行二次开发,分析工作面推进过程中覆岩及采空区渗透率的演化规律。研究结果表明:煤壁的损伤范围与超前支承压力峰值范围一致,6~7 m;覆岩塑性区的高度以及损伤程度随着工作面推进距离的增大而增大,当工作面推进至130 m时,覆岩达到充分采动,塑性区形状呈“马鞍”形分布;隔水层未破坏前岩体的渗透率与垂直应力呈负指数分布,隔水层破坏后高渗透率区域呈明显的分区现象,采空区岩体的渗透率随着冒落矸石的逐渐压实而降低。通过覆岩高渗透率范围的分布确定水沙渗流的主要区域,为赵固二矿14030工作面顶板突水溃沙的防治提供理论依据。

不同侧压偏角下导水断裂带发育规律模拟研究

以山东新河煤矿5302工作面为工程背景,运用FLAC^(3D)数值模拟的方法对不同侧压偏角(水平合应力与工作面推进方向间的夹角)下导水断裂带发育规律进行了研究。结果表明:侧压系数为0.5、1.0、1.5时,随侧压偏角增大,采场覆岩塑性区高度整体呈升高趋势,覆岩塑性区从拱形逐渐发育为不规则的马鞍形;侧压系数为2.0和2.5时,随侧压偏角增大,采场覆岩塑性区高度先减小后增大,覆岩塑性区由拱形逐渐发育为枕形;随侧压偏角增大,采场围岩在顶板上方都会形成不同程度的应力集中区,且应力集中区的范围会随着应力偏角的增大先减小后增大。