煤矿冲击地压数值物理模拟方法与应用研究

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作者 齐庆新 王守光 +7 位作者 王美美 崔春阳 刘化广 王嘉敏 穆鹏宇 朱小景 李海涛 许学伟 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页

由于冲击地压现场试验危险性高、监测困难、难以控制触发机制等局限,建立有效的物理相似模拟和数值模拟方法是冲击地压机理与防治研究的重要手段。针对冲击地压物理相似模拟,介绍了相似模拟实验材料的研发进展,在静力相似准则基础上发... 由于冲击地压现场试验危险性高、监测困难、难以控制触发机制等局限,建立有效的物理相似模拟和数值模拟方法是冲击地压机理与防治研究的重要手段。针对冲击地压物理相似模拟,介绍了相似模拟实验材料的研发进展,在静力相似准则基础上发展了煤岩体动力相似准则,提出了惯性力相似条件,在此基础上开展材料研发和相似模型设计,研究表明:由高聚物、石英砂等组成的相似材料与煤岩动力破坏过程的强度和破坏模式等均具有较好的相似性;结合冲击地压应力波场物理相似模拟试验台,开展了波场传播诱冲过程相似模拟实验,发现应力波在顶底板间相互干涉、叠加,形成煤层槽波,应变场整体上也逐步汇聚在煤层,形成局部化带,最终导致冲击破坏。针对冲击地压数值模拟,介绍了有限元法等连续介质力学方法、离散元法等不连续变形模拟方法,以及连续介质力学-不连续变形耦合方法在冲击地压数值模拟中的研究进展,分析了非线性有限元与不平衡力理论在研究冲击地压潜在风险中的应用前景,围绕煤岩体弹射的势动能瞬态转换力学机制,分别阐述了弹射前期高弹性能体形成、弹射中期岩体瞬间脆断和块体形成的非平衡条件、弹射后期块体运动的模拟思路。最后,介绍了近场动力学与有限元耦合模拟算法在模拟煤岩冲击地压连续-非连续转换中的初步应用,取得了预期效果。本研究有望为煤矿冲击地压模拟提供新思路,对于煤矿安全生产具有重要意义。 展开更多

关键词 冲击地压 物理相似模拟 动力相似准则 数值模拟 弹射理论模型

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基于物理相似模拟实验的覆岩采动裂隙演化规律研究 被引量：17

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作者 肖鹏 李树刚 +1 位作者 林海飞 赵鹏翔 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2014年第4期18-23,共6页

覆岩采动裂隙演化规律及其形态特征与卸压瓦斯抽采密切相关。运用自主设计的固气耦合相似模拟实验系统,通过模拟实验分析得到采动裂隙随着工作面的推进经历了产生、发展和闭合过程,其分布曲线呈马鞍状。结合采动裂隙演化规律及分布形态... 覆岩采动裂隙演化规律及其形态特征与卸压瓦斯抽采密切相关。运用自主设计的固气耦合相似模拟实验系统,通过模拟实验分析得到采动裂隙随着工作面的推进经历了产生、发展和闭合过程,其分布曲线呈马鞍状。结合采动裂隙演化规律及分布形态,分析了采动裂隙场的演化特征,其发育高度受主关键层影响明显,进一步明确了卸压瓦斯在裂隙发育各阶段发生运移和汇集的区域范围,为现场布置瓦斯抽采钻孔参数提供了设计依据。 展开更多

关键词 物理相似模拟实验 采动裂隙 演化规律

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基于固—气耦合物理相似模拟的实验装置研究 被引量：8

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作者 肖鹏 李树刚 +1 位作者 林海飞 赵鹏翔 《西安科技大学学报》 CAS 2014年第3期255-260,共6页

采动裂隙演化与卸压瓦斯渗流耦合的物理相似材料模拟实验是研究采动影响下煤岩体渗透率变化规律及分布特征的基础,文中通过研制"固—气"耦合物理相似模拟实验台,设计耦合实验中的开采系统、充气系统和测试系统,进行了相似模... 采动裂隙演化与卸压瓦斯渗流耦合的物理相似材料模拟实验是研究采动影响下煤岩体渗透率变化规律及分布特征的基础,文中通过研制"固—气"耦合物理相似模拟实验台,设计耦合实验中的开采系统、充气系统和测试系统,进行了相似模拟实验及渗透率测定。开采系统保证箱体气密性的同时实现了煤层的模拟开采,测试系统验证了试验箱内气体在岩层中的流动规律符合达西定律,进而验证了实验装置的可行性,从而为研究采动裂隙场时空演化与卸压瓦斯渗流耦合规律的相似模拟实验奠定实验基础。 展开更多

关键词 固-气耦合 物理相似模拟 实验装置

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尾矿坝溃坝分析模拟方法研究动态与发展趋势

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作者 王昆 杨修志 +3 位作者 王迪 赵得源 诸利一 张峥 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第8期1396-1407,共12页

尾矿库溃坝致灾因素多、发生频次高、破坏性强,通过尾矿坝溃坝分析(Tailings Dam Breach Analysis,TDBA)模拟预测潜在溃坝事故释放泥流运移过程与淹没范围,有助于避免或减少溃坝灾害负面影响。为提升TDBA过程规范性与结果可信度,从模拟... 尾矿库溃坝致灾因素多、发生频次高、破坏性强,通过尾矿坝溃坝分析(Tailings Dam Breach Analysis,TDBA)模拟预测潜在溃坝事故释放泥流运移过程与淹没范围,有助于避免或减少溃坝灾害负面影响。为提升TDBA过程规范性与结果可信度,从模拟方法入手系统梳理国内外研究动态与发展趋势。结果表明:物理相似模拟根据相似比尺设置可分为正态与变态模型,应平衡模型复杂性与实用性,模型砂选取依据和试验观测方法有待进一步改进;不存在绝对准确的数值模拟方法,应重点研究模拟结果的工程应用价值;溃坝泥流分类体系尚不健全,应综合考虑泥流浓度、密度、级配组成等制定分类依据,据此选取适用的流变模型。TDBA方法研究与工程应用可为库区规划选址、加高扩容论证、防减灾措施布置等提供依据,助力实现“零伤亡、零危害”的尾矿库安全管理目标。 展开更多

关键词 尾矿库 尾矿坝溃坝分析 物理相似模拟 数值模拟 流变模型

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浅埋薄基岩工作面覆岩活动规律3维物理相似模拟研究 被引量：8

5

作者 卢邦稳 刘长武 +2 位作者 刘德峰 高云瑞 王宇 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期107-113,共7页

针对浅埋采场在开采活动中常出现矿压显现剧烈、顶板和地表台阶下沉等问题,以神东矿区为背景,采用3维物理模拟试验研究浅埋深薄基岩工作面覆岩活动规律。模型试验尺寸长×宽×高为1 050 mm×2 000 mm×1 130mm,几何相... 针对浅埋采场在开采活动中常出现矿压显现剧烈、顶板和地表台阶下沉等问题,以神东矿区为背景,采用3维物理模拟试验研究浅埋深薄基岩工作面覆岩活动规律。模型试验尺寸长×宽×高为1 050 mm×2 000 mm×1 130mm,几何相似比为1∶100,容重相似比为1∶1.67,时间相似比为1∶10,应力比为1∶1.67,监测模型地表位移变化和顶板位移变化规律。结果表明:浅埋薄基岩煤层开采过程中,上覆岩层只出现冒落带和裂隙带,煤层直接顶随采随冒,基本顶初次来压步距为40 m,周期来压步距为20 m;上覆岩层及松散层出现台阶下沉现象,裂缝贯通地表,切眼和停采线附近出现溃沙现象,地表形成塌陷坑;上覆岩层运动以垂直运动为主,随工作面向前推进,顶板位移增加;靠近煤柱的上覆岩层出现搭桥结构,靠近煤柱的上覆岩层位移变化量较小,而远离煤柱的测点上覆岩层位移变化量较大;地表位移变化和上覆岩层位移变化整体上具有正相关性,但地表位移变化幅度较小,具有滞后性,且受到溃沙现象的影响,切眼和停采线附近地表形成塌陷坑且地表位移变化量增大。 展开更多

关键词 浅埋薄基岩 厚松散层 覆岩移动 地表位移 3维相似材料物理模拟 溃沙

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大型三维物理相似模拟实验多通道数据采集技术及应用 被引量：1

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作者 郝昱宇 李树刚 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期1106-1112,共7页

煤与瓦斯物理相似模拟实验受限于其内部采样点的布置数量,使得实验数据与真实现场相比存在样本点稀疏的问题。研究大型三维物理相似模拟实验多通道数据采集技术,实现大量采集点数据同步高精度采集对物理相似模拟实验具有重要意义。针对... 煤与瓦斯物理相似模拟实验受限于其内部采样点的布置数量,使得实验数据与真实现场相比存在样本点稀疏的问题。研究大型三维物理相似模拟实验多通道数据采集技术,实现大量采集点数据同步高精度采集对物理相似模拟实验具有重要意义。针对该问题,文中基于分布式时钟通讯结构实时获取各个采集板卡数据,实现了多板卡数据交换的时间同步要求,为物理相似模拟实验提供了全面、可靠的监测数据。利用SQL数据库构建数据汇总中心,通过挂载的方式将存储、采集、显示3个单元并行相连,实现了多系统之间的数据同步交换问题。最终以山西某矿为模拟对象,开展物理相似模拟实验。通过本系统的应用,实现了多种开采条件下的物理相似模拟实验,获得了开采过程中的覆岩应力变化分布图与采场各个区域瓦斯浓度变化情况。研究成果将为实现瓦斯精准抽采,解决瓦斯灾害事故防治问题奠定理论与实践基础。 展开更多

关键词 分布式数据采集 三维物理相似模拟实验 同步采集

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挤压作用下盐岩流动的三维物理模拟分析 被引量：3

7

作者 谢会文 雷永良 +5 位作者 能源 李勇 张朝军 雷刚林 徐振平 吴超 《地质科学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期824-835,共12页

盐岩的流动性在盐构造的研究中一直颇受关注。本文结合物理模拟实验及模型的三维重建技术分析了影响盐岩流动的区域构造挤压位移负载和沉积差异负载两种作用力因素。研究认为,盐岩在构造挤压作用下存在明显的流动变形。在高挤压构造应... 盐岩的流动性在盐构造的研究中一直颇受关注。本文结合物理模拟实验及模型的三维重建技术分析了影响盐岩流动的区域构造挤压位移负载和沉积差异负载两种作用力因素。研究认为,盐岩在构造挤压作用下存在明显的流动变形。在高挤压构造应变背景下(动力应变率约10^(-13)s^(-1)数量级),盐岩的流动变形主要受区域构造挤压的位移负载制约,其次是同构造的沉积差异负载作用。 展开更多

关键词 盐岩流动 相似性物理模拟 三维重建

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煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律相似模拟研究 被引量：10

8

作者 伍永平 武永强 +2 位作者 解盘石 王红伟 吕文玉 《煤炭工程》 北大核心 2018年第1期73-76,80,共5页

为了弄清煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律,以新疆焦煤集团25213工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验方法研究了煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律。研究结果表明:25213工作面来压步距的变化范围为8~17m。与同... 为了弄清煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律,以新疆焦煤集团25213工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验方法研究了煤矸互层顶板大倾角大采高工作面覆岩活动规律。研究结果表明:25213工作面来压步距的变化范围为8~17m。与同倾角条件下的坚硬顶板大倾角大采高工作面相比,工作面来压步距较大,覆岩垮落形成冲击载荷的量级较大,工作面支承压力分布平稳且较大,上、下端煤柱支承压力峰值均较小。沿煤层高度方向,该工作面下位岩层运移量大于上位岩层;沿煤层倾向,该工作面中上部区域覆岩运移量大于下部区域。 展开更多

关键词 煤矸互层 大倾角 大采高 物理相似模拟 覆岩活动

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数字近景摄影测量在相似模拟试验中的应用研究 被引量：3

9

作者 张春森 张瑛 +1 位作者 刘雷 曹建涛 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第11期93-96,共4页

针对现有相似模拟实验观测方法中存在的自动化程度低、测量精度差等缺点,给出一种基于摄影测量计算机视觉方法进行相似模拟变形测量的新方法。利用普通非量测数码相机进行影像数据采集,通过在任相机平面预检校、变形监测点特征提取、影... 针对现有相似模拟实验观测方法中存在的自动化程度低、测量精度差等缺点,给出一种基于摄影测量计算机视觉方法进行相似模拟变形测量的新方法。利用普通非量测数码相机进行影像数据采集,通过在任相机平面预检校、变形监测点特征提取、影像匹配等计算步骤得出不同时期物理相似模型变形监测点的坐标。通过比较不同时期变形监测特征点坐标的变化量,计算得出物理相似模型变形情况。通过对某急倾斜煤层顶板相似材料进行模拟变形测量,试验结果表明:所应用方法与全站仪方法变形监测结果平面精度最大相差0.5mm左右,所测位移场与实际变形情况一致,满足因矿山开采引起的岩层和地表移动变形监测要求。 展开更多

关键词 数字近景摄影测量 物理相似模拟 岩层移动 三维重建

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低强度胶结充填体相似材料配比试验研究 被引量：7

10

作者 姚囝 叶义成 +2 位作者 王其虎 岳哲 罗文冲 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期30-35,共6页

针对采用物理相似模拟试验模拟充填采矿法时,低强度胶结充填体相似材料配比参数选取问题,以石灰、高岭土、石膏、水和尾砂等作为相似材料,采用回归正交设计试验方法进行了充填体相似材料配比试验,开展了单轴压缩试验,获得了不同配比试... 针对采用物理相似模拟试验模拟充填采矿法时,低强度胶结充填体相似材料配比参数选取问题,以石灰、高岭土、石膏、水和尾砂等作为相似材料,采用回归正交设计试验方法进行了充填体相似材料配比试验,开展了单轴压缩试验,获得了不同配比试样的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学试验指标。在此基础上总结了单轴抗压强度、弹性模量和泊松比3个试验指标关于石灰、高岭土、石膏和水4因素的回归方程,并分析了各因素对各试验指标的影响特征。通过物理相似模拟试验的实际应用证明了采用该配比方案总结的回归方程的有效性及相似充填体的良好相似性,该成果对胶结充填体相似材料配比的选取具有一定的参考价值和指导意义。 展开更多

关键词 物理相似模拟试验 胶结充填体 相似材料 配比试验 回归正交设计

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综采工作面卸压瓦斯“孔-巷”协同抽采技术研究

11

作者 赵鹏翔 金权 +5 位作者 李树刚 刘元嘉 袁相磊 王捞捞 甘路军 潘磊 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第3期96-104,共9页

为有效控制综采工作面瓦斯超限问题、保障矿井安全生产,优化采动卸压瓦斯抽采技术体系。采用二维物理相似模拟试验方法,结合倾斜开采条件下“孔-巷”系统变形率与声发射能量变化规律,研究高抽巷与定向长钻孔的布置参数及抽采口位置;构... 为有效控制综采工作面瓦斯超限问题、保障矿井安全生产,优化采动卸压瓦斯抽采技术体系。采用二维物理相似模拟试验方法,结合倾斜开采条件下“孔-巷”系统变形率与声发射能量变化规律,研究高抽巷与定向长钻孔的布置参数及抽采口位置;构建综采工作面采动卸压瓦斯“孔-巷”协同抽采技术模型,并基于负压分配优化试验分析最佳抽采参数组合。研究结果表明:高抽巷合理平距为5~7倍采高,垂距为4.48~6.40倍采高;定向长钻孔合理平距为3.4~6.0倍采高,垂距为2.40~4.00倍采高;高抽巷抽采口最优位置为距离切眼52 m处;定向长钻孔与高抽巷负压比例分配为0.9∶14.5~1.3∶17.5时,抽采效率显著提升,瓦斯体积分数可稳定控制在安全阈值以下。研究结果可为高瓦斯矿井采动卸压瓦斯抽采系统设计、参数优化及安全防护技术提供理论支撑与工程实践参考。 展开更多

关键词 “孔-巷”协同 卸压瓦斯抽采 高抽巷 物理相似模拟试验

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煤层开采“固-气”耦合相似材料特性分析 被引量：2

12

作者 赵鹏翔 康新朋 +4 位作者 李树刚 刘俊 贾永勇 索亮 何永琛 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第4期580-588,共9页

为研究采动裂隙演化规律,选取适合的“固-气”耦合相似材料,结合岩石力学和流体力学理论,运用自行改进的单轴压力仪及渗透性测试装置,对不同材料配比所制作试件的力学及渗透特性进行研究。最终确定以砂子作为骨料,淀粉及水泥作为胶结剂... 为研究采动裂隙演化规律,选取适合的“固-气”耦合相似材料,结合岩石力学和流体力学理论,运用自行改进的单轴压力仪及渗透性测试装置,对不同材料配比所制作试件的力学及渗透特性进行研究。最终确定以砂子作为骨料,淀粉及水泥作为胶结剂,水作为溶剂,并对这种原材料组合在不同配比条件下制作试件的力学及渗透性影响因素开展试验研究,以此为依据开展“固-气”耦合物理相似模拟试验,揭示不同覆岩层位瓦斯浓度分布规律。结果表明:最终确定的材料配比组合能够满足岩石力学性能的要求,较原始固相相似模拟材料及“固-气”耦合相似材料PSO(Paraffin石蜡,Sand砂子,Oil油),其渗透速度平均分别下降91.61%及68.29%;通过对新型材料制作出的试件开展力学及渗透特性影响因素试验并进行非线性回归拟合,得出相应变化趋势的拟合方程,同时得到不同淀粉含量对试件抗压强度及渗透性影响趋势的拟合方程。开展二维煤层开采物理相似模拟试验,得到采动覆岩裂隙演化及不同覆岩层位瓦斯浓度分布规律,为进一步开展煤与瓦斯共采多场耦合物理相似模拟试验提供理论依据。 展开更多

关键词 “固-气”耦合 相似材料 物理相似模拟实验 渗透率 瓦斯浓度

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裂隙发育过程对采动裂隙椭抛带压实区的影响研究 被引量：2

13

作者 刘奇 笪雨欣 +3 位作者 曹广勇 李青海 赵金海 蒋长宝 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期25-35,共11页

采空区瓦斯抽采的关键是了解工作面上覆岩层裂隙的演化过程。为了研究综采工作面覆岩采动压实区演化规律,高效进行煤矿采空区瓦斯抽采工作,以神东某矿区2207工作面为原型,通过物理相似模拟实验,利用自主研发的覆岩裂隙监测系统将图像进... 采空区瓦斯抽采的关键是了解工作面上覆岩层裂隙的演化过程。为了研究综采工作面覆岩采动压实区演化规律,高效进行煤矿采空区瓦斯抽采工作,以神东某矿区2207工作面为原型,通过物理相似模拟实验,利用自主研发的覆岩裂隙监测系统将图像进行直方图均衡化增强和中值滤波去噪处理,获得二值化裂隙图像后利用分形理论定量描述裂隙率,对典型周期来压覆岩垮落裂隙率进行统计分析,建立了裂隙发育程度受工作面推进时间的时空函数和采动裂隙椭抛带压实区演变修正模型。结果表明:覆岩平均裂隙率变化符合DoseResp函数关系,裂隙的发育过程包括产生、扩展蔓延、压实闭合3个阶段,裂隙在产生、闭合这2个阶段发育速率较平缓,而在扩展阶段发育速率陡增。采空区上覆岩层裂隙场形成旧裂隙区、压实区和新裂隙区3个区域,裂隙发育周期的不同导致旧裂隙区与新裂隙区在发育状态、压实程度和空间形态上有着明显差异,这些差异导致了采空区覆岩非对称性下沉现象的发生。通过分析覆岩应力恢复与覆岩内部裂隙演变关系,进一步验证了采用DoseResp时间函数曲线可以很好的表现采空区上覆岩层裂隙异速演变特征。最后建立了考虑覆岩裂隙异速演变效应的采动裂隙椭抛带压实区修正模型,并结合现场工程实践,有效提高瓦斯抽取高位钻孔布置的准确性,为工作面的安全开采提供理论指导。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 裂隙发育过程 覆岩压实区 物理相似模拟

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近距离煤层上覆遗留煤柱应力扰动特征研究及应用 被引量：3

14

作者 杜怀龙 刘忠平 田志诚 《矿业安全与环保》 北大核心 2024年第6期112-121,共10页

为了研究近距离煤层上覆遗留煤柱对下位煤层的应力扰动特征,以大柳塔煤矿活鸡兔井地质条件为工程背景,综合运用理论分析、数值计算、物理相似模拟等方法,研究了1-2煤层10~20 m宽遗留煤柱底板的应力分布规律。结果表明:10 m宽遗留煤柱对... 为了研究近距离煤层上覆遗留煤柱对下位煤层的应力扰动特征,以大柳塔煤矿活鸡兔井地质条件为工程背景,综合运用理论分析、数值计算、物理相似模拟等方法,研究了1-2煤层10~20 m宽遗留煤柱底板的应力分布规律。结果表明:10 m宽遗留煤柱对下位岩层应力扰动影响角为煤柱左侧10°及右侧19°,并且右侧应力集中程度高于左侧;20 m宽遗留煤柱对下位岩层应力扰动影响角为煤柱左侧14°及右侧11°。应力峰值位于煤柱左侧1/3处正下方,右侧应力集中程度低于左侧。1-2煤层10~20 m宽遗留煤柱对2-2煤层的应力扰动范围为42~47 m。研究结果对近距离煤层中确定下位煤层回采巷道布设位置及巷道补强支护范围具有一定的理论和应用价值,可为类似工况条件下巷道稳定性控制提供借鉴。 展开更多

关键词 近距离煤层 遗留煤柱 应力传递 物理相似模拟实验 巷道稳定性

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废弃工作面遗留煤层气扰动储层空间划分——以屯兰煤矿12501工作面为例 被引量：2

15

作者 杨兆彪 王家琛 +4 位作者 杨彦群 秦勇 李国富 董志勇 孟祥昊 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期243-255,共13页

废弃矿井扰动空间精确划分是遗留煤层气资源评价和开发利用的重要基础,以山西西山矿区屯兰煤矿2号煤12501工作面为例,采用应力场数值模拟、裂隙场数值模拟和物理相似模拟的方法,综合研究了采动过程中及采空区稳定后的应力场、裂隙场的... 废弃矿井扰动空间精确划分是遗留煤层气资源评价和开发利用的重要基础,以山西西山矿区屯兰煤矿2号煤12501工作面为例,采用应力场数值模拟、裂隙场数值模拟和物理相似模拟的方法,综合研究了采动过程中及采空区稳定后的应力场、裂隙场的分布规律。研究结果显示:物理相似模拟与数值模拟吻合度高,综合以上3种方法,最终将12501废弃工作面遗留煤层气扰动储层空间划分为底板裂隙区、重新压实区、导气裂隙区和承压区。底板裂隙区位于煤层中工作面的正下方,整体采动裂隙发育区域呈现出靠近开采煤层为底面的倒梯形台,裂隙场数值模拟结果显示其垂向深度为22.3 m,其深度为开采煤厚的5.58倍。承压区位于工作面四周的未开采煤储层,在工作面倾向的边界起分别向外延伸70 m,在工作面走向的边界起分别向外延伸100 m的位置上,数值模拟结果显示承压区煤储层垂向应力峰值为远大于煤层原始状态的应力数值,但小于垂层煤样的平均抗压强度。导气裂隙区主体位于开采煤层工作面边缘区域,底部为高度约为13.2 m的岩层垮落带,紧邻垮落带上部为高约33.6 m的岩层断裂带,断裂带内竖向裂缝不断扩展贯通离层裂缝。导气裂隙区整体形状为梯形台,其高度为开采煤厚的11.7倍。重新压实区主体分布于开采工作面采空区的中间部分,倾向宽度为110 m,走向长度为1 268 m。此区域主要为弯曲垮落的覆岩构成,整体形状为梯形台,位于导气裂隙区内部。导气裂隙区为遗留煤层气资源的开发有利区。 展开更多

关键词 废弃工作面 遗留煤层气 扰动储层 空间划分 数值模拟 相似物理模拟

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深部动压巷道非对称变形力学机制及控制对策 被引量：46

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作者 陈上元 宋常胜 +2 位作者 郭志飚 王炯 王炀 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期246-254,共9页

为解决深部动压巷道支护的技术难题,以鹤煤九矿东总回风巷为研究背景,针对东总回风巷非对称变形量大且难支护的问题,采用现场调研、工程地质分析、物理相似模拟和现场试验相结合的方法,对巷道变形破坏机理和控制对策进行了研究。研究结... 为解决深部动压巷道支护的技术难题,以鹤煤九矿东总回风巷为研究背景,针对东总回风巷非对称变形量大且难支护的问题,采用现场调研、工程地质分析、物理相似模拟和现场试验相结合的方法,对巷道变形破坏机理和控制对策进行了研究。研究结果表明:巷道变形破坏受围岩岩性、构造应力、采动应力、重力、地质构造等多种因素影响,其变形力学机制确定为IABIIABDIIIABC型;采动应力造成巷道围岩应力场的大小和方向发生了改变,是巷道产生非对称变形的主要因素。通过选取针对性的控制对策将复合型变形力学机制转化为单一型,提出了"锚网索喷+底角锚杆+全断面注浆+反底拱"非对称耦合控制对策,并在现场进行了应用。相似模拟和现场监测结果显示:该控制对策有效控制了围岩非对称变形,现场应用效果良好。 展开更多

关键词 深部动压巷道 非对称变形 物理相似模拟 变形力学机制 控制对策

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近距离煤层采空区下工作面矿压显现规律研究 被引量：67

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作者 周楠 张强 +1 位作者 安百富 聂守江 《中国煤炭》 北大核心 2011年第2期48-51,96,共5页

针对近距离煤层采空区下开采采场矿压控制问题,根据某煤矿地质条件及工作面布置方式,采用物理相似模拟与现场实测相结合的研究方法,总结了近距离煤层上煤层开采完毕后,采空区下工作面回采过程中矿压显现规律,进一步分析了采空区下采场... 针对近距离煤层采空区下开采采场矿压控制问题,根据某煤矿地质条件及工作面布置方式,采用物理相似模拟与现场实测相结合的研究方法,总结了近距离煤层上煤层开采完毕后,采空区下工作面回采过程中矿压显现规律,进一步分析了采空区下采场覆岩运动规律;由于上煤层开采造成上覆岩层垮落,老顶岩层完整性受到破坏,采空区下煤层开采时,工作面采场覆岩构成"块体-散体-块体"的复合老顶结构,从而使工作面开采过程中形成"小-大初次来压及周期来压"的矿压显现规律。 展开更多

关键词 近距离煤层 煤层开采 工作面矿压 矿压显现 覆岩运动 物理相似模拟

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倾斜综放工作面采动卸压瓦斯高位钻孔抽采技术研究 被引量：7

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作者 赵鹏翔 李树刚 +3 位作者 刘殿福 张雪涛 林海飞 丁洋 《煤炭工程》 北大核心 2017年第5期76-79,共4页

为解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,针对硫磺沟煤矿主采工作面实际情况,采用物理模拟及数值模拟手段,对工作面采动覆岩"三带"及卸压瓦斯运移优势通道分布特征及规律开展研究,结合工作面实际情况设计高位钻孔抽采上隅角... 为解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,针对硫磺沟煤矿主采工作面实际情况,采用物理模拟及数值模拟手段,对工作面采动覆岩"三带"及卸压瓦斯运移优势通道分布特征及规律开展研究,结合工作面实际情况设计高位钻孔抽采上隅角瓦斯,并对抽采效果开展实时观测与分析。结果表明:通过物理相似模拟实验,得到(4-5)04工作面覆岩"三带"高度,工作面初次来压、周期来压步距,裂隙区在切眼、工作面及进回风巷出的宽度等参数;综合分析数值模拟及现场观测结果得到工作面合理配风量及抽采负压;通过现场观测,得到高位钻孔抽采浓度为19.85%~23%,有效抽采段距离平均为54.5m,表明高位钻孔抽采方法和设计参数是科学有效的。 展开更多

关键词 倾斜煤层 综放工作面 高位钻孔 瓦斯抽采 物理相似模拟 Fluent数值模拟

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CO_(2)驱不同注采模式提高采收率实验研究 被引量：11

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作者 郑文宽 张世明 +3 位作者 李宗阳 张东 张传宝 刘国 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期86-93,共8页

非均质、黏性指进是决定CO_(2)驱开发效果的关键因素,而调整注采方式是控抑气窜、扩大波及的有效手段。目前该方向的研究以数值模拟为主,亟需开展CO_(2)驱不同注采方式的物理模拟研究,以进一步明确CO_(2)驱连续气驱、轮换开采和注采耦... 非均质、黏性指进是决定CO_(2)驱开发效果的关键因素,而调整注采方式是控抑气窜、扩大波及的有效手段。目前该方向的研究以数值模拟为主,亟需开展CO_(2)驱不同注采方式的物理模拟研究,以进一步明确CO_(2)驱连续气驱、轮换开采和注采耦合等模式的动用机制、开发特征和油藏适应性。通过CO_(2)驱相似物理模拟实验,对比CO_(2)连续气驱、轮换开采和注采耦合模式的开发特征差异,并分析CO_(2)驱不同注采模式的适用性。实验结果表明:连续气驱模式下不同渗透率区域开发效果差异大,低渗透率区域见气后的增油潜力较低,适合相对均质油藏开发;轮换开采模式通过采油井交替开启,改变注采井间主流线方向,有效改善非均质储层中低渗透率区域的开发效果,适合强非均质油藏或气窜后的开发调整阶段;注采耦合模式利用注采交替引起的压力场交替变化,可以较均衡的提高全区波及范围,提高难动用边角区储量动用率,适合弱非均质油藏或前期开发阶段。 展开更多

关键词 CO_(2)驱 相似物理模拟 非均质性 注采耦合 适用性分析

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夹矸厚度对煤矸互层顶板工作面矿压显现影响研究 被引量：8

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作者 伍永平 刘旺海 +2 位作者 解盘石 杨文斌 刘晨光 《煤炭工程》 北大核心 2020年第10期75-80,共6页

夹矸顶板的稳定性控制是煤矸互层顶板工作面安全开采亟待解决的关键技术问题之一。为了弄清夹矸厚度对煤矸互层顶板工作面矿压显现的影响,采用物理相似模拟实验方法研究了不同夹矸厚度条件下工作面顶板的变形破坏运移规律、支承压力分... 夹矸顶板的稳定性控制是煤矸互层顶板工作面安全开采亟待解决的关键技术问题之一。为了弄清夹矸厚度对煤矸互层顶板工作面矿压显现的影响,采用物理相似模拟实验方法研究了不同夹矸厚度条件下工作面顶板的变形破坏运移规律、支承压力分布特征等。研究结果表明,夹矸层厚度较薄时,开采后夹矸层垮落比较破碎;夹矸层厚度较厚时,夹矸层垮落块度较大,随夹矸层厚度的增加架前冒顶的次数依次减少,工作面处顶板垮落角依次增大。无夹矸层阶段,周期性垮落步距为14.7m;有夹矸层阶段,随夹矸层厚度的增加来压步距由12.3m增大至15.8m。支承压力峰值和影响范围随夹矸层厚度的增加而增大,支承压力峰值距工作面的距离随夹矸层厚度的增加而减小。提出了带压擦顶移架和浅截深护等夹矸顶板稳定性控制措施,保证煤矸互层顶板工作面安全开采。 展开更多

关键词 夹矸厚度 煤矸互层 支承压力 物理相似模拟

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