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急倾斜多煤层上保护层保护范围的数值模拟

煤炭学报 2009年第5期34卷 594-598页

作者：袁志刚王宏图胡国忠李晓红范晓刚洪松重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400030

针对急倾斜煤层上保护层俯伪斜开采的保护范围划定问题,采用三维快速拉格朗日法,通过模拟上保护层俯伪斜开采后被保护层的应力场及变形场的动态发展过程,确定了随着上保护层工作面的推进,被保护层的垂直层理面应力和煤层变形规律;根据... 详细信息

针对急倾斜煤层上保护层俯伪斜开采的保护范围划定问题,采用三维快速拉格朗日法,通过模拟上保护层俯伪斜开采后被保护层的应力场及变形场的动态发展过程,确定了随着上保护层工作面的推进,被保护层的垂直层理面应力和煤层变形规律;根据上保护层开采后的应力卸压保护准则和煤层变形保护准则,确定了上保护层沿走向和倾向的保护范围.研究表明,急倾斜煤层俯伪斜上保护层开采后,上保护层俯伪斜采煤法沿倾向上、下边界的卸压角分别为81.5和74°;沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布,大小为30~52,°伪倾斜工作面中部的走向卸压角最大,为52°.数值模拟结果与现场考察结果比较接近.

关键词：急倾斜煤层上保护层保护范围俯伪斜开采

开采上保护层对巨厚砾岩诱发冲击矿压的减冲机制分析

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岩土力学 2016年第S2期37卷 120-128页

作者：庞龙龙徐学锋司亮张浩李正可河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室河南焦作454000

为研究开采上保护层对巨厚砾岩断裂诱发冲击的防治作用,根据跃进煤矿25采区的地质条件和采掘条件,将25110工作面下巷作为研究对象,从理论上分析了动静载叠加诱发冲击矿压的机制以及开采上保护层后的防冲原理,数值模拟研究了未开采上保... 详细信息

为研究开采上保护层对巨厚砾岩断裂诱发冲击的防治作用,根据跃进煤矿25采区的地质条件和采掘条件,将25110工作面下巷作为研究对象,从理论上分析了动静载叠加诱发冲击矿压的机制以及开采上保护层后的防冲原理,数值模拟研究了未开采上保护时和开采上保护层后在同等强度的动载扰动应力的影响下巷道底板的位移、速度、应力以及塑性区的变化规律,进行相似模拟试验研究了人工震源的作用下未开采上保护时和开采上保护层后巷道底板的加速度和动应力响应规律。结果表明,上保护层开采后能够有效地释放围岩内部的高应力,且采空区顶板自然垮落,形成的软弱松散岩层结构,能够更好地起到对动载扰动应力波的衰减作用,从而降低了冲击矿压发生的可能,一定程度上能够较好地防治冲击矿压。研究成果对巨厚砾岩下冲击矿压的防治具有一定指导意义。

关键词：巨厚砾岩冲击矿压上保护层扰动应力波减冲作用衰减

上保护层不合理布置对被保护层应力叠加影响效应研究

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矿业安全与环保 2020年第2期47卷 29-34页

作者：江丽丽杨增强翟春佳李常浩重庆工程职业技术学院重庆402260 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 潞安集团余吾煤业有限公司山西长治046103

为了研究上保护层不合理布置导致被保护层开采过程中巷道围岩严重变形破坏的问题,采用现场调研、理论分析、数值模拟和矿压观测等方法,对中兴矿3203工作面上保护层开采后的影响效应进行了研究,结果表明:当上保护层遗留煤柱宽度为10~70 m... 详细信息

为了研究上保护层不合理布置导致被保护层开采过程中巷道围岩严重变形破坏的问题,采用现场调研、理论分析、数值模拟和矿压观测等方法,对中兴矿3203工作面上保护层开采后的影响效应进行了研究,结果表明:当上保护层遗留煤柱宽度为10~70 m时,其对被保护煤层造成叠加应力大小为13.7~18.1 MPa;当上保护层工作面宽度为75~125 m时,其对应理论垂直有效距离为30~52 m;上保护层布置不合理导致被保护层工作面采掘空间围岩受应力叠加影响而稳定性较差,而合理布置上保护层能够有效改善被保护层采掘空间围岩应力环境,确保矿井安全高效生产。

关键词：上保护层应力叠加卸压数值模拟矿压观测

急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计

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煤炭学报 2009年第1期34卷 9-14页

作者：胡国忠王宏图李晓红涂晓东张智明沈永红重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400030 南桐矿业有限责任公司重庆400802

为有效抽采东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯，对该矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计进行了研究，采用俯伪斜上保护层开采的数值模拟与现场考察试验相结合的方法，研究了东林煤矿俯伪斜上保护层开采后被保护层的... 详细信息

为有效抽采东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯，对该矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计进行了研究，采用俯伪斜上保护层开采的数值模拟与现场考察试验相结合的方法，研究了东林煤矿俯伪斜上保护层开采后被保护层的卸压规律；利用保护层开采的“卸压增透效应”，结合该矿实际条件，优化设计了俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数．研究结果表明：东林煤矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数按照抽采钻场间距30～40m、钻孔的有效抽采半径9m、抽采钻孔的终孔间距15～20m、抽采钻孔仰角10～62°和抽采时间为从保护层工作面前方40m到后方135m等进行设计是合理的，且使卸压瓦斯平均抽采率达到50％．

关键词：俯伪斜采煤法上保护层卸压瓦斯瓦斯抽采

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俯伪斜上保护层保护范围的瓦斯压力研究

中国矿业大学学报 2008年第3期37卷 328-332页

作者：胡国忠王宏图范晓刚李晓红邓寅沈永红重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400030 南桐矿业有限责任公司东林煤矿重庆400802

为划定急倾斜俯伪斜上保护层开采的保护范围，对东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的被保护层瓦斯压力进行了现场考察试验．根据急倾斜俯伪斜采煤法的特点，对被保护层瓦斯压力考察方案进行了设计；研究了被保护层的原始瓦斯压力赋存规... 详细信息

为划定急倾斜俯伪斜上保护层开采的保护范围，对东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的被保护层瓦斯压力进行了现场考察试验．根据急倾斜俯伪斜采煤法的特点，对被保护层瓦斯压力考察方案进行了设计；研究了被保护层的原始瓦斯压力赋存规律，瓦斯压力随保护层工作面推进的变化规律和“四带”范围；在此基础上，划定了考察区域保护层沿倾斜下山方向和走向的保护范围．结果表明：该矿考察区域急倾斜俯伪斜保护层沿倾斜下山方向的卸压角为78．7^o；保护层伪斜工作面倾向各处的走向卸压角呈非均匀分布，其大小为43．5^o～53．6^o．考虑到煤层采掘过程中的不可预测因素的影响，东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层的保护范围沿走向和倾斜下山方向分别按40^o和78^o的卸压角划定是安全可靠的．

关键词：俯伪斜采煤法上保护层保护范围瓦斯压力

急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合模型及保护范围

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岩土力学 2014年第5期35卷 1377-1382,1390页

作者：王宏图黄光利袁志刚舒才胡国忠重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变... 详细信息

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一,其关键是保护范围的合理确定。针对急倾斜多煤层上保护层开采有效保护范围的划定问题,基于煤层瓦斯越流理论,根据煤岩层变形与瓦斯渗流的固-气耦合作用,建立了瓦斯渗流场方程和煤岩体变形场方程,得到了急倾斜上保护层开采瓦斯越流固-气耦合数学模型。以南桐矿区某矿上保护层开采为实例,通过多物理场耦合系统,建立了该矿上保护层开采瓦斯越流几何模型并进行数值计算,获得了上保护层工作面开采后被保护层瓦斯压力的分布规律,确定了上保护层开采的卸压保护范围。数值计算与现场考察试验结果具有一致性,由此验证了数值计算的合理性。研究结果可以对现场保护范围的划定及卸压瓦斯抽放等提供理论指导,具有实际工程意义。

关键词：上保护层瓦斯越流保护范围固气耦合

近距离煤层群半煤岩上保护层开采卸压增透效应研究

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采矿与岩层控制工程学报 2022年第2期4卷 31-39页

作者：邓兆睿孙德全任仲久宋卫华辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 山东省煤田地质规划勘察研究院山东济南250104 山东省深部冲击地压灾害评估工程实验室山东济南250104 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

基于保护层开采是治理低渗透率高瓦斯突出煤层最有效措施,针对薄煤层和极薄煤层保护层的开采,提出了截割软弱底板以增加开采高度的半煤岩保护层工作面开采方法。以中兴煤矿3203保护层工作面为工程背景,通过滑移线场理论分析计算了3203... 详细信息

基于保护层开采是治理低渗透率高瓦斯突出煤层最有效措施,针对薄煤层和极薄煤层保护层的开采,提出了截割软弱底板以增加开采高度的半煤岩保护层工作面开采方法。以中兴煤矿3203保护层工作面为工程背景,通过滑移线场理论分析计算了3203上保护层工作面开采后底板岩体的最大破坏深度,并采用数值模拟方法对半煤岩上保护层开采卸压增透效应进行讨论。研究结果表明:3203保护层工作面开采后,底板岩体最大破坏深度h_(max)达20.74 m,底板最大破坏深度距离工作面煤壁的水平距离为13.99 m;3203被保护层的卸压率为0.58,在3203工作面对应区域膨胀变形率均大于6‰;残余瓦斯含量为4.57 m^(3)/t,可解吸瓦斯量W_(j)为0.68 m^(3)/t,煤层透气性系数由0.0437 m^(2)/(MPa^(2)·d)增加至1.08 m^(2)/(MPa^(2)·d),孔隙率由3.5%增加至4.05%,残余瓦斯压力为0.31 MPa,实现了高瓦斯矿井突出煤层高效、安全、经济生产的目的。

关键词：近距离煤层群半煤岩上保护层卸压增透底板破坏深度

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上保护层开采卸压保护范围研究

工矿自动化 2021年第11期47卷 81-87页

作者：秦汝祥杨珂程健煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 淮南矿业集团有限责任公司潘二煤矿安徽淮南232001

目前保护层卸压范围研究主要集中在分析煤层应力、变形和塑形破坏的演化特性及下保护层开采卸压范围,存在对保护层保护效果的考察较少、实测过程中取点较少造成实验结果误差较大等问题。针对以上问题,以淮南矿业集团有限责任公司潘二煤... 详细信息

目前保护层卸压范围研究主要集中在分析煤层应力、变形和塑形破坏的演化特性及下保护层开采卸压范围,存在对保护层保护效果的考察较少、实测过程中取点较少造成实验结果误差较大等问题。针对以上问题,以淮南矿业集团有限责任公司潘二煤矿18125工作面为研究对象,采用数值模拟计算和现场考察分析方法研究了保护层开采后被保护层的应力分布、煤层顶底板膨胀变形率和煤层瓦斯压力变化特征。结果表明:①被保护层走向垂直应力呈中心轴对称分布,倾向卸压区表现为类椭圆形。②上保护层工作面开采后,在其底板形成地应力卸压区,底板煤岩层应力减小,卸压区煤岩层向上发生移动和变形,由于保护层和被保护层层间距不同,被保护层移动与变形量存在差距,越靠近开采层,被保护层膨胀变形量越大,被保护层卸压效果越明显。保护层工作面后方30~60 m是被保护层卸压抽采瓦斯的最佳区域。③根据瓦斯压力观测钻孔与保护层工作面初切眼位置的相对关系及瓦斯压力观测结果,得到保护层开采走向最大有效卸压角约为69.8°。④通过数值模拟并结合现场考察分析,根据被保护层应力分布、煤层顶底板膨胀变形率和煤层瓦斯压力变化特征,得出被保护层走向卸压角约为60°,倾向上下部卸压角均为75°。

关键词：瓦斯抽采保护层开采上保护层被保护层卸压范围应力分布煤层瓦斯压力

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上保护层开采下伏煤岩体应力卸压规律力学分析

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煤矿安全 2019年第9期50卷 197-202页

作者：殷伟高焱陈家瑞姚振峰吕春欣淮阴工学院江苏省交通运输与安全保障重点实验室

在分析上保护层开采卸压作用与防突机理基础上,利用弹性力学理论建立了上保护层开采下伏煤岩体应力变化力学模型,推导了底板任意一点应力分布计算方程,依据MohrCoulomb准则给出了底板煤岩体破坏判据。结合平煤十二矿己14-己15煤层联合... 详细信息

在分析上保护层开采卸压作用与防突机理基础上,利用弹性力学理论建立了上保护层开采下伏煤岩体应力变化力学模型,推导了底板任意一点应力分布计算方程,依据MohrCoulomb准则给出了底板煤岩体破坏判据。结合平煤十二矿己14-己15煤层联合开采工程案例,研究了开采上保护层底板裂隙发育深度与采高的关系,分析了不同上保护层采高条件下裂隙发育与突出煤层应力卸压规律。研究表明:随着底板深度的增加,下伏煤岩体卸压程度越来越低,卸压范围逐渐缩小,应力分布由浅部的'U'型逐渐过渡为深部的'V'型;当保护层己14-31010工作面设计采高为2.0 m时,下伏己15突出煤体裂隙发育,应力卸压率接近90%,保证卸压效果的同时可兼顾经济与社会效益。工程实例显示:己14上保护层开采后,下伏己15突出煤层瓦斯压力由1.78 MPa下降至0.35 MPa,降幅高达81%,与应力卸压理论计算结果相符。

关键词：上保护层卸压开采卸压规律力学分析煤与瓦斯突出