膏体充填采煤地表岩移规律研究

为了研究充填采煤工艺及应用时充填和采煤的最佳配合关系,以某矿工作面为试验对象,运用FLAC3D对膏体充填采煤工艺应用时的岩层移动规律进行模拟研究。通过分析得到了保证地表合理移动范围的条带宽度及采充比;观测得到地面建筑物损坏等级控制在Ⅰ级内,损坏分类为极轻微,满足地面建筑物和水体保护要求;采用的泵送矸石充填开采技术体系实现“三下”采煤且资源化利用大量固体废料,可最大程度提高煤炭回收率和延长矿井服务年限。

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。

充填开采时上覆岩层的活动规律和稳定性分析

采空区充填开采为"三下"煤炭的合理开采创造了条件.本文结合现场地质条件,分析了采空区全部充填条件下,充填体压缩率对上覆岩层活动的影响规律,分析了该条件下关键层的稳定性及其对上覆岩层活动的影响,提出了保持岩层移动在合理范围的充填体允许压缩率.研究结果可为采空区充填开采的有效实施提供参考.

大连地铁盾构开挖地层移动规律的模型试验研究

以大连市地铁2号线202标段工程为研究对象,通过相似材料模型试验绘制不同地层随时间沉降曲线,即同一时刻不同地层沉降槽曲线和不同地层水平位移曲线,得到盾构隧道施工地层移动规律。试验结果表明,不同地层各测点的垂直位移随时间的变化可用以时间为自变量的负指数函数表示;先行隧道施工对地层产生扰动,引起地层软化,导致两条隧道之间地表沉降明显叠加,沉降较大;隧道开挖时,若存在地下结构或管线,其将受到附加剪切作用,易出现裂缝,在施工中必须做好切实可行的防护措施。

深部开采上覆岩层移动的现场监测分析

针对当前煤炭深部开采问题日益突出的现实,为了解深部开采上覆岩层移动规律,结合潘一矿开采实际,通过在13-1槽底板瓦斯抽排巷布置上、下钻孔,采用多点位移计对其上覆岩层移动进行了位移监测,分析了上覆岩层不同深度的位移、岩层弱化和破坏的范围,以及"三带"分布情况。结果表明,岩层沉降过程可分为3个阶段(初始期、活跃期和衰减期),岩层随开采进度的沉降曲线符合负指数函数关系;并根据沉降位移和离层情况给出了裂隙带与变形带分界线,推断岩层断裂与关键层的位置。研究结果为合理进行深部开采提供了依据。

厚煤层开采覆岩移动规律的现场监测研究

现有的监测大多在巷道顶板5～8m深的范围展开,本文通过深孔多点位移计实时监测了工作面回风巷和运输巷顶板岩层0～20m深处范围内的岩层移动规律。获得了不同回采阶段覆岩移动变形规律,并根据监测曲线获得了周期来压步距。

辛置煤矿间歇开采岩移机理及沉陷规律研究

为了研究巨厚黄土层下间歇开采岩移机理及地表沉陷规律,基于辛置煤矿的地质采矿条件,对条带开采煤柱的稳定性进行了理论分析,得到了倾斜煤层煤柱稳定性的判别函数;采用UDEC数值分析方法反演了百亩沟村庄下前期条带开采覆岩及地表沉陷特征,揭示了岩层移动的机理,获取了研究区域主断面的地表沉陷值。隔离煤柱回收后,依据现场实测数据,分析了间歇开采地表动态和静态地表沉陷特征,求取了地表移动角值参数和概率积分预计参数。研究结果表明,前期条带开采煤柱能够形成稳定的核区,煤柱安全系数为2.34,关键层不破断,地表最大下沉217 mm,最大水平拉伸变形为0.41 mm/m,小于窑洞的Ⅰ级抗拉伸水平变形的临界值。间隔煤柱回采后,地表移动初始期和活跃期偏短累计219 d,最大下沉点下沉量与下沉时间服从负指数函数关系;地表终态最大下沉1 537 mm,水平拉伸变形为3.98 mm/m,地表建(构)筑物所受的采动损坏程度超过了Ⅱ级。间歇开采后地表沉陷下沉系数为0.74,开采影响传播角系数为0.6。

复杂特厚富水煤层大采高开采岩层运动局部化特征

以神华宁煤集团清水营煤矿富含水工作面安全开采为目标,采用地球物理勘查、理论解析、现场监测与开采实践等方法,揭示了复杂特厚煤层大倾角、大采高开采工作面覆岩载荷呈局部化非对称向顶板逐渐扩展的演化机制。工作面局部应力集中显著,超前支承压力影响范围变窄,周期来压步距为10～15m,采空区岩层发育呈现出明显变异性。

急倾斜多煤层开采地表移动规律与岩层破坏特征

急倾斜多煤层开采覆岩破坏和地表移动规律不同于缓倾斜煤层开采。采用相似材料模型实验对赵各庄矿急倾斜多煤层开采进行了模拟研究。通过对7次观测数据分析,得出了不同开采阶段地表移动变形规律及岩层破坏特征。实验结果表明:地表下沉盆地具有分区沉降突变性和沉陷分布格局控制性特点,岩层的空间破坏范围随着煤层开采层数的增加和开采深度的加大而扩大,其破坏特征主要表现为累积性和突变性。

浅埋采场上覆岩层孔隙率的时空分布特征

流场分布不均常造成采场上覆岩层瓦斯易富集、抽采区域难划分及采空区后方火灾难治理等问题,而上覆岩层在垮落期间的孔隙率分布特征是导致流场分布不均的主要因素之一。根据内蒙古某矿的浅埋煤层的地质资料,利用PFC2D(Particle Flow Code)的黏结颗粒模型(Bonded Particle Model,BPM),借助弹性模量(90组试验)、泊松比(90组试验)、抗压强度(80组试验)及抗拉强度(80组试验)与岩体细观参数之间的关系,建立浅埋煤层模型。对其初次来压期间的上覆岩层的破坏过程、破坏形态、及破坏范围进行了研究,记录并分析采场动态推进过程中,顶底板岩层垂直应力的动态演化特征及孔隙率演化规律。结果表明:利用PFC软件能够很好的模拟上覆岩层垮落过程,其结果与已应用成熟的FLAC模拟相符合。

高位硬厚岩层下采场覆岩运动规律及采动应力演化规律

针对工作面上覆巨厚坚硬岩浆岩条件,运用相似模拟试验和数值模拟方法,分别研究了硬厚岩层下采场覆岩运动和采动应力演化规律。研究结果表明,工作面上覆岩浆岩时,覆岩破断的关键阶段分别为直接顶破断、基本顶初次破断、基本顸周期破断、岩浆岩初次破断和岩浆岩周期破断(裂隙沟通地表);硬厚岩浆岩破断前,随着工作面的不断推进,煤体支承压力不断增加;硬厚岩浆岩破断后,采场支承压力要小于破断前。

上湾煤矿8.5 m采高综采面液压支架关键参数分析

为保障8.5 m超大采高综采面的安全生产,采用工程类比、理论分析、数值模拟的方法,综合确定液压支架关键参数。根据来压前支架受静载荷的特点建立力学模型,并通过现场实测验证其可靠性;运用FLAC2D二次开发,采用YY-YY结构作为等效支架来分析支架的支护强度,以提高结果的科学性与准确性。结果表明：8.5 m采高综采面顶板厚度约20 m,初次来压步距约56 m,周期来压步距约21m;垮落带高度60 m,裂隙带高度120 m,发育至地表;液压支架支护强度为1.8 MPa,高度为4.0~8.8 m,工作阻力26 000 k N。

急倾斜煤层水平分层综放开采岩层移动规律

为了进一步认识水平分层综放开采的开采沉陷特点,运用相似材料模型实验,对某矿大倾角煤层的开采沉陷过程进行了模拟研究,揭示了急倾斜特厚煤层水平分层深部开采岩层与地表移动规律．

深部隔离煤柱对岩层与地表移动的影响规律

焦坪矿区大采深、厚煤层综放开采条件下,地表下沉量较小,呈现非充分的采动影响现象。通过相似材料模型试验,分析了本区地质开采条件下工作面宽度、隔离煤柱尺寸、上覆岩层岩性与地表移动的内在关系,揭示了岩层移动的基本特征。研究证实了深部开采条件下工作面间留设一定宽度的隔离煤柱对地表沉降起到有效的控制作用,这可为本区及类似条件的其他矿井提供参考。

深井大采高综放开采微震监测技术研究

基于微震监测技术在回采工作面的应用,采用该技术对厚表土深井综放开采工作面覆岩运动规律和采动支承压力分布规律进行了研究,并结合监测参数为工作面支架工作阻力的确定提供依据。研究结果表明:工作面周期来压步距21.6～25.4 m,平均23.4 m;高位顶板来压步距56.3～62.3 m,平均59.3 m,最大断裂高度70 m;煤层直接顶厚度、基本顶板和高位顶板厚度分别为30、20、20 m;工作面走向支承压力影响范围42.7～54.2 m,平均48.6 m,并确定了支承压力峰值位置,为矿井回采过程中超前支护距离的确定提供理论依据。根据微震监测技术获得的矿压参数确定支架合理的工作阻力为15 000 kN。

“两硬”条件下采场覆岩运动规律的研究

本文以"两硬"特殊开采条件为研究对象,通过数值模拟分析此类条件下采场的上覆岩层破坏区域特征、应力分布特征和煤层顸板稳定性特征,并结合工程实践验证该条件下工作面两巷受力变形情况。实践表明,地应力越大,越容易造成坚硬顶板的悬顶现象;"两硬"大采高条件下超前支承压力比普通采场峰值影响范围大、集中系数高。

两硬薄煤层综采工作面矿压规律分析

为解决大同矿区两硬薄煤层综采工作面顶板难以控制的问题,以晋华宫矿8224薄煤层综采工作面为研究对象,通过现场监测的方法分析工作面矿压规律,对工作面推进过程中支架工作阻力及回采巷道的变形情况进行监测分析。结果表明:工作面基本上是从中部首先来压,然后向两帮扩展,呈现出分段和迁移的来压特征;薄煤层上覆岩层运动对工作面推进的影响比中厚煤层的小,由于工作面采场顶板为难控顶板,在两硬开采条件下,有必要采取人工强制放顶,使顶板有效垮落,保证两硬薄煤层综采工作面安全回采。

露头煤开采覆岩运动变异规律微地震监测研究

覆岩运动规律对导水裂隙带发育高度具有决定作用,基于对鲁西煤矿露头区域工作面覆岩运动岩石破裂事件的井下微地震监测定位的研究,结果表明,露头煤层开采与深部煤层开采具有不同的覆岩运动规律,覆岩导水裂隙带高度降低30%左右,导水裂隙带分布形态不再具有马鞍型对称的特点。最后根据露头区域煤层开采覆岩运动变异规律,提出了其在露头防水煤岩柱设计中的方法。

补连塔煤矿1^(-2)煤四盘区综采工作面支架阻力确定

综采工作面支架工作阻力的合理确定,对于开采厚及特厚煤层工作面的安全生产来说至关重要。传统的综放工作面支架阻力确定的方法主要是依据理论估算法和实测统计法。论文以补连塔煤矿为工程背景,以实测支架载荷统计和垮落带上覆岩层不能形成稳定结构两种方法来估算综采工作面支架阻力,两种方法分别估算的支架阻力为10779~11855k N、11403k N,根据矿压观测结果,1-2煤四盘区的支架额定工作阻力应该达到10779~11855k N,最终选定支架阻力为12000k N的支架。

不同采出率下覆岩移动的数值模拟

为准确而有效的掌握条带开采上覆岩层移动规律,采用FLAC3D数值模拟软件,对辽宁省灯塔市西马煤矿北二采区西上岗子村下压12煤在不同采出率开采条件下,采空区上覆岩层变形传播规律进行研究,对采空区覆岩及对应地表布设位移测点得到竖向和水平位移变化曲线.研究结果表明:随着采出率由40%增加到50%,再到60%,采空区顶板测点最大竖向位移增量分别为51.51 mm和119.56 mm,对应地表最大竖向位移增量为17.38 mm和65.67 mm,而水平位移随采出率变化关系与竖向位移相似,但其受到开采影响范围相对小一些;当采出率一定时,在同一位移观测线上,采空区顶板对应测点移动变形量大于煤柱顶板对应测点的移动变形量,这种高差趋势向地表方向而逐渐减小.最后,通过对竖向位移与采出率变化关系进行拟合分析,得到采空区顶板和对应地表最大竖向位移与采出率呈幂函数增长关系.