大倾角近距离煤层开采覆岩运移及顶板破坏特征 被引量：24

1

作者 伍永平 皇甫靖宇 +3 位作者 罗生虎 武永强 刘宝恒 刘旺海 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期1-10,共10页

大倾角近距离煤层采场的矿压显现规律较大倾角单一煤层长壁采场更为复杂,需进行深入的研究。以2130煤矿4#煤和5#煤近距离大倾角煤层开采为背景,采用物理相似材料模拟实验、数值计算、理论分析和现场试验相结合的研究方法,系统研究了大... 大倾角近距离煤层采场的矿压显现规律较大倾角单一煤层长壁采场更为复杂,需进行深入的研究。以2130煤矿4#煤和5#煤近距离大倾角煤层开采为背景,采用物理相似材料模拟实验、数值计算、理论分析和现场试验相结合的研究方法,系统研究了大倾角近距离煤层采场的覆岩运移及顶板破坏特征。结果表明,大倾角近距离煤层的连续开采,影响采场的覆岩垮落规律、围岩应力分布、顶底板变形破坏特征;近距离煤层两工作面不同的位置关系导致下煤层工作面顶板形成不同的力学结构、发生不同的变形破坏及位移,影响下层煤开采的矿压显现;25221工作面的基本顶岩梁首先于上端处发生破断,并在之后的运移中于中部再次发生破断,影响了工作面支架载荷与稳定性,使工作面支架呈现出倾斜中部受载较大、下部次之、上部最小和中下部支架受载稳定、中上部受载多变的非对称特征。研究结果可为大倾角近距离煤层开采提供理论依据,并为2130煤矿的后续开采提供参考。 展开更多

关键词 大倾角煤层 近距离煤层 覆岩运移规律 顶板破坏特征

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基于微震监测的深埋煤层顶板导水裂隙带发育特征 被引量：23

2

作者 侯恩科 范继超 +4 位作者 谢晓深 龙天文 张唤兰 王建辉 樊志刚 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期89-96,共8页

导水裂隙带发育高度是矿井水害预测的重要技术参数之一。以彬长矿区文家坡煤矿4103工作面为研究对象,利用井–地联合微震监测技术对顶板导水裂隙带发育特征进行研究。研究结果表明:深埋煤层开采时,微震事件超前工作面回采位置发育,超前... 导水裂隙带发育高度是矿井水害预测的重要技术参数之一。以彬长矿区文家坡煤矿4103工作面为研究对象,利用井–地联合微震监测技术对顶板导水裂隙带发育特征进行研究。研究结果表明:深埋煤层开采时,微震事件超前工作面回采位置发育,超前影响角最大为35°,最小为28°;断层的存在降低了覆岩稳定性,相较于正常基岩,更易在回采影响下发生应力集中和破坏;断层加大了微震事件发生的超前距,而采空区则使微震事件的高密度区向其所在部位发生偏移,加剧覆岩破坏程度,增大导水裂隙带发育高度;垂向上,4103工作面监测区内的微震事件高密度区域主要集中在高程+400^+520 m,结合微震事件数量和能量分布特征,判定4103工作面垮落带发育高度为50 m,垮采比13.16,导水裂隙带发育高度为117 m,裂采比为30.79。该成果可为彬长矿区类似煤矿深埋煤层顶板导水裂隙带发育高度研究及顶板水防治提供重要依据。 展开更多

关键词 井–地联合微震监测 微震事件 导水裂隙带 覆岩破坏特征 文家坡煤矿

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厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏高度与特征 被引量：3

3

作者 张玉军 李友伟 +1 位作者 肖杰 张风达 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第2期4-12,共9页

为研究厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏特征,以千树塔煤矿12305工作面为研究背景,综合运用UDEC数值模拟、现场实测和理论分析等方法研究了工作面开采后厚土层薄基岩类似地质条件下覆岩移动破坏规律。结果表明:随着工作面不断推进,覆岩... 为研究厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏特征,以千树塔煤矿12305工作面为研究背景,综合运用UDEC数值模拟、现场实测和理论分析等方法研究了工作面开采后厚土层薄基岩类似地质条件下覆岩移动破坏规律。结果表明:随着工作面不断推进,覆岩破坏高度变化呈现出缓增、突增、稳定3个阶段,缓增和突增阶段主要发生在薄基岩中,而稳定阶段则发生在厚土层中,同时厚土层存在一定的液性指数,导致地表下沉滞后;通过冲洗液漏失量观测和注水试验得到该工作面导水裂缝带发育高度为84.5~86.5 m,裂采比为7.9~8.1,数值模拟及理论计算结果均与实测结果较为接近;阐述了厚土层薄基岩“两带”破坏模式,该模式中薄基岩和厚土层分别起到支撑和施荷的作用,薄基岩易被采动裂缝贯穿,而厚土层对采动裂缝的上向发育具有抑制作用。研究结果可为类似条件下矿井的安全生产提供参考。 展开更多

关键词 厚土层薄基岩 高强度开采 覆岩破坏特征 UDEC数值模拟

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坚硬覆岩预裂弱化改性效应及导水裂缝带控制机理

4

作者 张玉军 李友伟 +2 位作者 肖杰 张志巍 李嘉伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期105-118,共14页

针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐... 针对深部煤层开采坚硬覆岩条件下导水裂缝带控制问题,充分借鉴坚硬顶板预裂弱化技术,提出预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度的新方法。综合采用实验室试验、理论分析、数值模拟等方法,研究了坚硬主控覆岩预裂弱化改性效应,详细阐述了不同弱化层位对导水裂缝带的控制机理,并进行了实测验证。研究结果表明:预制裂缝可以使坚硬岩石往强度低的方向进行转变,并将完整岩样的劈裂破坏特征转变为以预制裂缝为主控的张拉剪切破坏,坚硬岩石的破坏程度由剧烈趋于缓和;揭示了预制裂缝对坚硬岩体的弱化改性效应,计算得到应力与裂缝耦合的损伤变量,定性的分析了弱化程度与岩性转变的关系,改性后岩体能量存储能力降低,耗散能力增强;数值模拟了不同弱化层位对导水裂缝带的控制效果,综合对比覆岩破坏形态、裂隙数量及破坏高度动态演化规律,发现“马鞍形”破坏形态随着弱化层位的升高而逐渐减弱,覆岩裂隙数量演化基本呈现“缓增−突增”的演化趋势,未弱化以及中、高位弱化覆岩破坏高度动态演化近似呈现“S”形,而中位弱化呈“半抛形”,综合分析得出低位弱化对导水裂缝带的控制效果最好;在分析高、中、低位坚硬岩层破坏特征的基础上,揭示了不同预裂弱化层位控制导水裂缝带发育机理;钻孔实测孟村矿顶板压裂条件下的“两带”发育高度,对比发现预裂弱化条件下裂采比降低,初步验证了顶板预裂弱化对导水裂缝带发育的抑制性。研究成果将为深部矿区耦合灾害防控、水资源及生态保护等领域提供理论和科学依据。 展开更多

关键词 坚硬覆岩 预裂弱化 岩层控制 导水裂缝带高度 改性效应

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近距离煤层群多重采动覆岩破坏特征及应力传递规律研究

5

作者 杨曜驰 赵国贞 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期110-116,共7页

近距离煤层群开采覆岩破坏特征不同于单层煤开采,同时存在层间相互影响的问题。以晋能控股煤业集团燕子山煤矿11#煤层、14-2#煤层、14-3#煤层三层近距离煤层为研究对象,通过进行物理相似模拟实验和数值模拟计算,研究分析了近距离煤层群... 近距离煤层群开采覆岩破坏特征不同于单层煤开采,同时存在层间相互影响的问题。以晋能控股煤业集团燕子山煤矿11#煤层、14-2#煤层、14-3#煤层三层近距离煤层为研究对象,通过进行物理相似模拟实验和数值模拟计算,研究分析了近距离煤层群开采时顶底板围岩的覆岩破坏特征及应力传递规律。研究结果表明:近距离煤层群下行开采过程中,随着采动次数增加,顶板横向裂隙超前发育和纵向裂隙穿层效果更为明显,垮落块度明显减小,来压规律不明显;煤层顶板覆岩因采动产生的应力峰值随采动次数增加而降低;初次采动影响下,稳定后的覆岩应力要明显小于原岩应力,而多次采动稳定后的覆岩应力与该次采动前相近;上覆岩层在多重采动影响下,破坏更彻底,形成台阶式的岩层切落。研究结果可为条件相似的近距离煤层群开采顶底板围岩控制、采空区积水及瓦斯防治提供参考依据。 展开更多

关键词 近距离煤层群 多重采动 覆岩破坏特征 应力传递规律

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巨厚松散层薄基岩厚煤层采动裂隙发育抑制机理 被引量：3

6

作者 王振伟 苏保平 +2 位作者 秦建壮 王一哲 陈浩 《煤炭科技》 2022年第5期67-70,共4页

针对郭屯煤矿巨厚松散层薄基岩厚煤层开采后覆岩的破坏特征,通过工作面浅部区域的地层赋存特征分析,建立与其条件相似的数值计算模型,对比分析了不同采煤工艺覆岩的破坏特征,研究了深井提限开采覆岩的变形破坏特征,分析了裂缝发育抑制... 针对郭屯煤矿巨厚松散层薄基岩厚煤层开采后覆岩的破坏特征,通过工作面浅部区域的地层赋存特征分析,建立与其条件相似的数值计算模型,对比分析了不同采煤工艺覆岩的破坏特征,研究了深井提限开采覆岩的变形破坏特征,分析了裂缝发育抑制作用机制。研究表明:煤层厚度为9 m,分别采用自下而上分层开采、预采顶分层网下综合机械化放顶煤开采和综合机械化放顶煤开采,导水裂缝带最大发育高度分别为40.7、45.1、70.0 m,垮落带最大高度分别为16.2、26.3、36.2 m;垮落带高度符合传统条件开采一般规律,但由于基岩薄且风化削弱岩层强度,采空区上覆岩层下沉较快,上部采动得不到充分发育且很被快压实愈合,且工作面新近系底界为巨厚粘土层,塑性强,很好地抑制冒落带和导水裂隙带的发育,从而导致巨厚松散层薄基岩区开采导水裂缝带高度较一般条件下要小。 展开更多

关键词 巨厚松散层 薄基岩 厚煤层开采 不同采煤工艺 数值模拟 覆岩破坏特征

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综放工作面覆岩采动破坏规律与充水特征分析 被引量：3

7

作者 杨伟峰 刘小亮 +2 位作者 孔坤 何玉海 李金辉 《能源技术与管理》 2006年第1期7-10,共4页

沙曲煤矿山西组煤层开采过程中,煤层顶底板砂岩含水层构成煤层开采时的直接充水含水层。这是沙曲煤矿山西组煤炭资源综放开采必须关注的一个问题。并且煤层上覆岩层由裂隙砂岩、泥岩和煤系共同构成,此类复合结构覆岩的工程地质性质和覆... 沙曲煤矿山西组煤层开采过程中,煤层顶底板砂岩含水层构成煤层开采时的直接充水含水层。这是沙曲煤矿山西组煤炭资源综放开采必须关注的一个问题。并且煤层上覆岩层由裂隙砂岩、泥岩和煤系共同构成,此类复合结构覆岩的工程地质性质和覆岩破坏特性不同,可能成为煤矿开采水害预防和地表塌陷离层注浆治理的有利条件,也可能会对开采造成安全问题。综合分析了沙曲煤矿山西组煤层剖面、平面和水力内边界的水文地质特征,通过GIS多因素拟合建立了煤层开采覆岩破坏“两带”高度的预计模型,在对山西组4#、5#煤层开采矿井充水条件研究的基础上,分析了充水水源和充水通道,并对煤层安全开采影响程度进行了评价,并针对性地提出了相应的防治水措施。 展开更多

关键词 煤层开采 覆岩破坏 充水特征

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综采一次采全高覆岩导水裂缝带高度综合探测及其演化分析 被引量：3

8

作者 王洋 《能源与环保》 2021年第5期132-137,共6页

为了保证煤矿的安全生产,采用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统2种方法,对何家塔煤矿5-2煤层采后不同时期覆岩导水裂缝带高度特征进行了综合探测;同时开展了厚煤层分层开采及厚煤层放顶煤开采统计公式法与实测结果的差异性特征... 为了保证煤矿的安全生产,采用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统2种方法,对何家塔煤矿5-2煤层采后不同时期覆岩导水裂缝带高度特征进行了综合探测;同时开展了厚煤层分层开采及厚煤层放顶煤开采统计公式法与实测结果的差异性特征分析及其适应性论述;并对采后不同时期覆岩破坏裂缝带高度演化特征进行了分析。研究结果表明:何家塔煤矿5-2煤层采后覆岩破坏导水裂缝带高度为74.33 m,裂采比为21.24。厚煤层分层开采公式法和厚煤层放顶煤公式法计算结果与综合探测法实测结果相对误差分别为36.23%和7.62%。在没有现场实测数据的前提下,研究区覆岩破坏导水裂缝带高度可参考厚煤层放顶煤开采公式计算。停采时间相对较短情况下,覆岩导水裂缝带高度发育较大,裂缝规模较为明显,随着停采时间的推移,由于压实作用,覆岩导水裂缝高度会逐渐降低,裂缝规模逐渐减小。 展开更多

关键词 综放开采 覆岩破坏 裂缝带高度 演化特征

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沟壑地貌下综放开采覆岩破断特征研究 被引量：3

9

作者 申斌学 朱磊 +1 位作者 朱德福 陈娜 《煤炭工程》 北大核心 2021年第7期1-6,共6页

针对沟壑地貌下综放开采工作面矿压显现强烈、来压规律异常的现象,以王家岭煤矿12309工作面经过沟壑地貌下的推进过程为工程背景,综合采用数值模拟和相似模拟的研究方法,分析了工作面推进过程中的覆岩运移和破断特征以及塑性区演化规律... 针对沟壑地貌下综放开采工作面矿压显现强烈、来压规律异常的现象,以王家岭煤矿12309工作面经过沟壑地貌下的推进过程为工程背景,综合采用数值模拟和相似模拟的研究方法,分析了工作面推进过程中的覆岩运移和破断特征以及塑性区演化规律,揭示了沟壑地貌对综放开采矿压显现的影响机理。研究结果表明:主关键层的破断将引起基岩和黄土层之间的离层,使得裂隙贯通至地表形成裂缝,此时沟壑地貌的地表不均布载荷易于和采动应力相互影响,造成工作面覆岩和黄土层上坡段区域出现向采空区回转的趋势,导致综放工作面矿压显现异常剧烈;同时相似模拟结果量化了12309工作面基本顶初次破断步距为35m,周期来压步距介于23~34m。数值模拟分析了工作面覆岩塑性区演化规律,与相似模拟结果相互吻合。该研究结论可为相似条件下的工作面推进规划提供借鉴。 展开更多

关键词 沟壑地貌 综放开采 主关键层 覆岩破断特征 上覆岩层

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基于FLAC^(3D)的上覆岩层变形破坏特征研究 被引量：1

10

作者 强岱民 《能源与环保》 2017年第9期33-36,共4页

为了能够掌握采空区上覆岩层的移动变形规律,确保矿井安全生产,采用FLAC^(3D)数值模拟软件,对不同推进距离的上覆岩层走向塑性分布、倾向塑性分布进行了研究。研究得出,随着工作面的推进,采空区上方上覆岩层塑性破坏区范围越来越大,塑... 为了能够掌握采空区上覆岩层的移动变形规律,确保矿井安全生产,采用FLAC^(3D)数值模拟软件,对不同推进距离的上覆岩层走向塑性分布、倾向塑性分布进行了研究。研究得出,随着工作面的推进,采空区上方上覆岩层塑性破坏区范围越来越大,塑性区距离顶板23.0~48.0 m时,塑性区范围最多;随着工作面的推进,上覆岩层发生拉伸破坏和剪切破坏的区域范围逐渐扩大,上覆岩层发生拉伸破坏和剪切破坏的区域主要集中在靠近进回风侧0~30 m范围内,研究为合理工作面支护方式、支护参数和矿山压力控制提供一定的技术支持,保障矿井工作面安全有序进行。 展开更多

关键词 FLAC3D数值模拟 上覆岩层 破坏特征 拉伸破坏 剪切破坏

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某矿3021综采面顶板覆岩破坏特征研究

11

作者 王正达 《现代矿业》 CAS 2021年第1期201-203,共3页

为了研究深井煤层开采顶板覆岩破坏规律,以山西某煤矿3021工作面为研究对象,对顶板覆岩破坏情况进行观测研究。研究表明,2号煤层开采过程中,顶板岩体破坏状态明显,其顶板岩体的裂隙发育成动态变化特征。采空区上方离层的顶板岩体首先发... 为了研究深井煤层开采顶板覆岩破坏规律,以山西某煤矿3021工作面为研究对象,对顶板覆岩破坏情况进行观测研究。研究表明,2号煤层开采过程中,顶板岩体破坏状态明显,其顶板岩体的裂隙发育成动态变化特征。采空区上方离层的顶板岩体首先发育,离层强度逐渐加大。工作面顶板垂直高度在9~22 m呈冒落状态,在25~30 m时表现为离层裂隙带特征。 展开更多

关键词 综采工作面 顶板 覆岩 破坏特征

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小断层活化对采空区上覆岩层破坏及渗透性影响 被引量：8

12

作者 张学博 王豪 沈帅帅 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期75-85,共11页

小断层活化会加剧采空区上覆岩层破坏增强渗透性,导致采空区煤自燃,针对这一问题,以河南神火煤电股份有限公司薛湖煤矿25030工作面为工程背景,利用UDEC数值模拟断层不同倾角、不同水平断距条件下采空区上覆岩层移动破坏过程,分析了断层... 小断层活化会加剧采空区上覆岩层破坏增强渗透性,导致采空区煤自燃,针对这一问题,以河南神火煤电股份有限公司薛湖煤矿25030工作面为工程背景,利用UDEC数值模拟断层不同倾角、不同水平断距条件下采空区上覆岩层移动破坏过程,分析了断层对采空区上覆岩层破坏及渗透性的影响。研究表明:①随着工作面逐渐接近断层,断层出现滑移现象,断面附近位移呈斜向下趋势,下盘沿断层滑移比较明显;受到断层下盘滑移错位形成的支撑力影响,下盘下沉量明显大于上盘,上盘覆岩“三带”高度有所上升。工作面推过断层10 m时,上方覆岩位移开始出现滞后现象,且上盘下沉量小于下盘;工作面过断层40 m后,覆岩受到断层的影响逐渐减弱,位移逐渐符合无断层开采覆岩移动规律,下盘主要以下沉为主,上盘受到断层影响,楔形头部受到断层滑移的支撑,岩层垮落不充分,下沉量小于下盘。②倾角越大,断层对上盘覆岩支撑作用的影响范围越小,断层滑移形成的错位越严重,对开采危险性越大,且断层影响开始出现的位置距离越近;水平断距越宽,上盘受到断层的支撑力越大,过断层后上盘覆岩的位移越小;断层水平断距越宽,断层下盘下沉量越大,工作面过断层时危险性越大。③断层导致附近岩层孔隙率呈现跳跃式增大,倾角越大,孔隙率上升幅度越小;随着倾角的增加,断层正上方垮落带孔隙率呈先上升后下降趋势,在倾角45°达到最大,而断裂带孔隙率随着断层角度的增加呈逐渐上升趋势;随着断层水平断距的增加,垮落带覆岩孔隙率大体上呈先上升后下降趋势,而断裂带的孔隙率略微上升。总体而言,水平断距越宽,断层倾角越大,工作面过断层时覆岩垮落危险性更大。 展开更多

关键词 小断层 采空区 断层模拟 覆岩破坏 覆岩渗透性 断层活化

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考虑岩石应变软化的厚煤层综放开采覆岩破坏特征研究

13

作者 张彦宾 韦乖强 +1 位作者 许国胜 许胜军 《工业安全与环保》 北大核心 2016年第6期9-13,共5页

为了分析裴沟矿31采区的煤炭开采对上部魔洞王水库的影响,以及评价水体下开采的安全性,首先分析了岩土体材料在三轴压缩试验中表现出来的应变软化现象,认为岩石峰后的软化能够说明覆岩破坏后的力学特性;然后介绍了FLAC3D中应变软化模型... 为了分析裴沟矿31采区的煤炭开采对上部魔洞王水库的影响,以及评价水体下开采的安全性,首先分析了岩土体材料在三轴压缩试验中表现出来的应变软化现象,认为岩石峰后的软化能够说明覆岩破坏后的力学特性;然后介绍了FLAC3D中应变软化模型;最后分别建立Mohr—Coulomb理想弹性模型和应变软化模型的数值模型,针对工作面推进过程中覆岩移动破坏的特征以及顶板导水裂隙带发育规律,分析了两者计算结果的差别,计算结果表明:应变软化模型对覆岩移动破坏特征的计算更加准确,能够说明工作面推进过程中覆岩移动规律,通过其计算得到的导水裂隙带高度的预计对水体下采煤的安全性评价有一定的参考价值。 展开更多

关键词 应变软化 厚煤层 覆岩破坏特征 导水裂隙带 数值模型

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