含水层下煤层开采覆岩破坏规律数值模拟研究
煤层底板采动变形破坏规律的数值模拟研究
板 岩 层 破 坏 。形 成 裂 隙 或 者 原 生 裂 隙 发 生 扩 展 .容 易 发 生 突 底 部 边 界 采 用 全 约 束 边 界 条 件 . 即 X、Y 和 Z方 向 位 移 均 为
水 。 而 破 坏 深 度 的 大 小 是 评 价 底 板 突 水 性 的 重 要 指 标 之 一 。 零 ;左 右 边 界 、前 后 边 界 为 约 束 边 界 条 件 ,即 X 方 向 、Y 方 向
动破 坏深度 。模拟 结果表 明 :l2 煤底 板采动破 坏深度 为 8m 左右 ,大于底板 隔水层厚 度 ,因此认 为 开采 12#煤极有 可能引起 下
部 茅 口灰岩 含水层 突水
关 键 词 FLAC ̄ 底 板 采 动 变形 规 律 底 板 突 水
中图分类号 :TD322.3
文献标 识码 :A
根 据 目前 江 西 省 煤 田地 质 局 二 二 四 地 质 队 进 行 的 河 边 煤 矿 扩 界 勘 探 已 完 工 的 ZK604、ZK506、ZK707、ZKT06、 ZK902、ZK704、ZK705、ZK802孑L 12 煤 层 底 板 与 下 部 茅 口灰 岩 距 离 统 计 情 况 (见 表 2)得 知 ,l2#煤 层 底 板 至 茅 口 灰 岩 顶 板 之 间 的 岩 性 为 泥 岩 、泥 质 粉 砂 岩 及 铝 土 岩 .均 可 作 为 隔 水 层 ,其 间 距 在 2.05~7.54m,平 均 4.81m。
性 ,在 每 一 步 的开 挖 中 ,采 空 区正 下 方 位 簧 处 应 力 值 最 小 .两 帮 出现 应 力 集 中现 象 , 这 也 导 致 底 板 两 侧 位 置 产 生 变 形 破 坏 ,形 成 压 、剪 破 坏 区 ;当 整 个 过 程 打 到 稳 定 时 ,应 力 的 最 大 值在煤 壁前后 方 ,最大数 值达 19.66MPa:最 小值 始终 在采空 区 底 板 下 方 位 置 3 1 煤 层 开 采 底 板 隔 水 层 厚 度 分 析
河流下厚煤层限厚开采实验研究
河流下厚煤层限厚开采实验研究摘要:文章通过对矿井地质条件、覆岩岩性、含(隔)水层特征进行分析,在应用工程类比法确定矿井最大裂采比的基础上,计算了河下安全开采的防水煤岩柱高度,同时运用FLAC3D模拟了断层附近河下安全开采上限,综合拟定了浅部河下特殊开采的原则,划分了河下安全开采的不同限厚区域。
关键词:河下开采;限厚;导水裂隙带;防水煤岩柱;模拟实验井田内的常年性河流主要流经矿井北翼范围;由于煤层埋藏较浅,在靠近河流地段进行开采时,由于导水裂隙带的影响,地表水可能会进入井下,导致矿井涌水量明显增大;另外,首采面开切眼区域受富含水断层F1(与第四纪含水层沟通)的威胁。
根据河流保护煤柱设计范围,河下压覆首采面走向长度多达180 m,剩余有效开采距离不足400 m。
因此,为了提高开采效益,降低资源损失,有必要对河流下厚煤层安全开采厚度进行研究。
1 采矿地质条件1.1 地质条件井田范围内钻孔揭露地层从老到新依次有:上三叠统延长群、中侏罗统延安组、直罗组与安定组、上第三系甘肃群和第四系。
按其含水性与水力特征可划分为,3组承压含水层(延长群(T3yn)、延安组第一段(J2y1)、甘肃群第一段(Ngn1))和1组潜水含水层(第四系全新统(Q4))以及3组有效隔水层[延安组第一段(J2y1)、直罗组与安定组(J2z-J2a)、甘肃群第二段(Ngn2)]。
矿井中部以南,河床直接与煤层顶板含水层不整合相接,河床潜水与煤层顶板的含水层成为一体,在井田北部边界存在F1导水大断层。
1.2 采矿条件井田内存有的常年性河流,流量为0.691~0.702 m3/s,主要接受地表水和大气降水的补给,随季节变化明显,矿井开采受到基岩含水层透水和地表河流的威胁。
井田内含煤地层为中侏罗统延安组地层,主采5#煤厚度为5~11 m(厚-特厚煤层),平均7.27 m;煤层倾角24~28 ?觷(大倾角煤层);煤层埋深150~400 m,设计采用厚煤层综放开采技术。
煤矿覆岩破坏规律及近水体煤层开采技术
采场采动影响的分布特征
采动影 响部位
采动影向性质
工作面 前(后)方 所采煤 层本身
应力微变化区 微小变形与移动区 开裂垮落性破坏区
采空区 上(下) 侧所采 煤层本
身
应力微变化区 微小变形与移动区 开裂垮落性破坏区
采空区
顶板岩 层
整体移动带 开裂性破坏带 垮落性破坏带
鼓胀开裂带
采空区
底板岩 层
微小变形与移动带 应力微变化带
软弱
Hli3.110 M 0 M5.04.0 Hli10 M5
极软弱
Hli5.010 M 0M 8.03.0
式中: M —煤层累计采厚,m; 单层采厚不超过3m,累计采厚不超过15m。
近距离煤层导水裂缝带高度计算
△ 上、下两层煤的最小垂距大于下层煤的垮落带高度。 分别进行计算,取其中标高最高者作为两层煤的导水裂缝带 最大高度。 △上、下两层煤的最小垂距小于下层煤的垮落带高度。 上层煤采用本层煤的开采厚度计算,下层煤则应用上、下层 煤的综合开采厚度计算。取其中标高最高者为两层煤的导水 裂缝带最大高度。三个部分的透水性能不同,但都不能透砂、 透泥。
产生条件:覆岩整体性强,坚硬难冒,如大同矿区单向抗压强度 80-200MPa。 开采煤层厚度大,开采深度小,如大同煤厚5-6m,采深100m以内。
覆岩拱冒型破坏
破坏形态:
➢ 覆岩在局部地方或大面积发生垮落,但发展到一定高 度后形成悬顶、垮落的范围呈拱形。
破坏特点:
➢ 近煤层的顶板岩层受到破坏、远离煤层的顶板岩层不 受到破坏;
➢ 采空区周围垮落高度小,中央垮落高度大,类似拱形; ➢ 垮落有时瞬时发生,有时是逐次发生; 产生条件:
➢ 开采范围小或巷道掘进时; ➢ 长壁开采初次放顶时; ➢ 垮落条带法开采; ➢ 急倾斜煤层回采区段的倾斜及走向长度较小。
煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟
Ap il r . 2 01 3
现
代
矿
业
M 0RDEN MI NI NG
总 第5 2 8 期 2 0 1 3 年 4月 第 4期
煤 层群 分 组 上行 开 采相 似材 料 模拟 和数 值 模拟
刘 治华 朱永福 李 国强 于海 洋
( 1 . 山东省沂 ̄ . - g - 鲁村煤矿 有限公 司; 2 . 神 华乌海 能源有限责任公司)
摘
要
通过 理论 分析计 算 , 得 出上 下 2组 煤开 采后 的 导水 裂 隙 带发 育 高度 以及理 论破 坏 形
态预计 。通过计算机数值模拟、 实验室相似材料模拟 , 研 究分析 了上下 2组煤开采后覆岩破坏规律
( 1 .S h a n d o n g Y i y u a n C o u n t y L u V i l l a g e C o a l Mi n e C o . , L t d . ;
2. S h e n hu a Wu h a i Co a l Gr o u p Co r p o r a t i o n Li mi t e d、 Ab s t r a c t T h r o ug h t h e t h e o r e t i c a l a n ly a s i s,d e v e l o p i n g h e i g h t o f wa t e r lo f wi n g f r a c t u r e d z o ne a f t e r u p a n d d o wn t wo g r o u ps o f c o a l mi ni ng a nd t he o r e t i c a l f a i l u r e f o r m e s t i ma t i o n we r e o bt a i ne d. Co mbi n e d c o mp u t e r nu me ic r a l s i mu l a t i o n a n d s i mi l a r ma t e ia r l s i mu l a t i o n a t l a b o r a t o r y,o v e r l y i n g s t r a t a da ma g e l a w,
含水岩层下开采覆岩破坏特征的数值模拟研究
随着计算机技术 的发展 , 数值模拟成 为分析上覆岩 层破坏过程 的有力手段 。当前 , 数值模拟方法主要 分 为有 限元 法和 离散 元法 。本 文应 用三 维离散 元应
用 软件 3 D E C来模 拟上 覆岩 层破 坏特 征 。
1 数值模 型的建立及边界条件 的设定
1 . 1 几 何模 型 的建 立
由水文 地 质 资 料 可 知 , 所 开 采 二 煤 层 上 方 有 两 个含 水 层 , 第 一 层 由二 煤 顶 3—4层 灰 白及 灰
色, 中 ~细 、 中 一粗粒 砂 岩组 成 , 俗 称 大 占砂岩 、 香 炭 砂岩、 砂 锅窑 砂 岩 。厚 度 为 1 1 . 2 9~3 2 . 9 8 m, 平 均
出露不 好 , 多被 黄 土 掩 盖 , 仅 在 河 流 两 侧 和深 沟 中 , 见 有零 星 露头 , 地 层 由老 到新 有 奥 陶 系 、 石炭系、 二 叠系 、 第三系 、 第 四系 。石炭 系太 原群 和 二叠 系 山西
组 上下 石 盒子组 为 含煤 地层 。
采 空 区导通 。 目前确 定导 水裂 隙带 高度 的方 法 主要 有 理 论 计 算 法 J 、 相 似 模 拟 法 J 、 和工程类 比法。
水层 。
图 1 模 型 不 意 图
1 . 2 边界 条 件 的设定
工作 面推 进 5 0 0 m 以后 , 采 空 区 的长 度 和 宽度 均达 到 和超过 了平 均 开采深 度 , 达到充 分 采动 , 导水
煤层 上 部 有 含水 层 时 , 就需 要 研 究 上 覆 岩层 的 破 坏 特征 , 确定 导 水裂 隙带 高度 , 判 断含 水层 是 否与
拟, 开挖 前 , 将模 型各 个 方 向 的初 始 位移 清零 , 以研 究 开挖 对模 型覆岩 破坏 的影 响 。本 文主要 分 析走 向
厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析
根 据 现 场 覆 岩 结 构 , 力 学模 型 进行 简 化 如 下 : 对 ( ) 用力 学平 面应 变理 论分 析模 型 ; 2 将 模 型 中 的 1采 () 不 同岩性 的岩层 分为 2类 : 一类 为坚 硬岩层 , 一类 为 另 软弱 岩层 . 假设 各种 坚 硬 岩层 的几 何 参数 和岩 性 是 相 同的: 泊松 比为 t 弹 性 模 量 为 E 各 软 弱 岩 层 的几 , , ; 何 参数 和岩 性是 相 同的 : 松 比为 , 泊 弹性模 量 为 E ; 各 个 岩层 的厚 度 均 为 h. 3 复 合 隔 水 关 键层 的 上部 的 () 水 压 和覆岩 压力 为均 布载 荷 , 集度 为 g; 4 两 端 为 固 () 支 . 简化力 学模 型如 图 1 示 : 表 面受均 布载荷 作 其 所 上
基金项 目: 安徽省杰 出青年基金资助项 目( 18 8 J ) 10 050 2
通 信 作 者 : 聚 才 ( 9 9一) 男 , 东 l 人 , 士 , 常 17 , 山 临沂 博 副教 授 , 究 方 向 : 事 采 矿 方 面研 究 . 研 从 E—m i cc ieol 13 cr al jmnca@ 6 .o : n 2 3
全 开采的方案. 究结果表 明: 上分 层为 3m下分层 6综放 时, 研 在 裂缝带发育 的高度最低 、 岩破坏 的最终形态 最缓和 , 工作面 回 覆 在
采 过 程 中最 为 安 全 .
关键词 : 松散含水 层; 隔水关键层 ; 导水裂 隙高度 ; 数值模 拟 中图分类 号 :D 2 .9 T 83 4 文献标识码 : A 文章编号 :64— 86 2 1 )2— 0 3— 4 17 5 7 (0 2 0 0 2 0
不等长工作面覆岩破坏规律的数值模拟分析
a n d d i s p l a c e me n t i f e l d i n f r o n t o f wo r k i n g f a c e we r e s i mu l a t e d .T h e r e s u l t s s h o we d t h a t wh e n w o r k i n g f a c e f r o m o p e n—o f f c u t a d v a n c e s t o p o s i t i o n o f e q u a l s l o p e l e n g t h o r a n i n t e g e r mu l t i p l e o f t h e s l o p e l e n g t h,r o o f mo v e s i n —
应 力的 1 . 5~ 2倍 ; 就 采动 过程 中竖 向位移 的 变化 而言 , 巷 帮移 近量远 大 于顶底板 变形 量 , 故 工 程 实践 中应特 别 注意对巷 帮及 顶板 的加 固和 维护 。
关键词 : 不等长工作面 ; 覆岩破坏; 数值模拟 ; 位移场; 演化规律
中 图分 类 号 : T D 8 2 1
Ab s t r a c t :I n v i e w o f t h e p r e s e n t s i t u a t i o n o f c o a l mi n i ng wo r k i n g f a c e o f u n e q u l a l e n g t h i n c r e a s i n g d a y b y d a y, t i c s o f o v e r l y i n g r o c k s a n d t h e d i s t ib r u t i o n o f a b u t me n t p r e s s u r e we r e s y s t e ma t i c a l l y mi n i n g d a ma g e c h a r a c t e is r
综采覆岩破坏离散元数值模拟分析
煤
炭 工
程
21 0 0年第 2期
综 采 覆 岩 破 坏 离 散 元 数 值 模 拟 分 析
白汉营 ,李文平 ,李佩全
( .中国矿业大学 ,江苏 徐州 1 2 1 1 ;2 2 16 .淮南矿业 集团有 限公司 ,安徽 淮南 22 0 30 0)
摘
要 :采 用 离散 元数值 模拟 的方 法研 究煤层 综放 开采覆 岩破 坏规 律 ,对 数值模 型的计 算结
mii g c a k n eg ti h o fn a h i o f o t l r aa o e t ec a nn a e c ud b o t l d T u e n n r c ig h ih n te ro e r e man r o nr e b v o l t c oa h mi i gf c o l e c n r l . h st oe h ca k n o t l d w u d n tb f c e o t e s f a ufr a d t e u i to h ae mii g c ud i ce s d u d rt e r c i g c n r l o l o e af t d t h o q i n h p l ft e s f n n o l n ra e n e h oe e t e mi p e s rz d a u fra d c ud p o ie t e te r t a a e frt e c a nn t malrs ft o lo o k p l r n e r su ie q i n o l r vd h h o ei lb s o h o l e c mi i gwi s l e aey c a rr c i as u d r h l te p e s r e a e q i ra d r t n ll e ain a d r c v r h trp e e t n c a pl r n t e o l e o r e . h rs u i d w tra uf n ai a i rt n e o ey t ewae r v n i o l i a sa d o h rc a s u c s z e o b o o l r Ke wo d : d s rt lme tn me c ls lt n fi r o e o v r u d n sr t y rs ic ee ee n u r a i a i ; al e z n o eb r e t a;s f a d b o e q i r i mu o u f a o t n r k n a uf e
厚松散含水层下特厚煤层综放开采相似模拟
位 . 2 J . 综采放顶煤开采是一种高产高效 、 技术领先的
采 煤方 法 , 在厚 煤层 开采 中逐 渐代 替 了分层 开采 , 并得 到 了广 泛应 用 . 但 当综采 放顶 煤开 采 时 , 上覆 岩层 的破 坏 范 围及 导水裂 隙 带 的发 育 高 度 明显 增加 , 尤其 是 特 厚煤 层 开采 , 采 动影 响更 加剧 烈 ’ 4 J . 如淮 北 朱 仙庄 矿 区八 煤 层 , 属 于厚 松散 含水 层 下特厚 煤 层 , 是 矿 区 的主
4 7
挖 的进 行 而不 断地 向前 延 伸 扩 展 . 同一 岩 层 的最 大 下 沉 点发 生在 工作 面 推进 到 1 0 0~1 1 0 m时 , 也就 是发 生
在采 空 区 的 中部 . 在 煤 壁 一 端 的下 沉 量 小 于 开 切 眼 的
一
高应力区随着工作面的推进而不断移动.
系, 下部四含与煤系地层呈不整合接触 , 四含富水性极
弱, 补给 条件差 .
采煤层 , 因此 , 有必要对朱仙庄矿区八煤层的覆岩破坏
特征 进 行研 究 . 通 过 对八 煤 的 开挖 进 行 相 似 材料 模 拟 实验 , 模 拟煤 层开 采后 覆岩 的破 坏及 裂 隙 的发 育过 程 . 从 而分析 厚松 散 含水层 下 特厚 煤层 综放 一次 采全厚 开 采 方式 对 上覆 岩层 的破 坏 及 围 岩应 力 的分 布 规 律. 研 究结 果对 八煤 层 开采 的采 场 参 数 设计 、 采 场 支 护参 数 选取 等具 有 指导 意义 .
基金项 目: 安徽省杰 出青 年基金资 助项 目( 1 1 0 8 0 8 5 J 0 2 ) 通信作 者 : 常聚才( 1 9 7 9 一) , 男, 山东临沂人 , 博士, 副教授 , 研究方向: 矿山压力与岩层控制 、 巷道 围岩控制技术. E— m a i l : c j c m i n e c o a l @1 6 3 . c o n r
七五煤矿许楼井田覆岩破坏“两带”发育规律研究
随着探头 的升 降, 在图像接受器上可 清楚直观地获得整
维普资讯
14 2
点 科技 晨
26 增 0年 刊 0
较严重 , 开拓 准备 巷道破坏表现 为墙 体剪裂 、 底板鼓 起 、 帮 两 内敛 , 顶板 下沉 , 显示压力较大。为防止底 拱产生拉 应力 , 矢
输到计算机上 , 直接观测钻孔 中的裂 隙发育情况和破坏深度 , 两带观 测的精确定位。 实现 关键 词 覆 岩破 坏 导水裂 隙带 电视成像探测 冒落带高度 山东省七五煤矿含煤地层为二叠系 山西组 , 上覆二叠 系 石盒子组地层 , 下伏石炭系太原组 , 组 3 ( . .a 、 山西 40 O ) 5 v 3 (.— . ) 下 20 42 两层可采煤层为该矿主采煤层。为解放呆滞 m 储量 , 七五煤矿在科学试验 、 的基 础上 , 论证 将上限防水煤柱 从 5m减少到 3m 自 1 9 0 6 , 9 年开始 , 3 、 9 对 3 E 下两煤层共 四分 层工作面进 开采 , 20 年 4 , 至 05 月 开采结束 , 安全回收煤炭 6、 万 t 06 8 。根据设计与研 究要求 , 在开采 过程 中, “ 带” 对 两 ( 冒落带 、 隙带 ) 裂 发育 高度进行及 时探 测。在 3 第一 分层 工作面开采结束 6 个月后 , “ 采用 钻孔 分段注水法 ” 测得一分 层导水裂隙带发育高度数值 为 2 — 7 , 5 2m 最大 2m 在 3 第 7; _ F 分层工作面开采结束 6 个月后 , 又采用 “ 电视成像探 测法” 对导水裂隙带发育高度进行 了实 测。
两带观测孔布孔如图 1 所示 。 12 仪器安装 - 、 5调试
为了获取钻孔任意位置的图像信息, 设计采用钻孔柔性
升降装置 , 图 2 示。首先在 钻孔 顶端 部锚 固 固定装 置 , 如 所
S矿区采动覆岩破坏的实例研究
老公营子煤矿第四系含水层下特厚煤层综放开采研究
2 . C o a l Mi n i n g& De s i g n i n g D e p a r t me n t ,T i a n d i S c i e n c e& T e c h n o l o y g C o . , L t d . ,B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ,C h i n a )
o f o v e r l y i n g s t r a t a o f f u l l ・ - me c h a n i z e d c a v i n g mi n i n g o n t h e b a s i s o f h y d r o ・ - g e o l o g i c a l c o n d i t i o n a n d s t r u c t u r e f o r m o f o v e r l y i n g s t r a —
o f ir f s t mi ni n g f a c e wa s p u t f o r wa r d.
Ke y wo r d s :q u a t e na r r y a q u i f e r ;e x t r e me l y — t h i c k c o a l ・ s e a m ;f u l l — me c h a n i z e d c a v i n g mi n i n g;b r o k e n h e i g h t o f o v e r l y i n g s t r a t a
综放开采是将特厚煤层一次性开采出来 的高 产高效的采煤方法 ,其优点是采煤生产成本低、生
产效 率 高 、经济效 益 显著 。缺 点是 由 于采煤 强度 大 造成 覆 岩 破 坏 高 度 增 大 ,对 水 体 下 采 煤 十 分 不
基于数字散斑技术的煤层群开采覆岩运移规律试验研究
第30卷第5期2021年5月中国矿业CHINA MINING MAGAZINEVol.30,No.5May2021智能矿山基于数字散斑技术的煤层群开采覆岩运移规律试验研究晏涛,王明,夏向学(华北科技学院,河北三河065201)摘要:为研究缓倾斜近距离煤层群开采时上覆岩层运移及含水层水动力演化规律,防止煤层群下行开采时发生突水事故,采用流固耦合相似模拟试验、应用数字散斑技术、理论分析等研究手段对某煤矿六采区综采工作面煤层群开采后的顶板变形破坏进行研究。
结果表明:①14#上组煤层开采过程中,隔离煤柱能够较好地控制顶板的移动变形,15#下组煤层重复开采时会破坏上组煤层隔离煤柱,导致顶板的变形破坏加剧;②煤层群开采后覆岩位移传播方向为竖直方向,同一岩层位移呈现出中间下沉量大、两侧下沉量小的盆地特征;③应用数字散斑技术测得14#上组煤层和15#下组煤层开采后覆岩位移最大影响高度分别为29.0m和32.8m,与经验公式法计算结果进行对比,观测误差分别是18%和5.3%;④工作面依次下行开采14#煤层和15#煤层时含水层有发生突水的危险&关键词:数字散斑技术;流固耦合;相似模拟;运移规律中图分类号:TD82文献标识码:A文章编号:1004-4051(2021)05-0120-05Experimental study on overlying strata migration law of coal seam group miningbased on digital speckle technologyYAN Tao,WANG Ming,XIA Xiangxue(North China Institute of Science and Technology,Sanhe065201,China)Abstract:In order to study the law of overlying strata migration and aquifer hydrodynamic evolution duringmining of gently inclined and close distance coal seams,and to prevent water inrush accidents duringdownward mining of coal seams,the deformation and failure of roof of fully mechanized working face inNo.6mining area of a coal mine is studied by means of fluid solid coupling similar simulation test,digitalspeckle technology application and theoretical analysis.The results show that during the mining process of14#upper group coal Phe isolaPed coal pi l ar can be P er conProlPhe movemenPand deforma ion ofPhe roofwhilePherepeaPed mining of15#lower group coal wi l desProyPhe isolaPed coal pi l ar of upper group coalresulting in the aggravation of roof deformation and failure;after the mining of coal seams,the overlyingstrata displacement propagation direction is vertical direction andthe displacementofthesamestratumpresents the characteristics of large middle subsidence and small subsidence on both sides;the maximuminfluence height of overburden displacement measured by digital speckle technology is29.0m and32.8mafter mining14#upper group coal and15#lower group coal respectively and compared with the calculationresults of empirical formula method,the observation error is1.8%and5.3%;瓦aquifer water inrush riskwi l occurwhen14#coalseamand15#coalseamaremineddownsuccessively.Keywords:digital speckle technology;fluid solid coupling;similarity simulation;migration law收稿日期:2020-08-27责任编辑:边晶莹基金项目:河北省高等学校科学技术研究项目资助(编号:ZC2021103);河北省自然科学基金重点项目资助(编号:D2017508099)第一作者简介:晏涛(1991—),男,硕士,讲师,主要从事矿山地质方面的教学与研究工作,E-mail:549161561@。
煤矿开采地表沉降与岩石移动规律的观测研究
煤矿开采地表沉降与岩石移动规律的观测研究发布时间:2022-07-24T05:54:30.781Z 来源:《工程管理前沿》2022年第3月5期作者:陈亮[导读] 本文从煤矿开采对地表移动的观测、对岩层移动钻孔的观测陈亮(淮北矿业股份有限公司临涣煤矿,安徽淮北 235136)摘要:本文从煤矿开采对地表移动的观测、对岩层移动钻孔的观测、地表和岩层变形预计参数的确定,以及综合观测运用实例等几方面的分析,进而可确定开采工作面地面沉陷量和岩移的规律等参数。
又可进一步为本矿开采地面塌陷沉降和岩石移动规律提供参考数据,并为全面合理、安全开采和地面沉陷建筑物保护奠定基础。
关键词:煤矿开采;地表沉陷;岩层移动;观测研究引言:煤矿开采期间,由于挖掘与采出破坏了周围岩体内部的原始应力平衡,致使岩层产生移动、变形和破坏。
随着大面积的不断开采,进而造成地表出现沉陷。
为实时测量沉陷情况,可在回采工作面上建立地表岩层移动观测站,通过收集实测所得的各类数据,根据原有的矿井地质资料再经科学系统的研究分析,进而可以确定岩层与地表变形的预计参数,以便为地面建筑物的保护和井下生产提供可靠的技术数据。
1.对地表移动的观测对于地表移动的观测,可以先设置观测站,再开展观测工作与资料的整理。
①设置地表观测站:这分三种:回采单一工作面、回采多个工作面和网状观测站。
②观测工作:在观测站设置10d后,就可开展具体观测工作。
一是连接观测。
根据地面控制网和观测站具体位置情况,并按照《规程》对近井点的测量要求,可用敷设经纬仪导线的方法进行。
测定观测线一个控制点的平面坐标与高程,其余的控制点则按5s导线侧角方法侧角和观测线边长丈量的结果求得。
二是全面测量。
内容有各测点的水准测量、测点间距离的丈量和测点偏离观测线的支距测量。
在测量过程中,要进行多次的全面测量,间隔时间可参照下式计算得出。
另外,要在地表移动前和稳定后分别进行两次全面测量。
三是巡视测量。
为确定地表移动与稳定的时间,要进行局部水准测量。
多煤层开采覆岩移动及地表变形规律的相似模拟实验研究
多煤层开采覆岩移动及地表变形规律的相似模拟实验研究张志祥;张永波;赵志怀;张利民【摘要】以离石-军渡高速公路下伏康家沟煤矿采矿地质条件为原型,采用相似材料模拟实验方法,对多煤层开采引起的覆岩移动及地表变形规律进行了研究.相似模拟实验结果表明:多煤层开采条件下,随着煤层累计采厚的增加,采空区"三带"覆岩下沉量和采空区地表沉降量、地表倾斜变形、地表水平位移及地表曲率变形都呈增大趋势,采空区上覆岩体更加破碎,地表变形更加强烈.研究成果可为高速公路下伏多煤层采空区的治理设计提供依据.%Taking geological conditions of Kangjiagou coal mine under Lishi-Jundu freeway as a prototype, similar material simulation was carried out for examining the behavior of overlying rock movement and surface deformation with multi-coal seam mining. The results show that under the condition of multi-coal seam mining, with the increase of total thickness of coal seam, the overlying rock subsidence of three zones of gob and surface subsidence, surface lean deformation, surface level movement, surface curvature deformation all show an increasing tendency, the overlying rock of gob is more broken, the surface deformation is more intense. The results provide the basis for the treatment design of gob with multi-coal seam under freeway.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2011(038)004【总页数】5页(P130-134)【关键词】多煤层开采;覆岩;相似模拟;采空区;变形【作者】张志祥;张永波;赵志怀;张利民【作者单位】太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;山西省交通设计研究院,太原,030012【正文语种】中文【中图分类】TD325.+2煤炭开采过程中产生的一系列覆岩移动及地表变形规律,受到了学者们的高度重视,如刘秀英等[1]采用相似模拟实验研究了辛置煤矿2204工作面采空区覆岩的移动规律;刘瑾等[2]进行了采深和松散层厚度对开采沉陷地表移动变形影响的数值模拟研究;孙光中等[3]采用数值模拟和相似材料模拟对巨厚煤层开采覆岩运动规律进行了研究。
某矿煤层底板采动破坏规律数值模拟研究
【 关键词 】 变形 ; 底板 数值模拟; 充分采动
如图 1 示 , 型长度为 30 高 度为 1O 网格 划分为 10 所 模 0 m. lm. 5x 7 共 110 网格 。12 个 节点 ,考虑边界对工作面开采过程 的影 4 10 个 135 地下煤岩体 在采动之前 。 于原岩应力平衡状态 处 而采动破坏 了 响作 用 , 工作面的开切眼位于距左 边界 5m处 . 划开采 2 0 为符 0 计 0 m. 这种原有 的平衡稳 定状态 .采动 区域 的应力场会发生调 整并重新分 合开采实际 , 模拟计算从 形成初始应力场 开始 . 并沿采煤 工作 面走向 布, 以达到新的平衡状态。其 间。 围岩在采动 中发生变形 、 破断和结构 分 步进行 。 在模拟过程 中. 煤层开采将开挖范围的实单元变成空单元 . 破坏 , 由此呈现 出顶板 冒落 、 支架受载 回缩 、 瓦斯突 出、 板底 鼓及采 底 每次工作面推进长度为 lm 充分模拟底板采动破 坏的特征 O. 动裂隙发育导通含水层 等现象 . 对煤矿安全高效生产的实现造成 了很 大 困难 。 本文结合某矿开采 的生产实际 . 在分 析工程地质条件 、 文地质 水 条件及开采的基 础上 . 运用 F A L C软件对深 部开采条件下底板采动破 坏效应进 行数值模 拟, 研究工作面推进过程中底板 中应 力场 、 位移 、 塑 性破坏 区的变化规律 . 定底板的破坏 范围 . 确 为采场底板 的控 制和煤 矿水害的防治提供参考依据 。
岩石名 厚度 Ⅲ 密度 D 体积模 剪切模 内聚力 摩擦角 抗拉强 / 量 量 G / 度 o/ ' t
称 K/ gm3 GP a
GP a
cMP / a
。
MP a
9 煤 底板砂
石
煤矿开采引起覆岩移动变形规律的数值模拟研究
埋深/ m
1o 0 1o 0 6 . 30 6 . 3O 4 . 00
采深采厚 比
2 . 5O 2 . 5O 1 . 58 1 . 58 1 . OO
厚 度/ m
4 . 43 2 . 24 4 . 43 2 . 24 2 . 24
采高/ m
40 . 40 . 40 . 40 . 40 . 40 . 40 .
埋深/ m
212 0 . 2 12 0 . 2 12 0 . l0 5 10 度/ m 5 . 03 5 . 03 5 . 03 3 . 75 3 . 75 3 . 75 2 . 50 7. 56 4 . 43 2 . 24 7 . 56 4 . 43 2 . 24 7 . 56 岩 性 黄 土 黄 土 黄 土 黄 土 黄 土 黄 土 黄 土
续 表
松散 层 厚 度 及 岩 性
岩 层 组 合 及 厚 度 厚度/ m
5 . 57 7 76 1. 87 4 . 06 1. 76
计算模型
模 型 Ⅷ 模 型 Ⅸ 模型 X 模 型 Ⅺ 模 型Ⅻ
采高/ m
4O 4O . 4O . 4O . 4O .
① ②
收 稿 日期 :070 -6 20 -30 作 者 简介 : 小 平 (9 3一) 男 , 赵 16 , 山西 省 第 三 地 质 工 程 勘 察 院 高 级工 程 师 。
5
维普资讯
第 5卷
第 3期
华北科技学 院学报
20 0 8年 7月
因此 开展 开采沉 陷 、 岩 移动 及 变 形 等 规律 的研 覆
究, 对控 制 沉 陷 、 生态 环 境 的保 护 、 对我 国煤 炭工 业 的发展 、 社会 的稳 定 、 具有 重大 的现 实意 义和 深
煤层底板破坏深度现场测试与数值模拟对比研究
煤层底板破坏深度现场测试与数值模拟对比研究黄欢;刘其声;姬亚东【摘要】On the basis of borehole sectional water injection test principle, designed CS-4, CS-5 and CS-6 three boreholes, using bore⁃hole double ended water plugging equipment carried out coal floor failure depth test for coal 6U No.01 working face in Huangyuchuan coalmine, Jungar coalfield;the site measured failure depth is 34.9m. Meanwhile, using FLAC3D numerical simulation software, simulat⁃ed working face mining stress distribution pattern, plastic zone distribution, floor rock displacement features and floor failure depth un⁃der different cut widths during mining process. The result has shown that the floor failure depth is 36m from numerical simulation, kept accord with site measured. Floor failure depth increasing with increasing of working face cut width;until the width increased to 250m the increasing amplitude will be lowered. So that the working face large cut width will intensify floor failure extent.%以钻孔分段注水试验的原理,设计CS-4、CS-5、CS-6共3个测试钻孔,采用钻孔双端堵水设备对准格尔煤田黄玉川矿6上01工作面进行底板破坏深度测试,现场实测其破坏深度为34.9 m。
煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟研究
关键 词 : 煤层群分 组; 上行开采 ; 相似材料模拟 ; 数值 模拟 中图分类 号 : T D 8 2 3 文献标识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 5 2 7 9 8 ( 2 0 1 3 ) o 4 — 0 0 0 4 0 3
S i mi l a r Ma t e r i a l S i mu l a t i o n a n d Nu me r i c a l S i mu l a t i o n o f Co a l S e a m Gr o u p i n g As c e n d i n g Mi n i n g
u l a t i o n a n d na a l y s i s o f t h e t w o ro g u p s s t r a t a d a ma g e r u l e a n d t o p l f o o r s t r e s s d i s t ib r u t i o n l a w a f t e r c o a l mi n i n g, l a w o f o v e r b u r d e n r o c k
2 . Wu h a i S h e n h u a E n e r g y C o . , L T D . , Wu h a i 0 1 6 0 0 0 , C h i n a )
某煤矿1303综放工作面开采覆岩破坏论证研究
1 . 2 . 3 寒武 系石 灰岩 含水 层 主要 为灰 岩和 白云质 灰岩 , 局部 夹泥 岩 、 砂质 泥岩 和粉砂 岩 。 该 层岩溶 裂 隙 比较 发育 , 溶洞 成 串 珠状 , 其最 大垂 向高度 为5 . 0 m。 全井田 3 4个 钻孔 揭露 , 漏 水 点 一般 分 布 在 一 2 0 0 1 1 3 水平 以下 , 富 水 性 中等 ,但不 均 一 ,一 般 该层 的上 段 大 于下 段 , 单 位 涌水 量 0 . 0 0 0 5 7 ~ 1 . 2 5 2 L / s ・ m,渗 透 系 数
能 源 技 术 与 管 理
2 4
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 2 — 9 9 4 3 . 2 0 1 3 . 0 5 0 0 9
2 0 1 3年第 3 8卷第 5 期
V0 I _ 3 8 No . 5
Ene r g y Te c h no l o g y a nd Ma na g e me nt
0. 0 0 0 3 6 6~1 4. 891 m/ d。
1 南 中央 采 区 地 质 及 水 文 条 件概 述
1 . 1 地质 条件
0 . 3 ~ 0 . 3 8 L / s o e, r 渗透 系数 2 . 4 1 6 m / d , 中、 下部含 水 层之 间 的粘 土 隔水层分 布不 稳定 ,局 部变 薄或 尖灭 , 故 二者 水力 联系好 口 ] 。
1 . 2 . 2 下元古 界 片麻岩 含水层 主要有 片麻 岩 、 角 闪斜 长片麻 岩 、 混 合岩 及 花 岗片麻 岩组 成 , 与 煤 系地 层 呈断层 接触 , 裂 隙不 发