近距离煤层上行开采覆岩裂隙演化与移动变形规律研究

以贵州某矿为工程背景,利用3DEC数值模拟软件建立了近距离煤层上行开采模型,研究上行开采过程中的覆岩裂隙演化及移动变形规律。结果表明:通过理论计算下煤层工作面回采覆岩冒落带和裂隙带最大高度,认为下煤层与上煤层的层间距大于下煤层工作面回采覆岩冒落带最大高度,小于覆岩裂隙带最大高度,采取底板加强措施后即可对上煤层进行开采;层间岩体强度越小,煤层开采覆岩裂隙越发育,离层现象明显,垂直位移越大,反之亦然;随着采深的增大,煤层开采覆岩裂隙越不发育,垂直位移越大。结果可为近距离煤层上行开采覆岩移动变形控制、实现煤矿绿色开采奠定基础。

采动覆岩裂隙演化规律的定量描述

对采动覆岩裂隙的定量描述一直是困扰采矿工程的科学问题。通过室内相似材料模拟实验,对综放工作面覆岩裂隙破坏过程进行了监测,并根据采动覆岩裂隙的发育过程在时间及空间的数字成像,提出了应用"双重分形"理论揭示采场覆岩裂隙的萌生、扩展、贯通的过程,获得了采动条件下覆岩裂隙时空演化的定量描述方法。

基于微震监测的近距离煤层重复采动覆岩裂隙发育特征研究

针对下石节煤矿近距离煤层重复采动的工程实际,采用微震监测、数字钻孔窥视、理论计算的方法,对重复采动作用下的覆岩裂隙发育规律进行研究。研究结果表明:随222工作面的推进,夹层经历失稳、破断、垮落的过程,其破裂位置为距切眼14.3 m与53.2 m,且主要以拉伸破裂为主。由微震监测可得,222工作面上覆岩层大于1000 J的大能量微震事件分布于60.8 m垮落带范围内,100~1000 J微震事件分布于128.3~158.9 m的裂隙带范围内。研究结果揭示了重复采动条件下覆岩裂隙演化特征,根据其演化机理提出采空区卸压瓦斯治理工程对策,可为类似矿井的瓦斯防治工作提供借鉴。

煤层群覆岩裂隙带煤与瓦斯共采协同机制研究

煤层群采动覆岩裂隙演化与煤炭开采、卸压瓦斯渗流具有内在的联系,为建立煤炭开采与卸压瓦斯抽采(共采)的协同作用机制,阐明了共采协同的内涵,应用协同学理论建立了以单宽工作面煤炭日产量Qm、覆岩裂隙带日扩展体积V和卸压瓦斯涌出量Qg为协同变量的共采系统序参量方程,试验研究了覆岩裂隙垂向与水平扩展特征,建立了裂隙带发育体积演化模型,通过对序参量方程进行线性稳定性分析,建立了协同变量的相互影响机制.以沙曲矿为背景进行了共采协同机制应用研究,构建了24208工作面共采协同变量的相互影响机制.结果表明:裂隙钻孔抽采层位选择裂隙带日扩展体积V曲线拐点位置(距顶板19.5~22.6 m)较为合理.