采动覆岩破坏演化特征模型实验与分析 被引量：11

1

作者 来兴平 王春龙 +2 位作者 单鹏飞 崔峰 康延雷 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第2期151-156,共6页

采动覆岩破坏演化特征研究对煤炭安全开采具有重要指导意义。以新疆哈密大南湖一矿1303工作面为研究对象,根据开采技术条件,构建采动覆岩破坏演化特征实验模型;分析覆岩运移特征与声发射监测信息,揭示了采动覆岩单次破裂及来压过程中多... 采动覆岩破坏演化特征研究对煤炭安全开采具有重要指导意义。以新疆哈密大南湖一矿1303工作面为研究对象,根据开采技术条件,构建采动覆岩破坏演化特征实验模型;分析覆岩运移特征与声发射监测信息,揭示了采动覆岩单次破裂及来压过程中多次破裂的能量耗散与演化特征,其历程分别为"释放-积聚-释放"与"裂隙扩展-破裂-垮落"。借助钻孔电视判定覆岩破坏演化高度,结果表明:工作面开挖后,覆岩破坏高度随模型开采持续增加,但受下方煤岩体碎胀效应影响,覆岩破坏高度增幅随来压次数增加而逐渐降低。工作面推进至246.4 m时,破裂岩块间形成稳定的挤压平衡结构,工作面达到充分采动状态,采动覆岩破坏高度峰值为96.0 m.相关研究成果为指导工程实践提供了定量依据。 展开更多

关键词 模型实验 采动覆岩破坏演化特征 声发射 钻孔电视

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巨厚砂岩下采动覆岩裂隙场及微震时空演化规律研究 被引量：1

2

作者 谭毅 张少普 +5 位作者 何满潮 郭文兵 丁国利 王宇 程浩 李辉 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第1期70-85,共16页

采动覆岩裂隙演化高度及分布形态是顶板水害防治重要参数之一。以内蒙古某矿3105工作面为工程背景,基于数值模拟、分形几何理论及微震事件三维空间分析明晰采动覆岩裂隙场及微震时空演化规律。结果如下:(1)采动覆岩裂隙场呈现“裂隙产生... 采动覆岩裂隙演化高度及分布形态是顶板水害防治重要参数之一。以内蒙古某矿3105工作面为工程背景,基于数值模拟、分形几何理论及微震事件三维空间分析明晰采动覆岩裂隙场及微震时空演化规律。结果如下:(1)采动覆岩裂隙场呈现“裂隙产生-发育演化-局部压实-周期扩展-大部压实”动态演化规律,采动裂隙网络场发育、扩展、穿透演化分形特征;(2)阐明了采动覆岩失稳破断、运移与微震事件局部“高频次-大能量”集中区时空演化规律,“高频次-大能量”与“低频次-小能量”集中区呈现周期分布,同工作面周期来压特征相吻合,微震事件集中区发生位置普遍超前工作面80~120 m;(3)数值模拟采动覆岩裂隙演化高度与微震监测所得结果基本一致;(4)倾向高位岩层微震事件“高频次-大能量”与“低频次-小能量”集中区呈现两端高、中间低“类马鞍形”分布,走向高位岩层微震事件能量集中区呈现“椭球状”分布,数量集中区呈现“条带状”分布。 展开更多

关键词 微震监测 数值模拟 采动覆岩 裂隙场演化 分形特征

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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 被引量：3

3

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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顶板不同区域压裂程度覆岩采动响应特征 被引量：4

4

作者 邬建宏 潘俊锋 +4 位作者 冯美华 陆闯 高家明 闫耀东 马宏源 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4351-4364,共14页

为了获得顶板不同区域压裂程度下覆岩活动规律及其响应特征,进而为区域压裂防治顶板主导型冲击地压提供借鉴。首先根据地面区域压裂施工期间的微震监测结果,刻画了微震缝网的平面扩展形态,并依据微震缝网对工作面的覆盖程度进行区域划分... 为了获得顶板不同区域压裂程度下覆岩活动规律及其响应特征,进而为区域压裂防治顶板主导型冲击地压提供借鉴。首先根据地面区域压裂施工期间的微震监测结果,刻画了微震缝网的平面扩展形态,并依据微震缝网对工作面的覆盖程度进行区域划分;然后基于理论分析揭示了区域压裂超前释放累积应力和能量、覆岩结构调控控制载荷源以及压裂层自身“缓冲吸能”作用机理;之后分析了不同回采区域的微震事件迁移特征、日总能量频次特征、能量频次核密度分布特征及工作面超前和倾向的采动影响范围;最后对比分析了不同回采区域的矿压显现宏观特征及支架工作阻力变化特征。研究结果表明:微震活动时空响应特征与区域压裂程度有着密切联系,压裂充分区、压裂不充分区和未压裂区3个回采区域分别呈现“高频次、低能量”“高频次、高能量”和“高频次、高能量”微震响应特征,微震能量频次核密度分布与其具有一致性,区域压裂后微震活动度和丛集效应降低,且微震事件分布呈现从工作面前方向工作面后方迁移和聚集的趋势;覆岩采动影响范围与区域压裂程度成反比,区域压裂能够缩小悬臂长度,切断载荷传递路径,从而减小超前和倾向采动影响范围,压裂充分区和压裂不充分区与未压裂区相比,超前采动影响范围分别减小20.6%、14.7%,倾向采动影响范围分别减小21.5%、10.0%;区域压裂能够有效缓和矿压显现强度,区域压裂对厚硬岩层整体性及其强度进行弱化,使覆岩破断块体减小且能够有序及时垮落,压裂充分区和压裂不充分区与未压裂区相比,周期来压规律不明显、来压强度低,持续来压时间缩短,来压时间间隔增大,来压次数减少;综合不同回采区域覆岩采动响应特征,在针对厚硬顶板开展水平井区域压裂施工时,应确保区域压裂缝网有效覆盖工作面及巷道两侧煤柱区域,且避免在工作面形成未压裂区。 展开更多

关键词 地面区域压裂 厚硬顶板 区域压裂程度 采动影响范围 覆岩响应特征

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深部开采上覆岩层采动裂隙网络演化的分形特征研究 被引量：54

5

作者 王志国 周宏伟 谢和平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2403-2408,共6页

借助相似模拟材料模型试验,模拟了在深部开采条件下上覆岩层采动岩体裂隙分布状态,运用分形几何理论研究了采动岩体裂隙网络分形维数随开采宽度、采场矿山压力、岩层沉降的动态演化规律,并分析了断层对采动岩体裂隙网络分布演化的影响... 借助相似模拟材料模型试验,模拟了在深部开采条件下上覆岩层采动岩体裂隙分布状态,运用分形几何理论研究了采动岩体裂隙网络分形维数随开采宽度、采场矿山压力、岩层沉降的动态演化规律,并分析了断层对采动岩体裂隙网络分布演化的影响以及采动岩体裂隙网络在三带的分布特征。结果表明:随开采宽度增加,采动岩体裂隙网络分形维数呈现总体增大趋势,在断层影响下表现出降维特点;分形维数与超前工作面压力和岩层沉降均具有非线性关系;三带采动岩体裂隙网络均具自相似性,冒落带、裂隙带、弯曲带分形维数比为1.0823:1.1394:1。 展开更多

关键词 深部开采 上覆岩层 采动岩体裂隙网络 分形维数 演化规律

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倾斜煤层群覆岩“三场”非对称特征及靶向抽采机制 被引量：15

6

作者 冉启灿 梁运培 +1 位作者 邹全乐 张碧川 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期177-192,共16页

倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获... 倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获得了覆岩应力演化特征,分析了覆岩位移分布和移动方向特征,阐明了采动裂隙分布特征。进而探究了三场演化规律对瓦斯运移的影响,并开展了定向钻孔瓦斯抽采现场试验进行验证。研究结果表明:倾斜煤层群多重采动下,采动裂隙矩形梯台呈现明显的非对称特征。低位侧覆岩应力变化较大,随开采次数增加,卸压效应更为明显,而高位侧覆岩应力变化较小;结合重力−倾角效应,高位侧覆岩更易破坏,垮落次序优先,呈非对称特征。覆岩位移分布呈非对称特征,高位侧位移显著且移动方向变化较大。高位侧裂隙区网格内采动裂隙频数明显高于低位侧;高位侧裂隙区破断裂隙分布更多,且开度较大;采动裂隙呈“高位扩展−低位压缩”的非对称特征。多重采动使得“三场”非对称特征更为显著。此外,覆岩贯通度存在“慢速减小−快速减小”的现象。基于“三场”演化特征和瓦斯运移的关系,揭示了瓦斯抽采靶向优选机制。结合试验结果,构建了基于“三场”演化规律的裂隙带瓦斯抽采靶点区判定流程。现场瓦斯抽采效果良好,保证了工作面安全高效回采。研究结果为倾斜煤层群卸压瓦斯精准抽采提供了理论参考,旨在提高倾斜煤层群瓦斯抽采量,防止上隅角瓦斯超限,实现倾斜煤层群安全高效开采。 展开更多

关键词 倾斜煤层群 覆岩移动 采动裂隙 非对称特征 瓦斯抽采

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西部高强度开采矿区覆岩破坏发育高度分析 被引量：3

7

作者 刘江斌 张仲杰 +5 位作者 高广昌 闫伟涛 景巨栋 李洋 马子韬 陈俊杰 《中国矿业》 北大核心 2024年第11期121-129,共9页

导水裂缝带是煤层顶板水害的主要通道,准确预测计算其发育高度是保障矿山安全生产的重要任务。在实测资料的基础上,通过采用理论分析和相似模拟等方法,揭示了西部高强度开采矿区采动覆岩的破坏类型、破坏关系及导水裂缝带的发育特征。... 导水裂缝带是煤层顶板水害的主要通道,准确预测计算其发育高度是保障矿山安全生产的重要任务。在实测资料的基础上,通过采用理论分析和相似模拟等方法,揭示了西部高强度开采矿区采动覆岩的破坏类型、破坏关系及导水裂缝带的发育特征。结果表明:在薄基岩厚煤层高强度开采条件下,覆岩破坏类型为严重损坏类型。在采动覆岩中只存在“两带”形式,在采空区上方不存在岩层破坏后的具有一定隔水性的弯曲带,导水裂缝带直通地表,地表严重受损。覆岩以组合关键层的形式发生运移。在采动过程中组合关键层以滑落失稳的方式在岩层两端产生切落式破断,导致上覆基岩和松散层切落破断,地表产生台阶状裂缝。地表实测台阶状裂缝沿工作面推进方向的间距与井下周期来压步距相一致。综合考虑覆岩破坏的开采厚度与基岩厚度等关键性因素,提出了高强度开采导水裂缝带发育高度预测计算公式,其可靠性得到了现场实测与相似材料模拟结果的验证,研究结果对于神东矿区煤矿安全开采具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 高强度开采 覆岩破坏 采动覆岩 相似模拟 神东矿区

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浅埋煤层采动覆岩导水通道分布特征试验研究 被引量：37

8

作者 马立强 张东升 +2 位作者 乔京利 王少义 王晔 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2008年第5期649-652,共4页

为解决浅埋煤层的保水开采难题,采用物理模拟方法,研究了浅埋煤层大采高长壁工作面的采动覆岩导水通道的分布特征。结果表明:对于典型浅埋煤层,大采高工作面在初次来压至第一次周期来压期间,覆岩导水通道迅速发育至松散含水层底部,工作... 为解决浅埋煤层的保水开采难题,采用物理模拟方法,研究了浅埋煤层大采高长壁工作面的采动覆岩导水通道的分布特征。结果表明:对于典型浅埋煤层,大采高工作面在初次来压至第一次周期来压期间,覆岩导水通道迅速发育至松散含水层底部,工作面后方约2个周期来压距离后,采空区覆岩垮落带以上的覆岩导水通道被逐渐压实闭合,但开切眼处的导水通道不易闭合;对于次浅埋煤层,主关键层初次来压后,导水通道迅速发育至最大高度,但伴随着主关键层约1～2个周期来压后,基本顶至主关键层之间断裂带内的覆岩导水通道可很快被压实闭合。该成果可对浅埋煤层保水防溃采煤研究和应用提供基础理论指导。 展开更多

关键词 浅埋煤层 采动覆岩 导水通道 分布特征 关键层 保水开采

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采动覆岩力学模型及断裂破坏条件分析 被引量：48

9

作者 康建荣 王金庄 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期16-20,共5页

根据覆岩破坏的机理建立了采动覆岩初次断裂前、后的力学模型 ,并根据此力学模型 ,运用梁弯曲变形理论分析了采动覆岩断裂破坏的条件 ,在考虑上覆岩层的岩性、厚度、埋深等因素的基础上 ,建立了上覆岩层断裂时临界开采长度的计算模型 ,... 根据覆岩破坏的机理建立了采动覆岩初次断裂前、后的力学模型 ,并根据此力学模型 ,运用梁弯曲变形理论分析了采动覆岩断裂破坏的条件 ,在考虑上覆岩层的岩性、厚度、埋深等因素的基础上 ,建立了上覆岩层断裂时临界开采长度的计算模型 ,并以此模型进行了实例计算分析 . 展开更多

关键词 采动覆岩 力学模型 断裂破坏条件 梁曲变形理论 岩性 埋深

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采动覆岩裂隙分布特征的微震监测研究 被引量：25

10

作者 孔令海 李峰 +1 位作者 欧阳振华 季成 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第1期109-113,143,共6页

基于工作面采动覆岩裂隙分布的微震监测结果,分析了微震事件分布与采动覆岩破裂的关系,采用经验公式和现场矿压监测结果,对比研究了采动覆岩裂隙分布特征。结果表明：沿竖直方向,微震事件在距离煤层0~40 m为高密度分布,在40~70 m内中密... 基于工作面采动覆岩裂隙分布的微震监测结果,分析了微震事件分布与采动覆岩破裂的关系,采用经验公式和现场矿压监测结果,对比研究了采动覆岩裂隙分布特征。结果表明：沿竖直方向,微震事件在距离煤层0~40 m为高密度分布,在40~70 m内中密度分布,70 m以上为低密度分布;沿工作面倾斜方向,微震事件集中分布于3个区域,分别为机头区域Ⅰ、工作面45~90 m区域Ⅱ和90~120 m区域Ⅲ;基于微震监测推断得到的采动裂隙带高度（工作面煤层上方20~70 m范围）,与基于经验公式得到的采动裂隙带高度约为80 m基本吻合;随工作面推进,微震事件能量具有周期性分布特点,周期步距平均为30 m,与支架工作阻力揭示的周期来压步距吻合。研究成果为采动覆岩裂隙分布特征研究和应用提供了一种监测方法。 展开更多

关键词 微震监测 采动覆岩裂隙分布特征 裂隙带高度 支架工作阻力

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采动覆岩裂隙演化规律的定量描述 被引量：14

11

作者 李春睿 齐庆新 +1 位作者 彭永伟 李宏艳 《煤矿开采》 北大核心 2010年第6期4-8,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 采动煤岩体 覆岩裂隙演化 裂隙定量描述 双重分形 相似模拟实验

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覆岩破坏充分采动程度定义及判别方法 被引量：40

12

作者 郭文兵 娄高中 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期755-766,共12页

随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究... 随着煤层开采深度的逐年增加,非充分采动工作面越来越多。导水裂缝带高度是实现保水开采的关键参数,但非充分采动工作面开采条件下导水裂缝带高度小于充分采动工作面。为进一步研究其原因,采用理论分析、相似模拟、数值模拟等方法研究了导水裂缝带高度影响因素的敏感性及其与工作面尺寸的关系,提出了覆岩破坏充分采动程度的定义及判别方法。结果表明:工作面尺寸对导水裂缝带高度的影响仅次于开采厚度。当工作面尺寸较小时,覆岩破坏不发育;当工作面尺寸增加到一定值时,覆岩破坏仅形成垮落带;当工作面尺寸继续增加时,覆岩破坏形成裂缝带且导水裂缝带高度随着工作面尺寸的增加而增加;当导水裂缝带高度发育至最大值后,导水裂缝带高度不再随工作面尺寸的增加而增加。覆岩破坏过程中仅形成垮落带的阶段定义为覆岩破坏的极不充分采动(即覆岩极不充分破坏);覆岩破坏过程中形成裂缝带且导水裂缝带高度随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的非充分采动(即覆岩非充分破坏);导水裂缝带高度达到最大值且不再随工作面尺寸增加而增加的阶段定义为覆岩破坏的充分采动(即覆岩充分破坏)。导水裂缝带高度刚达到最大值时的工作面尺寸为工作面临界尺寸。当工作面尺寸小于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为非充分采动;当工作面尺寸大于工作面临界尺寸时,覆岩破坏为充分采动。覆岩破坏充分采动程度的主要影响因素有工作面尺寸、开采厚度、开采深度、覆岩力学性质、覆岩结构特征和覆岩破断角。 展开更多

关键词 非充分采动 导水裂缝带高度 覆岩破坏充分采动 工作面临界尺寸 保水采煤

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S矿区采动覆岩破坏的实例研究 被引量：2

13

作者 卜万奎 白海波 徐慧 《煤炭工程》 北大核心 2008年第3期60-63,共4页

煤矿地下开采造成水资源的破坏和污染,为了保护S矿区地表水资源和保证安全开采,在分析了该矿区覆岩工程地质特征的基础上,根据该矿区岩层柱状图,建立了煤层覆岩的力学模型,利用FLAC软件计算了煤层开采工作面推进到不同距离时覆岩的应力... 煤矿地下开采造成水资源的破坏和污染,为了保护S矿区地表水资源和保证安全开采,在分析了该矿区覆岩工程地质特征的基础上,根据该矿区岩层柱状图,建立了煤层覆岩的力学模型,利用FLAC软件计算了煤层开采工作面推进到不同距离时覆岩的应力场,绘出了覆岩塑性区分布图,分析了薄基岩厚松散层下开采煤层时覆岩的应力特征和破坏高度,得出在煤壁和开切眼处覆岩以剪切破坏为主,而采空区上部以拉伸破坏为主;随着工作面的推进,覆岩破坏波及到第四系底部;进一步分析第四系底部粘土层的物理力学性质,得出该粘土层有良好的隔水性,指出工作面可以安全开采,并得到工程验证。 展开更多

关键词 采动岩体 覆岩破坏 破坏高度 数值模拟

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煤矿高强度长壁开采覆岩破坏充分采动及其判据 被引量：39

14

作者 郭文兵 赵高博 白二虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3657-3666,共10页

煤矿长壁开采引起的覆岩破坏高度对于水体下采煤、保水开采以及瓦斯治理的解放层开采等均具有重要意义。采用理论分析和数值模拟方法对煤矿高强度长壁开采引起的覆岩破坏高度及其达到覆岩破坏充分采动的判据进行了研究。基于覆岩破坏充... 煤矿长壁开采引起的覆岩破坏高度对于水体下采煤、保水开采以及瓦斯治理的解放层开采等均具有重要意义。采用理论分析和数值模拟方法对煤矿高强度长壁开采引起的覆岩破坏高度及其达到覆岩破坏充分采动的判据进行了研究。基于覆岩破坏充分采动的定义,分析了覆岩破坏充分采动的特征及其影响因素,包括工作面开采厚度、开采尺寸(走向、倾向长度)、开采深度与覆岩岩性;提出了以“梯形-面积”“四棱台-体积”为依据的覆岩破坏充分采动理论判别方法,并将煤矿长壁开采三维覆岩破坏及地表下沉简化为4类采动影响体积(采空区长方体体积、上覆岩层预破坏四棱台体积、覆岩破坏后的体积与地表下沉体积)之间的关系,得到了工作面达到覆岩破坏充分采动时的覆岩破坏高度理论表达式与覆岩“两带”破坏模式的判别式;基于某高强度开采工作面,建立并校核了考虑现场最大、最小水平主应力方向与工作面推进方向夹角的三维数值模型,采用离散元数值模拟方法分析了高强度开采工作面不同开采厚度、开采尺寸与开采深度对覆岩破坏充分采动的影响。结果表明:高强度长壁开采工作面达到覆岩破坏充分采动时的推进距离与工作面倾向长度、深厚比成反比,研究给出了高强度长壁开采覆岩破坏充分采动的判据及其适用条件。 展开更多

关键词 覆岩破坏充分采动判据 长壁开采 高强度开采 岩层移动

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采动影响下煤层覆岩渗透性变化规律及垂向分带特征 被引量：15

15

作者 王皓 乔伟 柴蕊 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期51-55,共5页

以孟加拉国Barapukuria煤矿X工作面为试验区,采用井下钻孔分段压水原位测试及相关理论计算方法,研究了工作面回采前后覆岩渗透性变化规律及垂向分带特征。研究结果表明,工作面回采前后,覆岩渗透性变化显著,采后覆岩渗透性具有明显的垂... 以孟加拉国Barapukuria煤矿X工作面为试验区,采用井下钻孔分段压水原位测试及相关理论计算方法,研究了工作面回采前后覆岩渗透性变化规律及垂向分带特征。研究结果表明,工作面回采前后,覆岩渗透性变化显著,采后覆岩渗透性具有明显的垂向分带特征。自覆岩导水裂缝带顶部至底部,渗透性呈阶梯状逐渐增大,可细分为弱渗透带、中渗透带和强渗透带。研究结果对煤矿区水文地质参数识别与涌水量预测工作具有指导意义。 展开更多

关键词 采动影响 覆岩破坏 渗透性垂向分带 压水试验

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平煤十三矿采动覆岩裂隙演化规律研究 被引量：2

16

作者 孙米银 《中国矿业》 2021年第5期180-187,192,共9页

当煤矿自矿区采出时,采空区上覆岩层会发生变形破坏,一方面煤矿资源会向裂隙发育部位运移,另一方面则存在一定的矿区安全隐患。为了保证煤矿开采工程的安全性,准确掌握矿产运移分布情况,本文采用了关键层理论和数值模拟的方法,以此分析... 当煤矿自矿区采出时,采空区上覆岩层会发生变形破坏,一方面煤矿资源会向裂隙发育部位运移,另一方面则存在一定的矿区安全隐患。为了保证煤矿开采工程的安全性,准确掌握矿产运移分布情况,本文采用了关键层理论和数值模拟的方法,以此分析采动覆岩的裂隙演化规律。研究结果显示,裂隙在走向和倾向上呈现出"梯形台"发育特征,在采空区上方裂隙呈现出中部压实、四周发育的"O"形圈分布;在采空区边缘形成卸压区域,此区域裂隙发育,具有较好的抽采效果。除此之外,采空区中部压实区域宽度范围为175m,裂隙不发育,离层率趋于0;采空区进风巷侧35m、回风巷侧30m范围内离层率较大,最大离层率达到了136mm/m。本文通过数值模拟得到了平煤十三矿采动覆岩的裂隙演化规律,这不仅为煤矿资源抽采提供了理论依据,而且为煤矿安全事故防治工作提供了保障。 展开更多

关键词 采动覆岩 裂隙演化 关键层理论 数值模拟

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覆岩含水层采动破坏机理流固耦合分析及保护措施研究

17

作者 董立军 张国红 吴洪胜 《中国矿业》 北大核心 2014年第9期95-101,共7页

为了研究煤层开采对覆岩含水层的破坏机理,采用岩石破裂过程流固耦合分析系统UDECFlow,根据老三沟井田6煤工作面地质条件,对覆岩含水层(砂砾岩、细砾岩和粗砂岩含水层)的破坏过程进行数值模拟。模拟结果显示,随着工作面的推进,裂隙不断... 为了研究煤层开采对覆岩含水层的破坏机理,采用岩石破裂过程流固耦合分析系统UDECFlow,根据老三沟井田6煤工作面地质条件,对覆岩含水层(砂砾岩、细砾岩和粗砂岩含水层)的破坏过程进行数值模拟。模拟结果显示,随着工作面的推进,裂隙不断向上发育,直接顶、基本顶的相继破断和垮落导致了导水裂隙的形成;同时随着工作面的推进,先前生成的一些裂隙出现了闭合,而工作面附近又产生新的裂隙。以6煤为例,对上覆含水层的保水开采难度进行分级,并提出了相应的保水开采技术,如加快工作面推进速度、注浆加固、降低采高、充填开采及部分开采等,将指导6煤开采时覆岩含水层保护,对同类开采地质条件下的矿井有较好的指导借鉴意义。 展开更多

关键词 覆岩含水层 数值模拟 采动破坏机理 保护措施

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近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究 被引量：114

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作者 程志恒 齐庆新 +2 位作者 李宏艳 张浪 刘晓刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期367-375,共9页

围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表... 围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3＋4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20～30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3＋4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。 展开更多

关键词 近距离煤层群 叠加开采 采动应力 覆岩裂隙 演化特征

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沿空留巷顶板覆岩二次采动裂隙实测分析 被引量：7

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作者 高永格 张强 +1 位作者 牛矗 张开 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期78-84,共7页

地下煤岩体开挖会引起上覆岩层的断裂、位移进而造成煤层内瓦斯的溢出、裂隙水的流动甚至会造成地表沉陷等矿山灾害。为了研究厚松散层下沿空留巷上覆顶板岩层裂隙破断规律,使用ZXZ20(A)型矿用钻孔成像装置对云驾岭煤矿12307工作面回风... 地下煤岩体开挖会引起上覆岩层的断裂、位移进而造成煤层内瓦斯的溢出、裂隙水的流动甚至会造成地表沉陷等矿山灾害。为了研究厚松散层下沿空留巷上覆顶板岩层裂隙破断规律,使用ZXZ20(A)型矿用钻孔成像装置对云驾岭煤矿12307工作面回风巷与运输巷进行上覆顶板岩层破断状态与裂隙发育的观测。在12307工作面回风巷沿走向布置1、2、3号测点,运输巷沿走向布置4、5、6号测点,6个测点的钻孔施工时间段相同、观测时间段相同。观测结果表明:1号测点上方顶板岩层极为破碎,顶板裂隙发育由浅及深不断加剧,在3~9 m出现明显离层,在此区间可观察到6条离层裂缝;3号测点顶板岩层0~3.2 m存在发育充分的裂隙,3.2~6.6 m存在横向裂隙,且6.2 m处有离层现象;4号测点顶板岩层0~2.5 m岩层受到明显破坏,岩层内裂隙纵横交错,2.5 m以深裂隙逐渐减少,只存在原生裂隙;6号测点顶板岩层观测范围内并未发现大的裂隙,岩层整体发育较为完整。上述结果表明回风巷在一次采动后顶板覆岩主要破碎范围在2 m内,在留巷期间二次采动造成顶板覆岩破碎程度加剧,深部岩层同样出现破碎与离层,尤其在顶板上方4 m内离层较多。 展开更多

关键词 沿空留巷 二次采动 裂隙发育 顶板覆岩 覆岩破坏

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煤层采动对天然气井水泥环影响规律

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作者 王旭东 武书军 +4 位作者 任玺宁 张燊 杨胜利 翟瑞昊 马瑜谦 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期35-45,共11页

我国多地存在煤与天然气资源赋存压覆情况,传统上煤与天然气开采相互避让、互不影响,不仅极大地降低了生产效率,且造成了资源浪费。为了解决这一难题,以新街煤矿为工程背景,采取留设天然气走廊方式保护天然气井以实现煤与天然气同时开... 我国多地存在煤与天然气资源赋存压覆情况,传统上煤与天然气开采相互避让、互不影响,不仅极大地降低了生产效率,且造成了资源浪费。为了解决这一难题,以新街煤矿为工程背景,采取留设天然气走廊方式保护天然气井以实现煤与天然气同时开采。水泥环作为保护天然气井套管的保护层,其完整性直接影响套管的稳定。多煤层重复采动条件下所造成的覆岩运移使得水泥环在局部区域损伤,造成套管破裂甚至毁坏导致天然气泄漏。因此研究煤层采动下水泥环应力演化规律、失稳形态及位置尤为重要。制备水泥石标准试件,设置常温与大埋深时不同温度对照组研究水泥石力学强度以及破坏特征。结果表明:高温情况下水泥环抗压强度显著提高,且主要破坏形式为剪切破坏,应重点关注水泥环在采动影响下环身剪切应力峰值强度。数值分析天然气井水泥环在采动影响下环身位移弯曲规律、应力演化特征、塑性区分布区域。结果表明:由于煤层回采形成采空区导致上覆岩层运移,且气井两侧工作面交替开采使水泥环处于向左侧弯曲变形再向中轴回正的过程,导致煤层及顶底板处以及井口处出现扭曲现象,使得剪切应力主要集中于井口以及煤层与顶底板位置,更易出现应力集中导致破坏水泥环的完整性。因此为了保证天然气井套管安全生产,需要在地表以及煤层处水泥环进行加固,保证水泥环的稳定性。 展开更多

关键词 煤与天然气共采 水泥环完整性 多煤层重复采动 覆岩运移 应力演化规律 剪切破坏 套管加固

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