亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        斜溝煤礦采場上覆巖層采動裂隙演化規(guī)律研究

        2018-09-18 08:01:24袁天明梁忠秋
        山西焦煤科技 2018年7期
        關(guān)鍵詞:覆巖斷裂帶頂板

        袁天明,梁忠秋

        (1. 山西西山晉興能源有限責任公司 斜溝煤礦,山西 呂梁 033602; 2. 煤科集團 沈陽研究院有限公司,遼寧 撫順 113122)

        工作面開采后,采動覆巖發(fā)生斷裂、垮落、下沉,形成垮落帶、斷裂帶和彎曲下沉帶。其中,垮落帶、斷裂帶(以下簡稱“兩帶”)高度始終是煤礦安全生產(chǎn)重點關(guān)注的問題,及時準確獲得“兩帶”高度,能夠為確定高位鉆孔終孔位置、高抽巷布置層位、開采上限,防止頂板突水等提供良好的依據(jù)[1-2].

        因此,我國科研工作者對覆巖“兩帶”高度開展大量的研究工作,李輝[3]在許疃礦3234工作面采用網(wǎng)絡(luò)并行電法進行現(xiàn)場實測,準確劃分了“兩帶”高度;楊道華等[4]分析野川煤礦3#煤綜放開采條件下的覆巖裂隙演化規(guī)律,對比分析理論計算、數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測結(jié)果,采用《“三下”采煤規(guī)范》的公式可準確計算綜放開采覆巖“兩帶”高度,而通過經(jīng)驗公式得到的高度值更符合現(xiàn)場實際。李國輝、畢建乙等[5]在23107工作面上方施工觀測孔,通過CXK6礦用本安型鉆孔成像儀觀測各鉆孔采前和采后的巖層裂隙發(fā)育情況,現(xiàn)場實測得到“三帶”的高度,實測結(jié)果與RFPA模擬結(jié)果基本吻合。

        本文以斜溝煤礦18104大采高工作面為研究對象,通過理論計算和數(shù)值模擬[6],借助孔巷三維測試技術(shù)現(xiàn)場實測覆巖“兩帶”發(fā)育高度,最終得到18104大采高工作面覆巖“兩帶”的高度[7],為礦井安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[8-9].

        1 18104工作面概況

        斜溝煤礦位于山西省呂梁市興縣縣城北直距20 km處,行政區(qū)劃隸屬于興縣魏家灘鎮(zhèn)和保德縣南河溝鎮(zhèn)管轄,該區(qū)位于河?xùn)|煤田北部的中南部,地面標高為+1 003~+1 186 m. 主采煤層為8#、13#煤,井田南北長約22 km,東西寬約4.5 km,面積為88.6 km2.8#煤層厚度為3.00~7.50 m,平均厚度為4.7 m,傾角為6.9°~10.9°,平均9.4°. 8#煤為自燃煤層,煤塵具有爆炸性。頂板主要為粗中細粒砂巖和泥巖,底板主要為泥巖和中細粒砂巖,煤層頂板情況見表1.

        18104工作面位于11采區(qū)措施巷南側(cè),西側(cè)為18102工作面采空區(qū),南側(cè)、東側(cè)均為實煤區(qū)。工作面標高為+765~+822 m,埋深為238~364 m,可采走向長度為3 338 m,傾斜長為283 m,采用綜合機械化采煤工藝進行回采,長壁后退式一次采全高采煤方法,全部垮落法管理頂板。

        表1 煤層頂板情況表

        2 18104工作面覆巖破壞規(guī)程計算

        根據(jù)斜溝煤礦18104大采高工作面所采煤層與覆巖特征,查閱相關(guān)資料[10-11]選取垮落帶和斷裂帶最大高度的經(jīng)驗公式,計算18104工作面冒落帶和斷裂帶的高度。

        垮落帶最大高度hΙ計算如下:

        (1)

        斷裂帶最大高度計算如下:

        hⅡ=(2~3)hΙ

        (2)

        式中:

        M—工作面的采高,m;

        ks—覆巖的碎脹系數(shù);

        α—所采煤層傾角,(°).

        18104工作面煤厚平均為4.7 m,一次采全高,頂板巖性為泥巖,屬于中硬型頂板類型。因此,巖石碎脹系數(shù)ks可取1.35(對于煤厚4.7 m煤層,砂巖ks為1.5~1.6),煤層平均傾角為9.4°,則垮落帶高度為9.53 m,斷裂帶高度為19.06~28.59 m. 即理論冒高/采厚比約為2.03,裂高/采厚比為4.06~6.08.

        3 頂板“兩帶”現(xiàn)場監(jiān)測

        3.1 鉆孔布置及數(shù)據(jù)采集

        設(shè)計模擬探測孔的角度小于90°,為仰角孔,分析研究18104工作面沿著傾向和走向“兩帶”的高度。使用孔巷三維測試方法,在1#孔布置52個電極,電極間距為2.4 m,從1#孔向工作面方向沿著皮帶巷道頂板共布置18個電極,電極間距為3 m,2#鉆孔共布置52個電極,電極間距為1.6 m,從2#孔鉆孔向工作面方向沿著皮帶巷道頂板布置18個電極,電極間距為2.8 m. 鉆孔施工參數(shù)見表2,鉆孔剖面和電極布置見圖1,圖2.

        對1#孔和2#孔每天指派專人收集2組以上的數(shù)據(jù),以更加充分地驗證數(shù)據(jù)的有效性。采集數(shù)據(jù)過程中發(fā)現(xiàn)電阻率變化較大的階段,選取比較穩(wěn)定的一組數(shù)據(jù)開展反演與解釋工作,其他兩組數(shù)據(jù)作為對比參考。對1#孔監(jiān)測監(jiān)控32天,共采集有效的物理數(shù)據(jù)點29 013個;對2#孔監(jiān)測監(jiān)控50天,得到有效物理數(shù)據(jù)點201 634個。

        表2 鉆孔現(xiàn)場監(jiān)測參數(shù)表

        圖1 1#孔電極布置圖

        圖2 2#孔電極布置圖

        3.2 結(jié)果分析

        以每個電極不同時間電流變化情況為對象,尋找各個孔64個電極測試時供電電流隨時間變化的曲線,結(jié)果見圖3,圖4.根據(jù)2#走向監(jiān)測鉆孔64個電極電流在時間上的變化規(guī)律,找出煤層開采過程中上覆巖體變形破壞動態(tài)發(fā)育規(guī)律。1#走向監(jiān)測鉆測試時供電電流隨時間變化的曲線結(jié)果見圖3,2#傾向監(jiān)測鉆測試時供電電流隨時間變化的曲線結(jié)果見圖4.

        圖3 1#孔(沿走向)電極電流與時間的變化曲線圖

        圖4 2#孔(沿傾向)電極電流與時間的變化曲線圖

        通過研究分析電流值的變化規(guī)律輔助判定“兩帶”的高度。不同電極電流的變化情況見表3.

        從表3得到,垮落帶高度8.6~9.5 m;斷裂帶高度為27.8~34.7 m.

        表3 不同電極電流變化情況表

        4 覆巖裂隙演化數(shù)值模擬

        4.1 模擬材料及其屈服準則

        采用莫爾-庫侖塑性模型研究18104工作面本構(gòu)模型,采用Mohr-Coulomb判別準則[9-11],且均不考慮塑性流動(不考慮剪脹)對其的影響,即:

        (3)

        ft=σ3-σt

        式中:

        σ1,σ3—最大和最小主應(yīng)力,MPa;

        C—覆巖體的黏結(jié)力,MPa;

        φ—覆巖體的內(nèi)摩擦角,(°);

        當fs=0時,材料將發(fā)生剪切破壞;當ft=0時,材料產(chǎn)生拉伸破壞。

        4.2 模型的建立

        借助FLAC3D數(shù)值模擬18104工作面兩帶發(fā)育規(guī)律,依據(jù)18104工作面實際情況構(gòu)建模型,見圖5. 模型尺寸為長400 m×寬264 m×高208 m,共有79 987個節(jié)點,80 013個單元,采用零單元模擬采空區(qū)。設(shè)置開挖步距為12 m,共開挖100 m. 18104工作面巖層的力學(xué)參數(shù)見表4.

        圖5 18104工作面數(shù)值模型圖

        4.3 邊界條件

        模型的邊界條件如下:

        1) 應(yīng)力邊界:在模型的上部施加垂直方向的載荷(P=γH);模型周圍施加水平等效地應(yīng)力。

        表4 計算模型參數(shù)表

        2) 位移邊界:采用x、y方向固定模型的周邊;在模型頂部設(shè)置自由邊界條件,在z方向底部采用全約束邊界條件。

        3) 將等效荷載(自重應(yīng)力和側(cè)向應(yīng)力)施加在模型頂端,自重應(yīng)力計算如下:

        σv=γH

        (4)

        式中:

        γ—覆巖的重力密度,kg/m3;

        H—模型所處深度,m.

        側(cè)向應(yīng)力計算如下:

        (5)

        式中:ν—覆巖的泊松比。

        4.4 實驗結(jié)果及其分析

        4.4.1塑性破壞區(qū)模擬結(jié)果分析

        隨著工作面的開采,覆巖開始發(fā)生剪切破壞,覆巖裂隙開始發(fā)育,逐步演化為拉伸破壞,最后產(chǎn)生破裂冒落,因此工作面頂板的冒落是拉伸破壞。受采動影響,覆巖裂隙逐步發(fā)育成“兩帶”,隨著模型開挖步距不斷變大,覆巖垮落區(qū)域也在不斷擴大。向前開采80 m時,工作面沿走向和傾向的塑性破壞見圖6. 從圖6得到,覆巖破壞類型主要以剪切與拉伸破壞為主,處于覆巖塑性破壞的區(qū)域最大,呈現(xiàn)代表性的“凸”型破壞特征。

        圖6 18104工作面推進80 m時塑性破壞圖

        4.4.2應(yīng)力模擬結(jié)果分析

        18104工作面沿走向和傾向的垂直應(yīng)力分布情況見圖7. 從圖7發(fā)現(xiàn),垂直應(yīng)力集中分布在工作面上覆巖層處,此區(qū)域存在數(shù)條“拋物線”型應(yīng)力帶,工作面后方和煤壁也產(chǎn)生應(yīng)力集中,工作面中間部位產(chǎn)生了地應(yīng)力分布帶。隨著工作面的持續(xù)開采,18104工作面采空區(qū)逐漸被壓實,煤壁前方產(chǎn)生超前支撐壓力。

        圖7 18104工作面推進80 m時應(yīng)力分布圖

        4.4.3應(yīng)變模擬結(jié)果分析

        18104工作面向前開采80 m時沿走向和傾向的應(yīng)變分布場見圖8. 從圖8可知,工作面上覆巖層的各點位移量從上到下逐漸變大,表明覆巖發(fā)育成彎曲下沉帶、斷裂帶、垮落帶,工作面底板位移量由上到下逐漸減小,兩側(cè)煤柱上方覆巖移近量較小,且隨遠離工作面推進方向逐漸變小最終無移近量。

        圖8 18104工作面回采80 m時應(yīng)變分布圖

        根據(jù)模擬結(jié)果得到:18104工作面垮落帶高度為9.4 m,是采高的2倍;斷裂帶高度是35.9 m,是采高的8倍。

        5 現(xiàn)場監(jiān)測與模擬結(jié)果對比分析

        通過現(xiàn)場實測、理論計算和數(shù)值模擬,18104工作面垮落帶和斷裂帶結(jié)果對比見表5. 從表5得到,18104工作面垮落帶高度是8.6~9.5 m,斷裂帶高度是27.8~34.7 m,現(xiàn)場實測結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本一致;同時驗證了FLAC3D模擬方法是采動覆巖“兩帶”高度研究的有效手段。

        6 結(jié) 論

        1) 利用FLAC3D數(shù)值模擬得到斜溝煤礦18104工作面垮落帶和斷裂帶的高度,模擬結(jié)果證明:覆巖破壞具有代表性的“凸”型破壞特征,兩側(cè)煤柱和采空區(qū)應(yīng)力比較集中。

        表5 18104工作面不同方法獲得的“兩帶”高度值統(tǒng)計表

        2) 通過理論計算、現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬,得到斜溝煤礦18104工作面垮落帶高度是9.5 m,斷裂帶高度是34.7 m,現(xiàn)場實測結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本一致;驗證了FLAC3D模擬方法是采動覆巖“兩帶”高度研究的有效手段。

        猜你喜歡
        覆巖斷裂帶頂板
        冷凍斷裂帶儲層預(yù)測研究
        依蘭—伊通斷裂帶黑龍江段構(gòu)造運動特征
        地震研究(2021年1期)2021-04-13 01:05:12
        礦區(qū)開采過程中覆巖移動規(guī)律數(shù)值模擬研究*
        煤礦高強度長壁開采覆巖破壞充分采動及其判據(jù)
        準東大井礦區(qū)巨厚煤層開采覆巖裂隙分布特征
        煤礦頂板錨固體失穩(wěn)模式探測儀的研發(fā)與應(yīng)用
        中國煤炭(2016年9期)2016-06-15 20:29:54
        充填開采覆巖變形破壞規(guī)律研究
        中國煤炭(2016年1期)2016-05-17 06:11:36
        準噶爾盆地西北緣克-夏斷裂帶構(gòu)造特征新認識
        郯廬斷裂帶及兩側(cè)地區(qū)強震異常特征分析
        中國地震(2015年1期)2015-11-08 11:11:26
        一種新型頂板位移傳感器的設(shè)計
        機電信息(2014年27期)2014-02-27 15:54:02
        国产成人精品cao在线| 久久99精品九九九久久婷婷| 日日躁夜夜躁狠狠躁超碰97| 久久精品成人免费观看97| 中文字幕一区二区三区6| 欧美成人家庭影院| 国产97在线 | 中文| 2021av在线| 久久免费看视频少妇高潮| 久久久久人妻精品一区二区三区 | 国产色在线 | 亚洲| 亚洲乱码视频在线观看| 久久午夜伦鲁鲁片免费| 国产一区亚洲二区三区极品| 中文 在线 日韩 亚洲 欧美| 99久久久久国产| 美女被插到高潮嗷嗷叫| 亚洲精品1区2区在线观看| 老熟妇仑乱视频一区二区 | 一本色道久在线综合色| 国产av旡码专区亚洲av苍井空| 亚洲欧美综合精品成人网站| 日本japanese少妇高清| 久久99精品中文字幕在| 亚洲综合久久中文字幕专区一区| 高h喷水荡肉爽文np肉色学校| 色猫咪免费人成网站在线观看| 久久久久久AV无码成人| 亚洲二区三区在线播放| 女人av天堂国产在线| 国产成人精品123区免费视频| 99精品热6080yy久久| 在线观看高清视频一区二区三区| 一区二区视频在线观看地址| 闺蜜张开腿让我爽了一夜| 精品99在线黑丝袜| 偷偷夜夜精品一区二区三区蜜桃| 天天爽夜夜爽人人爽| 丰满少妇人妻无码专区| 国产精品亚洲精品日韩动图| 亚洲国产日韩a在线乱码|