采动覆岩裂隙分布特征的微震监测研究 被引量：25

1

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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采动覆岩裂隙分布特征数字分析及网络模拟实现 被引量：7

2

作者 张玉军 李凤明 《煤矿开采》 北大核心 2009年第5期4-6,82,共4页

利用钻孔彩色电视系统,对煤矿采动覆岩裂缝带范围内的钻孔裂隙的分布形态进行了探测,定性总结了采动裂隙的分布特点;对裂隙的倾角、宽度和数量进行了统计,综合评价了采动裂隙分布的定量关系;应用3DEC程序对裂隙分布进行了网络模拟实现... 利用钻孔彩色电视系统,对煤矿采动覆岩裂缝带范围内的钻孔裂隙的分布形态进行了探测,定性总结了采动裂隙的分布特点;对裂隙的倾角、宽度和数量进行了统计,综合评价了采动裂隙分布的定量关系;应用3DEC程序对裂隙分布进行了网络模拟实现。研究结果表明,采动岩体裂隙的主要特点就是裂隙发育以高角度甚至垂直岩层层面的裂隙为主,裂隙的发育数量与埋深呈现二次方的递增形式,而裂隙宽度与裂隙数量的分布近似呈正态分布。 展开更多

关键词 采动覆岩 裂隙 钻孔电视 网络模拟 统计分析

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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

3

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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综采工作面采动覆岩导水裂隙带发育高度综合研究 被引量：3

4

作者 王毅 周余 +3 位作者 张丁丁 王禹 杨珍 王伟 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第5期132-141,共10页

针对因煤层开采易导致上覆岩层产生裂隙,贯通地下含水层引发矿井水灾的问题,以盘城岭煤业150105工作面为研究背景,采用理论公式、现场井下仰孔注水测漏法和钻孔电视成像探测法,以及FLAC3D和UDEC数值模拟综合分析导水裂隙带的高度和发育... 针对因煤层开采易导致上覆岩层产生裂隙,贯通地下含水层引发矿井水灾的问题,以盘城岭煤业150105工作面为研究背景,采用理论公式、现场井下仰孔注水测漏法和钻孔电视成像探测法,以及FLAC3D和UDEC数值模拟综合分析导水裂隙带的高度和发育规律。理论计算导水裂隙带的最大高度为81.56 m;通过井下仰孔注水测漏法监测3个钻孔的注水渗透量梯度临界值为12 L/min,通过临界值判定导水裂隙带高度为78.56~79.99 m;通过钻孔电视成像探测法观测钻孔内裂隙分布判定导水裂隙带高度为78.39~79.46 m;利用FLAC3D和UDEC数值模拟,根据覆岩塑性区变化特征,当工作面推进至180 m时,裂隙发生贯通,塑性区最大高度达到76.4 m,并根据覆岩塑性区变化、垂直应力分布、垂直位移云图分析了导水裂隙带发育规律的3个阶段。对不同方法下的导水裂隙带高度进行了相互验证。 展开更多

关键词 综采工作面 采动覆岩 导水裂隙带 裂隙带最大高度 现场观测 数值模拟

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覆岩采动裂隙分布的“O”形圈特征研究

5

作者 钱鸣高 许家林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期466-469,共4页

应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究，揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙的两阶段发展规律与“Ｏ”形圈分布特征，并将其用于指导卸压瓦斯抽放钻孔布置，在淮北矿区卸压瓦斯抽放中得到应用，... 应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究，揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙的两阶段发展规律与“Ｏ”形圈分布特征，并将其用于指导卸压瓦斯抽放钻孔布置，在淮北矿区卸压瓦斯抽放中得到应用，取得了显著效果． 展开更多

关键词 采动裂隙 O形圈 卸压 瓦斯抽放 覆岩

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采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征 被引量：12

6

作者 刘奇 牛家宝 +2 位作者 李青海 赵金海 訾建潇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1345-1357,共13页

分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空... 分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系。选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系。针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响,从而导致测试结果出现误差的问题,提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法。通过光纤-岩体耦合关系试验,得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系,并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量,分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数,为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑。研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征,利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型,结合峰值检测算法,得到关键层的位置分别为44、68、107 cm,以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35、68 cm,算法识别结果与理论计算数值吻合,符合神东某矿的实际情况。 展开更多

关键词 采动覆岩 导水裂隙 关键层 光纤传感 耦合性

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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

7

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

8

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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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

9

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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浅埋煤层采动覆岩导水通道分布特征试验研究 被引量：37

10

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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基于声发射特征的覆岩采动裂隙演化规律研究 被引量：12

11

作者 李志梁 李树刚 +2 位作者 林海飞 秦伟博 陈高峰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2017年第2期159-163,共5页

为研究覆岩采动裂隙演化过程能量释放规律,以构建的实验条件为基础,采用物理相似模拟、理论分析的方法,结合声发射技术,对覆岩采动裂隙演化过程中声发射特征进行了探讨。结果表明,采动裂隙演化过程是一个复杂的能量释放过程,模型开挖初... 为研究覆岩采动裂隙演化过程能量释放规律,以构建的实验条件为基础,采用物理相似模拟、理论分析的方法,结合声发射技术,对覆岩采动裂隙演化过程中声发射特征进行了探讨。结果表明,采动裂隙演化过程是一个复杂的能量释放过程,模型开挖初期,覆岩损伤较小,声发射现象不明显,岩层移动变化较小,仅产生离层裂隙;在模型开挖中期,声发射现象越来越显著,即释放能量随来压次数显著升高,此时破断裂隙在纵向及横向不断发展;随着模型继续开挖,周期来压阶段内,声发射次数逐渐稳定,释放能量趋于稳定,此时破断裂隙纵向不再发展,仅随模型开挖在横向方向发展。 展开更多

关键词 覆岩 采动裂隙 声发射 能量耗散

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综采工作面覆岩裂隙动态演化特征研究 被引量：11

12

作者 尹嘉帝 张华磊 涂敏 《煤炭工程》 北大核心 2020年第6期116-120,共5页

鉴于采动影响下采场覆岩裂隙空间分布特征对矿井突水灾害防控和瓦斯抽采具有重要意义,以潘二矿18111工作面为具体工程背景,采用相似物理模拟、数值模拟以及理论分析,对综采工作面覆岩裂隙的分布演化规律以及导水裂隙发育高度进行研究。... 鉴于采动影响下采场覆岩裂隙空间分布特征对矿井突水灾害防控和瓦斯抽采具有重要意义,以潘二矿18111工作面为具体工程背景,采用相似物理模拟、数值模拟以及理论分析,对综采工作面覆岩裂隙的分布演化规律以及导水裂隙发育高度进行研究。研究表明:随工作面的不断推进,工作面两端存在裂隙聚集带,裂隙发育高度高且多以大角度为主;通过数值模拟对裂隙发育角度进行统计分析,结合相似模拟试验结果,得出覆岩裂隙发育角度呈现区域性分布的特点;采用多种方法来研究裂隙发育高度,通过对所得结果进行综合分析,得出导水裂隙的发育高度为54~60.8m。研究结果对类似工程条件下裂隙演化特征的研究具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 综采工作面 裂隙空间分布 裂隙高度 动态演化特征 采动影响

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基于采动覆岩裂隙三维分布形态的地面L型抽采钻孔合理位置研究 被引量：5

13

作者 郝春生 袁瑞甫 +3 位作者 郝海金 白建平 杨昌永 郭明杰 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第6期24-31,共8页

高瓦斯矿井使用地面L型钻孔代替高抽巷抽采瓦斯,能够节省大量巷道掘进工程,减缓采掘接替紧张状况。为了研究L型钻孔的最优布置位置,以新景矿3213工作面为例,采用相似模拟和三维数值模拟,确定了采场上方覆岩的运移规律和裂隙带三维分布... 高瓦斯矿井使用地面L型钻孔代替高抽巷抽采瓦斯,能够节省大量巷道掘进工程,减缓采掘接替紧张状况。为了研究L型钻孔的最优布置位置,以新景矿3213工作面为例,采用相似模拟和三维数值模拟,确定了采场上方覆岩的运移规律和裂隙带三维分布形态。根据采动三维裂隙分布形态建立三维裂隙场模型,导入COMSOL模拟软件,对不同位置的L型地面定向钻孔,模拟抽采过程中的瓦斯运移规律和富集分布区域。结果表明,抽采钻孔能有效降低采空区的瓦斯体积分数,钻孔布置在回风巷上方的"O"型裂隙区中上部时抽采效果最好。根据新景矿3213工作面实际情况,定向钻孔最优布置位置为垂直方向在回风巷上方距煤层顶板20~30 m,水平方向在回风巷内错平距15~30 m。经现场5个月的抽采试验,地面L型钻孔平均抽采瓦斯体积分数78.5%,抽采瓦斯纯量8.58 m^3/min,日抽采纯量达到11 953 m^3,占工作面总瓦斯涌出量的42.60%,有效地解决了工作面瓦斯的控制问题。 展开更多

关键词 采场覆岩裂隙 三维分布 L型钻孔 瓦斯运移 数值模拟

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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

14

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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重复采动覆岩裂隙率空间分布相似模拟研究——以陕北矿区为例 被引量：18

15

作者 吴群英 郭重威 +5 位作者 翟鸿良 王建文 张铭杰 迟宝锁 王二云 郭书全 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期105-111,共7页

由于水资源短缺,陕北矿区利用采空区储存矿井水进行再利用,采空区储水量与采动裂隙空间分布密切相关,为准确预测采空区储水量,基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与断裂带的裂隙空间,建立了采... 由于水资源短缺,陕北矿区利用采空区储存矿井水进行再利用,采空区储水量与采动裂隙空间分布密切相关,为准确预测采空区储水量,基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与断裂带的裂隙空间,建立了采动覆岩裂隙率空间分布的计算方法,采用相似模拟试验得出了柠条塔矿1^(-2)煤和2^(-2)煤重复采动后上覆岩层的下沉曲线,计算出重复采动覆岩裂隙率在垂直和水平方向的空间分布情况。结果表明:沿垂直方向,随着高度增加,覆岩裂隙率逐渐减小,1^(-2)煤开采后岩层裂隙率由1.87%逐渐下降为1.18%,2^(-2)煤开采后,裂隙率由12.85%下降为4.11%;沿水平方向,垮落带、断裂带和弯曲下沉带的裂隙率在采空区边缘附近都会产生2个峰值,并且峰值位置逐渐向采空区中央移动,1^(-2)煤开采后,中间压实区的最大裂隙率为1.21%,两边离层区的最大裂隙率为2.19%,2^(-2)煤开采后,压实区和离层区最大裂隙率分别为16.1%和6.54%;重复开采后,上覆岩层的裂隙率显著增加,有利于地下水库储存更多的矿井水,煤层重复开采后,离层区裂隙率最大值由2.19%上升到16.1%,中间压实区最大裂隙率由1.21%上升到6.54%,分别增长了约6.4倍和4.4倍,重复采动覆岩的裂隙率显著增加,增加了储水能力,故下部煤层开采后的采空区能储存更多的矿井水。 展开更多

关键词 覆岩裂隙率分布 重复采动 地下水库 覆岩“三带”

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综采工作面覆岩采动裂隙三维分布规律研究 被引量：13

16

作者 白建平 郝春生 +4 位作者 杨昌永 姚晋宝 周建斌 李生奇 石晓红 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期106-112,共7页

掌握高瓦斯煤层覆岩裂隙的分布规律,对于合理布置高抽巷或定向钻孔位置,提高瓦斯抽采效果有重要意义。以新景矿3213工作面为工程背景,运用相似模拟和CDEM三维离散元模拟等方法研究了工作面回采后覆岩运动和裂隙发育规律,得到了工作面基... 掌握高瓦斯煤层覆岩裂隙的分布规律,对于合理布置高抽巷或定向钻孔位置,提高瓦斯抽采效果有重要意义。以新景矿3213工作面为工程背景,运用相似模拟和CDEM三维离散元模拟等方法研究了工作面回采后覆岩运动和裂隙发育规律,得到了工作面基本顶初次破断和周期破断距离,覆岩裂隙发育高度及演化形态。结果表明:3213工作面基本顶初次来压步距为30 m,周期来压步距为10~15 m;跨落覆岩呈底宽顶窄的“梯形”结构,工作面端的跨落角随周期来压发生变化,大小在55°~65°之间;根据相似模拟的裂隙观测和数值模拟三维位移分布情况,确定垮落带高度为8.6 m,是采高的3.4倍;裂隙带高度为25.7 m,是采高的10.3倍。工作面上方覆岩裂隙发育具有很强的周期性,随基本顶破断呈阶梯状上升,且发育到一定高度后贯穿裂缝不再向上延伸,其上部裂隙均为离层裂隙,最终形成的裂隙带呈三维环状分布,环形截面为斜梯形,底面外环距采空区边界9 m,底面宽20 m,顶面宽25 m,高度为煤层顶板上方10~20 m。确定裂隙发育环三维位置和范围对工作面及采空区瓦斯治理有重要的意义,高抽巷或抽采钻孔应尽量布置在裂隙环顶部位置,既能够使巷道或钻孔保持完整,又能够达到最佳抽采效果。 展开更多

关键词 覆岩运动 采动裂隙 三维分布 裂隙发育环 离散元

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不同覆岩类型高强度采动裂隙发育特征对比研究 被引量：25

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作者 李江华 王东昊 +1 位作者 黎灵 郭文砚 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期9-15,共7页

覆岩破坏裂隙发育高度是矿井顶板突水预测及防治的关键要素,而覆岩强度类型和开采强度是覆岩破坏裂隙发育特征的主要影响因素。对覆岩破坏高度进行预计时,覆岩类型划分标准和采煤方法对应的经验公式选择非常重要。采用钻孔冲洗液消耗量... 覆岩破坏裂隙发育高度是矿井顶板突水预测及防治的关键要素,而覆岩强度类型和开采强度是覆岩破坏裂隙发育特征的主要影响因素。对覆岩破坏高度进行预计时,覆岩类型划分标准和采煤方法对应的经验公式选择非常重要。采用钻孔冲洗液消耗量和钻孔电视观测相结合的方法,测得了坚硬和软弱地层高强度开采条件下覆岩破坏裂隙发育特征,得出坚硬岩层采动裂隙发育,冲洗液消耗量变化断断续续或者完全漏失,且岩层断裂倾角大,引起岩层采动传播影响角较大。软弱地层遇水易软化、塌孔,钻孔电视成像较为模糊,垮落带难以观测,需采用综合方法进行“两带”顶点的判别。对于近距离特厚煤层开采,下层煤垮落带高度波及到上层煤采空区时,需采用综合采厚计算下分层的导水裂缝带发育高度,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》中综合采厚公式已不适用。为此通过构建近距离特厚煤层开采垮落带高度与层间距关系数学模型,提出了适合该地质条件的综合采厚计算公式,由于受煤层间距的影响使综合垮落带高度增大,并且上组煤对综合采厚影响较小,造成垮采比明显增大,得出坚硬顶板高强度开采综合垮采比为9.39~9.62,裂采比大于17.80,约为软弱覆岩的2倍,表明覆岩强度类型对高强度开采覆岩破坏裂隙发育特征影响明显,公式适用性强,研究成果可为覆岩破坏高度观测及水害防治现场实践提供参考。 展开更多

关键词 覆岩类型 近距离煤层 高强度开采 采动裂隙

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覆岩采动裂隙空间形态反演方法及在瓦斯抽采中的应用 被引量：24

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作者 胡国忠 李康 +4 位作者 许家林 贾丽明 王晓振 秦伟 谢建林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期750-762,共13页

如何实现工作面采空区瓦斯的高效抽采一直是煤矿安全领域亟待解决的重要难题。覆岩采动裂隙作为采空区瓦斯储运的主要空间,其演化过程与覆岩运动密切相关。通过掌握采动覆岩运动演化特征,反演出覆岩采动裂隙空间形态,从而提出精准的瓦... 如何实现工作面采空区瓦斯的高效抽采一直是煤矿安全领域亟待解决的重要难题。覆岩采动裂隙作为采空区瓦斯储运的主要空间,其演化过程与覆岩运动密切相关。通过掌握采动覆岩运动演化特征,反演出覆岩采动裂隙空间形态,从而提出精准的瓦斯抽采技术方案,是解决上述难题的根本途径。为此,结合山西某矿深部高强度开采条件,采用地面钻孔全柱状原位监测方法,研究了工作面开采过程中覆岩运动的演化过程,揭示了覆岩关键层运动的分段特征;在此基础上,反演得到了覆岩采动裂隙空间形态发育特征,即采动覆岩瓦斯卸压运移“三带”、“O”形圈裂隙区、覆岩移动“横三区”的具体范围,提出了包括钻孔布置层位、伸入工作面水平距离和抽采最优时段的顶板定向长钻孔抽采瓦斯技术方案。试验结果表明,深部开采条件下覆岩运动经历了煤壁支撑影响阶段、低位岩层破断运动阶段、破断覆岩快速回转阶段、上部覆岩向下重新压实阶段、采动影响衰减的整体运动平稳阶段等变化过程,其中,在低位岩层破断运动阶段和破断覆岩快速回转阶段内,覆岩的离层空间与破断裂隙快速发育并相互贯通而形成导气裂隙带,为采空区瓦斯的聚集与运移提供了空间,是抽采采空区瓦斯的有利时机;基于采动裂隙空间形态反演的顶板定向长钻孔抽采瓦斯技术,使工作面采空区瓦斯抽采率平均提高了57.5%,有效保障了工作面的安全开采。 展开更多

关键词 采动裂隙 空间形态 覆岩运动监测 精准抽采 煤与瓦斯共采 关键层

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浅埋煤层重复采动覆岩裂隙及漏风通道演化模拟研究 被引量：34

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作者 余明高 滕飞 +2 位作者 褚廷湘 晁江坤 李品 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第1期1-7,共7页

为了研究浅埋藏近距离煤层群重复采动下地表漏风对采空区煤自燃的影响,利用FLAC^(3D)数值模拟软件,对神东矿区补连塔矿回采不同阶段覆岩孔隙率的发育规律、塑性区分布以及覆岩垮落高度进行模拟分析。结果表明:(1)上煤层回采完毕后,覆岩... 为了研究浅埋藏近距离煤层群重复采动下地表漏风对采空区煤自燃的影响,利用FLAC^(3D)数值模拟软件,对神东矿区补连塔矿回采不同阶段覆岩孔隙率的发育规律、塑性区分布以及覆岩垮落高度进行模拟分析。结果表明:(1)上煤层回采完毕后,覆岩裂隙发育呈"U"形分布,最大裂隙高度达130 m,尚未通达地表;下煤层回采完毕后,覆岩最大裂隙高度达162 m,贯通地表。(2)上煤层回采完毕后,覆岩在上煤层上方62 m处发生明显离层,离层区下方覆岩下沉高度1.75~4 m,离层区至上覆岩层下沉高度0.25~1 m;下煤层回采完毕后,离层区进一步发育,离层区下煤层采空区顶板垮落,上煤层采空区岩体进一步沉陷,最大下沉高度达7 m,离层区至上覆岩层下沉高度>1~2 m。(3)在回采同一阶段,同一高度覆岩孔隙率变化率两侧大于中部;下煤层的回采使上煤层覆岩孔隙进一步发育,孔隙率变化率明显增大。 展开更多

关键词 重复采动 浅埋藏近距离煤层群 覆岩裂隙 孔隙率

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采动覆岩变形分布式光纤物理模型试验研究 被引量：14

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作者 程刚 施斌 +2 位作者 张平松 朱鸿鹄 许星宇 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期926-934,共9页

采动覆岩变形破坏对开采巷道的安全构成威胁,同时易造成地面塌陷,对地面构筑物的安全和地质环境产生影响。因此,对煤层采动覆岩变形进行监控,具有重要的现实意义。论文针对煤层采动覆岩变形破坏的一般规律,利用分布式光纤感测技术,开展... 采动覆岩变形破坏对开采巷道的安全构成威胁,同时易造成地面塌陷,对地面构筑物的安全和地质环境产生影响。因此,对煤层采动覆岩变形进行监控,具有重要的现实意义。论文针对煤层采动覆岩变形破坏的一般规律,利用分布式光纤感测技术,开展了采动覆岩变形物理模型试验研究。采用将感测光缆竖直植入物理模型内部的布设方法,获得了煤层采动过程中覆岩变形分布式监测结果。将光纤测试结果与常规近景摄影结果进行对比,结果基本吻合;同时,揭示了采动覆岩变形破坏规律和覆岩离层的演化过程。利用经验公式计算得出"导高"均值约为30.6cm,这与光纤监测数据分析估算得到的30cm基本一致。试验结果表明:将分布式光纤感测技术引入采动覆岩破坏模型试验是可行且准确的,为以后的相关研究提供了一种新的思路与方法。 展开更多

关键词 煤层采动 覆岩变形 分布式光纤感测技术 模型试验

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