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双煤层重复采动下覆岩运移−裂隙演化的光频域反射响应机制研究
1
作者 程详 姜亚楠 +4 位作者 周江 赵光明 王坤 汪安宏 韩广辉 《工矿自动化》 北大核心 2025年第10期16-25,共10页
目前光频域反射(OFDR)技术在多煤层应力监测中取得一定进展,但针对双煤层重复采动场景,采用OFDR技术对覆岩裂隙动态演化的研究仍较少。以中煤新集能源股份有限公司新集一矿360608工作面为工程背景,通过布设水平与垂直光纤网络,结合OFDR... 目前光频域反射(OFDR)技术在多煤层应力监测中取得一定进展,但针对双煤层重复采动场景,采用OFDR技术对覆岩裂隙动态演化的研究仍较少。以中煤新集能源股份有限公司新集一矿360608工作面为工程背景,通过布设水平与垂直光纤网络,结合OFDR技术,分析6−1煤层在8煤层已采与未采区域的覆岩变形光纤响应差异,揭示上煤层已采区域与未采区域对下煤层回采覆岩破坏特征的作用机理。研究结果表明:①上行8煤层回采完毕覆岩裂隙呈“不规则梯形”状态,切眼侧垮落角为48°,终采线侧垮落角为36°,裂隙发育高度为32.5 cm。②8煤层未采区域,6−1煤层开采时覆岩呈典型“砌体梁”结构演化,裂隙发育高度为53 cm,光纤应变变化平缓(峰值≤55.5με)。③8煤层已采区域,重复采动导致覆岩结构弱化,裂隙发育高度增至76.25 cm(较未采区增加23.25 cm),光纤应变剧烈波动(峰值达9987με),关键层破断诱发“阶梯式”裂隙贯通,煤壁侧裂隙发育高度及应变增幅均显著大于切眼侧。④现场监测8煤层未采状态裂隙发育高度约53 m,与相似模拟结果一致。研究证实上煤层采空区通过应力转移与结构弱化,使下煤层裂隙发育高度提升43.9%,应变量级增大3~5倍,为多煤层安全开采及灾害防控提供理论依据。 展开更多
关键词 近距离双煤层下行开采 双煤层重复采动 光频域反射技术 覆岩运移 裂隙演化 上煤层已采区域 上煤层未采区域 下煤层回采
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浅埋近煤层群采动“三区”漏风裂隙场时空演化规律数值模拟 被引量：1
2
作者 马亮 孟威 +4 位作者 高亮 张壮壮 宋涛 冯雄 夏同强 《中国煤炭》 北大核心 2024年第3期69-79,共11页
浅埋近煤层群采动下,地面采空区工作面“三区”之间易形成连通的漏气通道引发工作面低氧和采空区煤自燃,如何厘清采动效应下浅埋煤层群“三区”漏气通道的时空分布演化规律是有效防控煤自燃和低氧的关键。以陕煤柠条塔煤矿S1232工作面... 浅埋近煤层群采动下,地面采空区工作面“三区”之间易形成连通的漏气通道引发工作面低氧和采空区煤自燃,如何厘清采动效应下浅埋煤层群“三区”漏气通道的时空分布演化规律是有效防控煤自燃和低氧的关键。以陕煤柠条塔煤矿S1232工作面为研究背景,采用理论与数值模拟相结合的方法,研究了单一煤层、复合煤层重复开采下覆岩破坏特征,分析了煤层间距与采厚对裂隙二次发育的影响规律。结果表明:浅埋近煤层群开采下上覆岩层裂隙仅存在垮落带与裂缝带,主关键层破断后裂缝带快速发育至地表,关键层周期破断控制地表裂隙周期生成与下沉;上煤层裂隙密度发育由原始阶段先后经历快速增长、稳定和二次增长3个阶段;随采厚增大,各区间裂隙密度增大,大裂隙发育更充分,裂隙宽度整体增大;随煤层间距增大,小于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,且增加的速度逐渐加快,大于0.2 m的裂隙宽度随采厚增大,但增加速度逐渐变缓;采厚相同时,裂隙宽度大于0.2 m的裂隙密度随着煤层间距的增大逐渐减小。 展开更多
关键词 浅埋近煤层群 重复采动 漏气通道 裂隙宽度 煤层间距 采厚 数值模拟
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近距离煤层群下行开采底板应力分布规律研究 被引量：24
3
作者 徐青云 谭云 黄庆国 《煤炭工程》 北大核心 2019年第8期89-92,共4页
为研究近距离煤层群下行开采下位煤层巷道合理位置,通过建立力学计算模型,推导出底板岩层内应力分量。并结合吴官屯煤业开采实际条件,计算得出上部煤层开采后底板应力状况。结果表明:底板中垂直应力在水平及垂直方向最大影响范围分别达... 为研究近距离煤层群下行开采下位煤层巷道合理位置,通过建立力学计算模型,推导出底板岩层内应力分量。并结合吴官屯煤业开采实际条件,计算得出上部煤层开采后底板应力状况。结果表明:底板中垂直应力在水平及垂直方向最大影响范围分别达到31m和55m,水平应力在水平及垂直方向最大影响范围分别达到37m和12m,剪切应力在煤柱中心位置下方为0,应力峰值点出现在煤柱边缘,峰值为5.5MPa,该研究可为合理布置下位巷道位置和支护选择提供了依据。 展开更多
关键词 近距离 煤层群 下行开采 底板应力
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浅埋近距煤层开采三场演化规律与合理煤柱错距研究 被引量：27
4
作者 黄庆享 曹健 +1 位作者 杜君武 李雄峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期681-689,共9页
为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1^(-2)与2^(-2)煤层开采为背景,采用FLAC^(3D),UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,... 为探索浅埋近距煤层开采基于三场(应力场、位移场和裂隙场)演化规律的合理煤柱错距,实现井下减压与地表减损开采,以陕北柠条塔煤矿北翼东区1^(-2)与2^(-2)煤层开采为背景,采用FLAC^(3D),UDEC数值计算、物理模拟及理论分析相结合的方法,揭示了近距煤层开采覆岩与地表应力场、位移场和裂隙场演化规律,掌握了不同区段煤柱错距对煤柱集中应力、覆岩与地表位移及裂隙演化的影响,提出了基于三场演化规律的区段煤柱错距确定方法。研究表明,近距煤层开采的裂缝集中发育和地层拉、压应力集中源于煤柱引起的非均匀沉降,上部单一煤层开采后,在底板形成煤柱高应力区、低应力区和采空区中部高应力区,为避开上、下煤柱垂直应力叠加,下煤层巷道应布置在低应力区范围内。近距煤层开采的地表拉应力场和位移场与煤柱错距存在密切联系,通过合理的煤柱错距布置,可以减缓地表下沉的"波状"幅度,减轻地表拉应力和水平变形。随两煤层煤柱错距增大,覆岩裂隙场由叠合逐渐分散,对应地裂缝逐渐减小,煤柱错距对其上部的覆岩裂隙与地裂缝起控制作用。建立了应力场-位移场-裂缝场耦合控制模型,提出了煤柱错距的计算方法,可实现减轻地应力集中和地裂缝发育的耦合控制。本研究得到实测验证,并在柠条塔煤矿后续开采布置中应用。 展开更多
关键词 浅埋近距煤层 三场演化规律 煤柱错距 集中应力 地裂缝 保水采煤
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近距离煤层群下行开采切眼错距确定分析 被引量：6
5
作者 陈善乐 王坤 +1 位作者 汪华君 崔铁军 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期144-149,共6页
在近距离煤层群的开采中,工作面巷道位置选择直接影响其支护方式、顶底板管理等生产工作。为了得到下位煤层工作面切眼的合理位置,利用基于三维显式有限差分法的计算工具Flac3D,以矿井近距离煤层9、101、102为工程实例,分析了在近距离... 在近距离煤层群的开采中,工作面巷道位置选择直接影响其支护方式、顶底板管理等生产工作。为了得到下位煤层工作面切眼的合理位置,利用基于三维显式有限差分法的计算工具Flac3D,以矿井近距离煤层9、101、102为工程实例,分析了在近距离煤层群回采时期,下邻近层综采工作面切眼位置与上邻近层预留保护煤柱错距。结果表明,上邻近层回采后,在其因支承压力和拉张作用下的下沉盆地中岩层内,主要发生塑性变形;上覆岩层破坏范围为26m,底板破坏范围为5.6m,采空区左右两侧破坏范围3-5m;下位煤层10603工作面切眼与上位煤层9煤保护煤柱错距应大于5m。 展开更多
关键词 近距离煤层 下行开采 切眼 错距
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极近距离煤层群下行开采下部煤层巷道支护方式研究 被引量：5
6
作者 任海峰 李树刚 +1 位作者 邱继生 胡俊峰 《中国煤炭》 北大核心 2017年第8期52-55,104,共5页
极近距离煤层群下行开采过程中下部煤层巷道围岩应力复杂,顶板破碎程度严重。分析了下部煤层巷道围岩应力情况及顶板破碎程度,针对巷道围岩应力情况,运用结构力学方法计算拱形支护和矩形支护方式的弯矩、剪力等力学性能,得出采用拱形支... 极近距离煤层群下行开采过程中下部煤层巷道围岩应力复杂,顶板破碎程度严重。分析了下部煤层巷道围岩应力情况及顶板破碎程度,针对巷道围岩应力情况,运用结构力学方法计算拱形支护和矩形支护方式的弯矩、剪力等力学性能,得出采用拱形支护体系时,巷道围岩应力状况将会得到明显改善。拱形锚网索支护方法应用于下峪口煤矿,监测结果表明,巷道采用拱形支护体系效果良好。 展开更多
关键词 极近距离煤层群 支护方式 下行开采 围岩应力
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近距离煤层下行跨煤柱开采巷道的合理布局 被引量：17
7
作者 王泓博 张勇 庞义辉 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期100-109,共10页
为了探究遗留区段煤柱对下伏回采巷道布局的影响,以煤峪口矿为工程背景,通过最大主应力集中系数判别底板应力增高区,采用理论解析、编程计算、数值模拟的方法,研究了不同开采阶段底板应力增高区的演化特征.结果表明:区段煤柱宽度、埋深... 为了探究遗留区段煤柱对下伏回采巷道布局的影响,以煤峪口矿为工程背景,通过最大主应力集中系数判别底板应力增高区,采用理论解析、编程计算、数值模拟的方法,研究了不同开采阶段底板应力增高区的演化特征.结果表明:区段煤柱宽度、埋深、煤柱边缘至峰值区的距离及其垂直应力峰值控制着应力增高区的发育,采空区应力恢复特征对应力增高区的影响可以忽略;对比各模拟方案中煤柱-巷道错距与应力增高区对下煤层的影响范围峰值,并结合采空区应力逐渐恢复及工作面矿压显现的区域化特征,认为煤柱-巷道错距10~15 m为优选区间.选择12 m错距进行工业试验,取得了良好效果. 展开更多
关键词 近距离煤层 下行开采 遗留区段煤柱 采空区应力恢复 煤柱底板高应力
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浅埋近距离煤层区段煤柱下双巷布置可行性研究 被引量：7
8
作者 吕情绪 《工矿自动化》 北大核心 2020年第11期41-45,共5页
针对神东矿区某煤矿浅埋近距离煤层工作面协调开采时下煤层工作面双巷布置的可行性问题,采用数值模拟、物理模拟及现场实测方法,研究了上覆35 m宽区段煤柱下巷道的变形及塑性区破坏特征。结果表明:随着埋深增加,煤柱下双巷变形量增大,... 针对神东矿区某煤矿浅埋近距离煤层工作面协调开采时下煤层工作面双巷布置的可行性问题,采用数值模拟、物理模拟及现场实测方法,研究了上覆35 m宽区段煤柱下巷道的变形及塑性区破坏特征。结果表明:随着埋深增加,煤柱下双巷变形量增大,埋深为300 m时巷道顶底板累计移近量达2.5 m,巷道变形破坏严重,且下煤层双巷之间的煤柱塑性区完全贯通,煤柱存在失稳现象;考虑到该矿三盘区实际埋深为100 m左右,此时煤柱下双巷受多次采动影响后的顶底板累计移近量模拟值为180 mm、实测值为32 mm,两帮累计移近量模拟值为118 mm、实测值为24 mm,巷道围岩塑性区破坏范围仅为0.5 m,巷道总体保持良好。研究验证了该矿三盘区特定埋深条件下在区段煤柱下布置双巷是可行的,满足工作面安全高效生产需要。 展开更多
关键词 煤炭开采 近距离煤层 区段煤柱 双巷布置 围岩稳定性 巷道变形 塑性破坏
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极近距离中厚煤层下行开采可行性研究 被引量：4
9
作者 曾泰 《中国煤炭》 2018年第6期70-73,133,共5页
应用采场破坏深度理论和悬臂梁理论,对泰山隆安煤业极近距离中厚煤层底板破坏深度情况进行试验,计算出煤层安全开采时所需最小层间距为2.54m。通过FLAC3D数值模拟软件,对不同层间距下11_下煤层顶板稳定性进行数值模拟,得出煤层间距小于2... 应用采场破坏深度理论和悬臂梁理论,对泰山隆安煤业极近距离中厚煤层底板破坏深度情况进行试验,计算出煤层安全开采时所需最小层间距为2.54m。通过FLAC3D数值模拟软件,对不同层间距下11_下煤层顶板稳定性进行数值模拟,得出煤层间距小于2.6m时,层间岩层在工作面开采过程中将被拉伸破断,下煤层顶板稳定性较差,容易发生冒顶事故。煤层间距大于2.6m时,层间岩层在工作面开采过程中主要受到剪切破坏,顶板拉伸破断位置滞后于工作面。从数值模拟角度验证了前面理论分析的结果,煤层间距大于2.54m时,不采取任何技术措施,即可确保11_下煤层的安全开采,为工作面综采提供了指导。 展开更多
关键词 下行开采 极近距离煤层 破坏深度 数值模拟
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近距离煤层双重采动对上层煤轨道大巷扰动影响规律研究 被引量：1
10
作者 杜运夯 《中国煤炭》 2018年第2期77-82,共6页
针对山西省黄土坡煤矿1109工作面轨道大巷受近距离煤层双重采动影响的问题,采用FLAC 3D数值模拟软件对近距离煤层双重采动大巷底板所在标高应力分布特征进行了分析研究。研究结果表明:下层1249工作面停采后,随着距离1249工作面水平距离... 针对山西省黄土坡煤矿1109工作面轨道大巷受近距离煤层双重采动影响的问题,采用FLAC 3D数值模拟软件对近距离煤层双重采动大巷底板所在标高应力分布特征进行了分析研究。研究结果表明:下层1249工作面停采后,随着距离1249工作面水平距离的增大,工作面上方煤柱内垂直应力峰值由44.2 MPa逐渐降低,大巷底板位置应力集中现象明显;下层煤开采结束后,当上层1109工作面推进至距离大巷180m时,大巷开始受到采动影响,随1109工作面的继续推进,大巷所在位置垂直应力逐渐增大,水平应力逐渐减小。现场实测显示,当1109工作面推进至距离测点155m时,大巷发生明显变形,工作面在此处停采,停采线距大巷平均距离169m。 展开更多
关键词 近距离煤层 双重采动 应力分布 FLAC 3D数值模拟
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