近距离煤层群上行开采裂断拱演化规律及数值模拟
摘
要
采 用 Ｆ Ａ 。的模 拟方 法 ， 单一采 场 的裂 断拱 发展 演化 规律 和复 合采 场 的 裂 断拱 发 Ｌ Ｃ。 对
展 演化 规律进 行 了模拟 分析 ， 出了近 距 离煤层群 上 行采 场 结构 空 间在 单 一 采 场与 复 合采 场 两种 得 不 同的情 况下采 场上部 裂 断拱 的演化规 律及 变化 形 态。
关键词 近 距 离煤层群 上 行 开采 裂 断拱 采 场 结构 空间 演化规律 数值模 拟
Ｂｒ ａ ｉ ｃ Ｅｖ ｌ ｉ ｎ ｗ ｆＳ ｒ ｓａ ｅ Ｃｏ ｌＳｅ ｍ ｓＵｐ ｉ ｉ ｎｇ ａ ｅ ｋ ｎｇ Ａｒ ｈ ｏ ｕｔｏ Ｌａ ｏ ｈｏ ｔＤｉｔ ｎｃ ａ ａ ｌｎｋ Ｍ ｎｉ ｎｄ ｍ ｅ ｉ ａ ｍｕｌ ｔｏ Ｎｕ ｒｃ ｌＳｉ ａ ｉ ｎ
下部 煤层 对上部 煤 层 的 应力 及 瓦 斯 释放 ， 解决 单 独 开 采 上 部 煤 层 带 来 的 瓦 斯 突 出 、 击 地 压 等 威 冲 胁 。就采 场结 构 空 间而 言 ， 入采 场 结 构 空 间裂 进 断拱 内的岩层 应 力 达到 了一 定 的释 放 ， 层 间 也就 岩 有 一定 的裂 隙 ， 而 释放 了瓦 斯 。 因此分 析 研 究 近 从
拱结 构逐 渐扩 大 、 结构 稳定 ４个 基本 阶段 。 拱
距 离煤 层群 上行 开采 采场 裂断拱 演化 规律及 变化 形
态极 为重要 。
随着 采 场 的不 断 推进 ， 一 定 范 围 内上覆 岩 层 在
会发 生裂 断形 成裂 断拱 。裂 断拱 的演化规 律从 整个 采 区可 以分为 单一 采场裂 断拱 演化 规律 与复合 采场 裂 断拱 演 化规 律两 种不 同 的情 况 。
现
代
矿
业
Ｍ ０ＲＤＥＮ Ｉ ＮＧ Ｍ ＮＩ
总 第 ５９期 １ ２ １ 年 ７月 第 ７期 ０２
近距 离 煤层 群 上行 开 采裂 断 拱演 化规 律 及数 值 模拟
黄 寿卿 卢 国志 张林 良 武泉林
（． １ 中国矿业 大学力 学与建筑 工程 学院；．山东科技 大学矿 山灾害预防与控制省部共建重点 实验 室） ２
Ａｂｓ ｒ ｃ Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ａ ａｙ ｉ ｒ ｏ ｅ ｏ ｅ ｋ ｎ ｒ ｈ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｖ ｌ ｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｔ ｔａ ｔ ｉ ｌｔｏ ｎ ｌｓｓｗｅ ｅ ｄ ｎ ｎ ｂｒ ａ ｉ ｇ ａ ｃ ｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ａ ｄ ｅ ｏｖｎ ｒ ｃ ｓ ｆｂｏｈ ｓｎ ｌ ｔｐ ｎ ｏ ｏ ｎｄ ｍｉ ｉ ｅｄ ｂ ＡＣ ，ｅ ｏｕ ｉｎ ｌｗ ｎ ｈ ｎ ｅ ｓ ａ ｅ ｏ ｒ ａ ｉ ｇ ａ ｃ ｔ ｉ ｇ ｅ ｓｏ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｕ ｎｎｇ ｆ ｌ ｙ ＦＬ ｉ ｖ ｌ ｔｏ ａ ａ ｄ ｃ ａ ｇ ｈ ｐ ｆｂ ｅ ｋ ｎ ｒ ｈ ａ ｓｏ ｅ ｕ ｐｅ ａ ｔｏ ｈ ｒ ｉｔｎ ｅ ｃ ａ ｅ ｍｓ ｕ ｌｎ ｔ ｐ ｔ ｃ ｕ ｅ ｓ ａ ｅ ｕ ｅ ｉ ｇｅ ｓｏ ｎ ｏ ｔ ｐ ｐ ｒｐ ｒ ｆ ｓ ｏ ｄ ｓａ ｃ ｏ ｌ ｓ ａ ｐ ｉ ｋ ｓｏ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｐ ｃ ｎｄ ｒ ｓｎ ｌ ｔｐｅ ａ ｄ ｃ ｍ— ｔ ｕ ｐ ｕ ｄ ｍｉ ｉ ｇ ｆｅｄ ｔ ｉｆｒ ｎ ｉ ｔｏ ｒ ｂ ａｎ ｄ． ｏ ｎ ｎ ｎ ｌ ｗｏ ｄ ｆｅ ｅ ｔｓｔ ｉｎｓｗｅ ｅ ｏ ｔ ｉｅ ｉ ｕａ
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ Ｓ ｏ ｉｔ ｎ ｅ ｃ ａ ｅ ｍｓ，Ａｓ ｅ ｄ ｎ ｎ ｎｇ，Ｂｒ ａ ｉ ｇ ａ ｃ ｙ ｒ ｈ ｒ ｄ ｓａ ｃ ｏ ｌ ｓ ａ ｔ ｃ ｎ ｉ ｇ ｍｉ ｉ ｅ ｋ ｎ ｒｈ， Ｓ ｏ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｓ ｃ ｔ ｐ ｔｕ ｔ ｒ ｐａ ｅ， Ｅｖ ｌ ｔｏ ａ ，Ｎｕ ｒｃ ｌｓｍ ｕ ａｉｎ ｏｕ ｉ ｎ ｌ ｗ ｍｅ ｉ ａ ｉ ｌｔｏ
１ 单一采场裂 断拱发展演化规律
在 单 一采 场 中 ， 开 切 眼开 始 推进 到停 采 线 采 从
国家 自然科学 基金 （ 编号 ：１４ ０ ６ ； ５ １４ ０ ） 国家 ９３计 划 （ ７ 编号 ：
在 近距 离煤 层 群上 行 开 采 的采 场 结 构 空 间 中 ，
场开 采结 束 ， 断 拱 经历 结 构 梁 、 结 构 初 步 形成 、 裂 拱
对 上部 煤层 影响 较大 的主要 是采 场上部 裂 断拱 的发 展变化 范 围 。通 过 煤 层群 上源自行 可 采 ， 以 实 现开 采 可
Ｈ ａ ｇＳ ｏ ｑｎ Ｌ ｕ ｚｉ Ｚ ａ ｇＬｎｉ ｇ ＷｕＱ ａ ｌ ｕ ｎ ｈ ｕ ｉｇ ｕＧ ｏｈ ｈ ｎ ｉｌ ｎ ａ ｕ ｎｉ ｎ
（ ．ｃ ｏｌ ｆ ｃ ａ ｉ １ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｈ ｎｃ Ｍｅ ｓ＆ Ｃｖ ｎ ｉｅｒ ｇ ｈｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｎｎ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ； ｉ ｌ ｇｎｅｉ ，Ｃ ｉａＵ ｉ ｓｙ ｆ ｉＥ ｎ ｅ ｉ ＭｉｉｇａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｏ
２．Ｃｏ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｄ Ｋｅ ｂ ｒ ｔ ｒ ｙ Ｍｉ ｓｒ ｎ ｏ ｉ ｃ ｐａ ｔ ｎ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｎ ・ ｏ ｓｒ ｃｅ ｙ Ｌａ ｏ ａｏ ｙ ｂ ｎｉｔ ａ ｄ Ｐｒ ｖｎ ｅ Ｄｅ ｒｍｅ ｔｆｒＰｒ ｖ ｎ ｉｎ ａ ｄ ｙ
Ｃ ｎ ｏ ｏ ｎ ｉ ｓ ｒ Ｓ ａ ｄｎ ｎ ｅｓｙｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃｎ ｌ ） ｏｔｌ ｆ ｒ ＭｉｅＤ ｓ ｔ ， ｈ ｎ ｏ ｇＵ ｉ ｒ ｔ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ａｅ ｖ ｉ Ｓ ｅ ｙ ｇ
关于煤矿近距离煤层群上行开采可行性的浅谈
建材发展导向2018年第17期541 上行开采判定方法的不足与规则1.1 方法与不足比值判别法。
这个方法是确定煤层的开采高度后，用它除以煤层之间的层间距，根据得到的数值，分析开采是否具有可行性。
且该方法经过实践，会用采动影响系数给出最后的判断。
这个方法虽然便于操作，但也有明显的不足，即分析中未针对特定的煤层条件，设计内容宽泛，以及煤层的层间距为最小值，最大值、解放层的范围不明确。
“三带”判别法：该方法主要适用的工作面是长臂垮落的工作面，以及采集深度与高度是25∶1时，在整个工作面划分出影响区、弯曲带等。
用这个方法判断的目的是，保证上部每层的连续，而若想使用这个方法，需要满足的要求是，冒落带内的岩层是破碎的，岩层不连续，开采中各结构无法保持完整。
它操作中的不足是，冒落带宽度的计算盲目，未贴近煤层的基本情况。
围岩平衡分析法：它的使用，是为保证上层媒体的连续，而根据该方法现有的思路，认为下部煤层靠近关键的岩层，这部分岩层被称作是关键层，满足这个条件后，可以用上行开采的方式开采，但其仍会受到限制。
我国很多煤层开采中，都呈现出了大采高的特征，且大部分采高都在下部煤层内，增加了下部煤层的覆盖面，上部媒体的连续很难保证。
数据统计分析法：这是根据矿区内的综合数据，运用方程计算，求出煤层之间的层间距。
它的不足是，计算机中会借鉴过多的经验，缺少针对性，增加了操作的局限性。
1.2 规则其规则是上行开采判定准则，这个准则的制定，是以保证上部每层的安全开采为前提，减小下部煤层开采对其的影响，保证媒体的连续。
2 可行性分析文章对开采可行性的分析，是以某煤矿为例，结合计算，分辨操作的可行性。
2.1 煤矿基本情况该煤矿共有三层矿层，由上至下的顺序是5-1、5-2、8，在最上的煤层内，存在次要可开采层，它的厚度在0.25到3米之间，为中厚，它的顶板与底板有同有三种岩石类型，包括泥岩、砂质岩、砂岩。
第一层与第二层之间的间距在0.55到7.6米之间，第一层与第三层之间的间距是29.7到62.7米之间。
煤层气数值模拟技术进展
该案例通过建立煤层气生产模型，利用数值模拟技术预测了煤层气的产量。通过模拟，发现不同开采 条件和工艺对煤层气产量有显著影响。根据预测结果，制定了相应的生产计划和决策，为提高煤层气 产量和经济效益提供了重要支持。
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03 煤层气数值模拟技术的应 用
煤层气的储层描述
储层参数确定
通过数值模拟技术，可以确定煤层气 的储层参数，如孔隙度、渗透率、含 气量等，为后续的开采方案设计提供 基础数据。
储层非均质性分析
煤层气的储层存在非均质性，数值模 拟技术可以对这种非均质性进行分析 ，了解其对煤层气开采的影响。
煤层气的开采方案设计
井网优化
通过数值模拟技术，可以对煤层气的开采井网进行优化设计，确定最优的井位、 井间距和井深等参数。
排水采气方案设计
数值模拟技术可以模拟不同排水采气方案的效果，为实际开采提供参考。
煤层气的生产动态预测
生产动态预测
通过数值模拟技术，可以对煤层气的 生产动态进行预测，了解不同开采阶 段的生产情况。
优化开采策略
型。
煤层气吸附模型
基于物理化学原理，建立煤层 气在煤颗粒表面的吸附模型， 包括Langmuir模型和 Freundlich模型等。
煤层气解吸模型
基于物理化学原理，建立煤层 气从煤颗粒表面解吸的模型， 包括扩散模型和动力模型等。
煤层气扩散模型
基于物理化学原理，建立煤层 气在煤层中的扩散模型，包括 Fick扩散定律和Dufour扩散定
目前，基于高性能计算机和云计算平台的大规模并行计算 技术在煤层气数值模拟中得到了广泛应用，为大规模煤层 气开采提供了强大的计算支持。
05 煤层气数值模拟技术的实 际案例分析
近距离上保护层开采卸压瓦斯运移动态时空演化规律
１．２ 瓦斯 －煤体变形方程
瓦斯 －煤体变形场方程用位移函数表示，见式
（２）。
（κ＋Ｇ）ｕｊ，ｊｉ＋Ｇｕｉ，ｊｊ＋ｆｉ＋（αｐ），ｉ＝０
（２）
式中：Ｇ为煤体切变模量；κ为煤体拉梅常数；
ｆｉ为煤 体 的 质 量 力；ｕ为 煤 体 位 移 函 数，ｉ，ｊ＝１，２， ３，；α为瓦斯压力系数，，０＜α＜１。
ＤｙｎａｍｉｃＳｐａｔｉｏ － ＴｅｍｐｏｒａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＲｅｌｉｅｆ ＧａｓＲｅｌｏｃａｔｉｏｎｉｎＰｒｏｔｅｃｔｅｄＭｉｎｉｎｇ
ＤＩＮＧＪｉａｎ?ｂｉｎｇ
（ＪｉｎｃｈｅｎｇＣｏｏｌＭｉｎｉｎｇＧｒｏｕｐＹａｎｇｃｈｅｎｇＪｉｎｓｈｅｎｇＧｕｌｏｎｇＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｃｈｅｎｇ ０４８１００，Ｃｈｉｎａ）
收稿日期：２０１８?０２?２７ 作者简介：丁建兵（１９８６－），男，山西襄汾人，工程师，从事“一通三防”技术管理工作。
１６
２０１８年 ９月 丁建兵：近距离上保护层开采卸压瓦斯运移动态时空演化规律 第 ２７卷第 ９期
１ 瓦斯 －煤体固气耦合模型
１．１ 瓦斯 －煤体渗流方程
煤岩体中 瓦 斯 的 运 动 遵 守 线 性 渗 透 的 一 般 规
成果应用
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１８．０９．００５
近距离上保护层开采卸压瓦斯 运移动态时空演化规律
总第 ２２９期
丁建兵
（晋煤集团 晋圣固龙煤业有限公司，山西 阳城 ０４８１００）
摘 要：针对某矿保护层工作面戊８ －１９１９０回采过程中本煤层和被保护层的瓦 斯 大量 涌 出，上隅 角 及回 风 流瓦斯治理困难的问题，对近距离上保护层开采卸压瓦斯运移动态时空演化分布规律展开研究，通过瓦斯 －煤体固气耦合模型理论分析及工作面回采相似模拟实验，得出卸压瓦斯储集与采场围岩裂隙演化规律， 为近距离上保护层开采瓦斯防治提供了理论依据。 关键词：近距离；保护层；瓦斯；卸压 中图分类号：ＴＤ７１２；ＴＤ８２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５?２７９８（２０１８）０９?００１６?０４
近距离煤层煤巷掘进卸压增透效果数值模拟
ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｅ ａ ｍ ，ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ １ １ ９ ０ ０ ｇａ ｓ ｐ ｕ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ｐ ｌ ａ ｙ ｓ ａ ｇ ｏ ｏ ｄ ｒ ｏ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ
Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，Ｙｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｏ ａ ｌ＆ Ｊ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｙｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ，Ｈｅ ｎ ａ ｎ ４ ７ ６ ６ ０ ０ ； ３ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｘｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ ２ １ １ １ ６ ）
崔家寨矿近距离煤层上行开采的可行性研究
２
１ ． ６ ０ ． ６ ２ ． ６
１ ． ８
１ ． ５ ０ ． ５ ２ ． ４
后可 以开采 ； 当上部煤层 处于 弯 曲带 时 ， 上部 煤层整 体
移动 的基本结构不 受破坏 ， 可 以开采 。
卜 覆岩 层
细 砂 岩
砂 浈 粘 土岩
０ ＾怛
１ ６ ４ ． ３
５号煤开挖空 间周 围的岩体 向开挖 空间 内移动 ， 顶
力及其 围岩 变形 。 岩层 物理 力学参 数 ， 如表 １ 所示 ， 数值 模拟物理模 型 ， 见图 １ 。
表１ 岩层的物理力学参数 岩层
细 砂 岩
构简单 ， 稳定可采 ， 其顶板较平缓 ， 岩性主要为粉砂岩 、 细 砂岩， 属坚硬顶板。６ 号煤层厚度 ３ ． ５ ～ ４ ｍ， 平均厚度 ３ ． ２
（ 大同鹊 山高家窑煤业有 限责任公 司 ， 山西 摘 大同 ０ ３ ７ １ ０ ０ ）
要： 根 据崔 家寨矿 实际的 开采 条件 ， 运 用理论 分析 及数值模拟试验 ， 研 究崔 家寨矿采 用近 距 离煤层上行 开采技 术
的 可行 性 。
关键词 ： 近 距 离煤 层 ； 上行 开采； 三 带 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ３ ． ８ １ 文献标识码 ： Ａ
第３ ３ 卷 第４ 期 ２ ０１ ３ 年４ 月
山西煤 炭 ＳＨＡＮ ＸＩ ＭＥｌ Ｔ ＡＮ
ＶＯＩ ． ３ ３ ＮＯ． ４ Ａｐｒ ２０１３
分布 、 裂隙分 布 、 位移矢量 、 垂直应 力 、 水平 应力 曲线见 图２ 。图 中位移矢量 图 中的箭头代表 位移 的方 向， 箭 头
密度 ｄ
／（ Ｎ・ ｍ。）
摩擦角 ｌ 厂 粘结力 Ｃ 抗拉强度 ｔ
近距离煤层开采围岩破坏规律分析
近距离煤层开采围岩破坏规律分析随着我国经济的不断发展，煤炭作为我国主要的能源资源一直扮演着非常重要的角色。
煤炭的开采对于促进工业生产和经济发展有着极为重要的意义。
而近距离煤层开采作为煤炭开采的一种重要方式，具有矿床资源丰富、成本低廉、开采效率高等特点，因此在我国煤炭开采中占有重要的地位。
近距离煤层开采过程中，围岩破坏一直是一个亟待解决的问题。
由于煤矿地质条件复杂，采煤工作面附近的围岩在采煤过程中会出现不同程度的破坏。
围岩破坏不仅对煤矿开采工作的安全性和效率造成影响，同时也对周边环境和生态系统造成一定的影响。
对于近距离煤层开采围岩破坏规律的分析和研究显得尤为重要。
近距离煤层开采围岩破坏主要表现为岩层断裂、冒顶、顶板沉陷等现象，这些问题严重影响着采煤工作面的安全性和生产效率。
对围岩破坏的规律进行分析和研究，有助于采取相应的技术措施和工程手段，有效地减少煤矿开采过程中围岩破坏所带来的安全隐患，保障煤矿开采工作的安全稳定进行。
围岩破坏的规律受到多种因素的影响，主要包括地质条件、采煤工艺、开采参数等多个方面。
地质条件是最为重要的因素之一。
不同地区的煤矿地质条件存在着巨大的差异，地质构造、矿层厚度、围岩性质等因素都会直接影响围岩破坏的程度和方式。
采煤工艺也是围岩破坏的关键因素。
不同的采煤工艺会对围岩产生不同的影响，影响围岩破坏规律的形成和发展。
开采参数的选择和调整也对围岩破坏起着重要作用。
合理选择和调整开采参数，可以有效地减少围岩破坏的程度，降低煤矿开采过程中的安全隐患。
围岩破坏的规律分析需要综合考虑以上各种因素的影响。
具体来说，可以从以下几个方面进行分析。
对围岩破坏过程中的力学原理和机制进行研究。
围岩破坏是一个复杂的力学过程，了解围岩破坏的力学原理和机制是进行规律分析的基础。
力学原理和机制的研究可以为围岩破坏规律的分析提供理论基础和指导。
对煤矿地质条件进行深入的调查和分析。
地质条件是影响围岩破坏的重要因素，了解煤矿地质条件可以为围岩破坏规律的分析提供基础数据和依据。
UDEC模拟再现开采进程中裂隙的发育规律
- 89 -工 程 技 术０ 引言煤层开采以后形成采空区，由于煤层的开采，上覆岩岩层松动会形成很多裂隙，如果地下水或地表水顺着裂隙进入采空区，会严重威胁矿井工人的安全，因此对裂隙发育规律的研究具有十分重要的意义。
国内外很多学者对上覆岩裂隙的发育规律进行了研究[1]，虽取得了一定的成果。
据现有资料查证，前人采用材料相似模拟、钻孔法探测、经验类比、经验统计等方法对浅部煤层进行研究，可以得出上覆岩的发育规律[2-4]。
但对上覆岩岩层岩性、前期存在的裂隙构造产生的继发性问题考虑较少，需要进一步分析研究。
目前，尤其是对水库下、中厚煤层大采高开采的裂隙发育规律研究更少。
该文考虑了基于岩层岩性、原生裂隙等前提条件，利用UDEC 数值模拟法对水库下、中厚煤层进行裂隙演变发育进行研究，为类似地质条件下的煤层开采提供理论指导，并防治水灾的发生。
１ Ｎ１Ｓ１综采工作面概况研究区N1S1工作面位于3台子水库下，水深15 m 左右，上覆岩主要包括砂岩、泥岩、油页岩等多种岩层，工作面采用综采的开采方法，煤层厚度为15 m，开采深度为430 m，工作面长度为280 m，采放高度为15 m。
其上覆岩原生裂隙有4条，具体信息见表1。
表1 N1S1工作面原生裂隙参数坐标X １（ｍ）Y ２（ｍ）X ２（ｍ）Y ２（ｍ）裂隙１２３０１０３２５５３２５裂隙２３０５ １０３３３０９０裂隙３３００２４０３３０４２０裂隙４３２０２１０３８５３３０２ 采煤工作面的数学建模模型设计：研究开采进程中上覆岩裂隙发育规律，首先要确定研究区范围，即模型大小。
模型尺寸越大，在开采的进程中对边界的影响就会越小，但是在建模的过程中，一个模型过大会严重降低计算机设备运行的速度，严重时会导致卡进、死机的情况，难以较好地完成模拟计算。
因此在确定模型范围时，遵循“对所要研究的问题的结果不会产生显著的影响”的设计计算原则。
经过筛选多次模拟最终确定模型的长度为600 m，高度为500 m。
煤层群上行式开采技术
（4）因下行开采顺序与采区布署和 生产能力之间产生矛盾，而丢弃了上 部非主要煤层的部分储量。
（5）解放前，帝国主义对我国煤炭 资源进行掠夺式开采，使上部非主采 煤层大量丢弃。
对于上述丢弃的煤炭资源，只 需增加少量巷道工程量，就可以回 收，特别是对于一些储量不足的老 矿区或矿井，利用已有井巷和设备 开采这些遗弃的煤炭资源，对于延 长矿区和矿井寿命，具有重要的现 实意义。
，其高度随之降低； 重复采动减弱破坏程度： 厚煤层第一分层以后的分层开采 时，裂隙带高度上升的幅度和初次采 动减小。
(3) 弯曲带破坏特征 裂隙带上界至地表的岩层称为弯曲带，曾称弯曲下沉带或整体移带。 其特点： 垂直弯曲、水平受压、隔水性增强 岩层在自上而下沿层面法向弯曲，在水平处于双向受压，当岩性较软 时，隔水性能增强。 岩层完整不存在破坏 岩层移动连续有规律，保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离 层裂隙。 地表形成下沉盆地 盆地边缘要出现 长裂隙，其深度3-5m， 一般小于10m。裂隙 宽度向下渐窄，至一 定深度后闭合消失。
是影响上行开采顺序的主要技术因素，若下位 煤层采厚较大，且上下煤层的间距不是很大， 下位煤层先采后，一般都会对上煤层产生影响 和破坏，严重时，上煤层不能开采。
因此，煤层间或煤层群间能否采用上行顺 序开采的各种判别方法都是围绕层间距和采厚 进行的。
4.1 .比值判别法
上下煤层层间距与下煤层厚度的比值K计算如图6-7：
4.2.4.覆岩破坏范围及最大高度
(1) 影响覆岩范围最大高度的主要因素 1)岩性软硬程度
覆岩直接顶和基本顶都比较坚硬的条件下，下沉量小，使垮落过 程充分发展，覆岩破坏高度大。而软弱岩层顶板松软破碎，随采随落， 采空区易充满，覆岩下沉量大，覆岩破坏变化小。为了便于进行覆岩 破坏最大高度的计算，按覆岩单向抗压强度划分为4类。
近距离煤层上行开采技术的研究
煤层厚 ３ ￣４２ ． ． ４ ｍ，煤层间距 ４３ ￣２ ．７ ．２ ２ ｍ，平均 １ ． ２ ４７ ｍ。 己 １００ 工作面走 向长 ８ ５ １ｍ，倾斜 长 １ ５ １３ ４ ￣９ ０ ３ ～ １９ ５ ｍ，可采储量为 ０ ４ 。该工作面南部为 己 ｌ １ １ ． Ｍｔ ２ ５ ０ ０采 —１
头处多～个过渡段 ，上、下机头处采用 ４ ｍ 花边工字钢对 ． ５ 棚迈步支护，保证机头替棚 两边 都有柱子支撑 ，将大梁抬住
替 棚 靠 上 帮 梁 头 迈 步 前 移 ，迈 步 距 为 １ ｍ， 过 机 头 时 要 保 ． ２
［】盖 增雪 ． 行 开采 与 下行 开采 混合 应 用技 术 的研 究 与实 践 ［． 炭 工 ２ 上 Ｊ煤 】
空 区 ，北 部 为 己 １０ ０采 空 区 ，东部 为三 矿 、四矿 井 田边 １５
行开采 ；当上下煤层间距小于或等于下煤层裂 隙带高度时， 上煤层整体性只发生中等程度的破坏 ， 采取一定 的安全措施 后 ，可正常进行上行开采；当上下煤层 的层 间距大于下煤层
的裂 隙带高度时 ， 上煤层只发生整体移动 ， 体性 不受破坏 ， 整
●＿＿＿＿＿＿＿＿＿一
（） ２ 裂隙带高度 ／１ ０ Ｅ ＋ ， ∑ ２ ｍ代入公 － ／ Ｆ１ ４ Ｍ ５ 将 Ｍ＝ ． ８
式得： ｉ ０ ２ ５２ ． Ｈ ＝ ． ＝ １ ｍ。 ｌ ４ ８＋ ７
从上述的计算结果可以看出，在 己 采取一定 的措施后 ，可 以进行开采 。
２ ２ 围岩 平 衡 法 ．
３ １ 两 巷 支护 管理 ．
机 、风两巷在施工过程中，需充分考虑采动压力和采煤
近距离煤层开采围岩破坏规律分析
近距离煤层开采围岩破坏规律分析随着能源需求的不断增加，煤层开采已成为社会的必需，而近距离煤层开采具有效率高，成本低等优势。
但是，由于近距离煤层开采过程中，煤层围岩不断受到破坏，如何合理掌握煤层围岩的破坏规律，对于确保煤层采矿的安全和高效具有重要意义。
近距离煤层开采主要采用硬岩隧道掘进等工法，其原理是对煤层进行切割，通过对煤层切割压实的地层进行力学控制，实现对煤层的开采。
然而，这种开采方法在其过程中会受到许多自然因素的影响，如地质构造、地下水、浅埋层控制等，这些因素会导致围岩出现不同程度的形变、破裂和塌落。
首先，煤层切割过程中对煤层周围地层施加的直接力和封闭应力会导致围岩形变和破坏。
在煤层开采过程中，围岩的应力状态是复杂多变的，通常是三向应力，而煤层的物理力学性质又是不均匀的，这导致了围岩的应力状态会表现出明显的非线性特征。
因此，煤层围岩在遭受开采压力后，会出现压缩、弯曲、拉伸等形变现象，进而加剧围岩的破坏。
其次，煤层开采过程中，地下水位的变化也会对围岩产生一定的影响。
在开采过程中，煤层中的地下水流动和分布变化，由于煤层非均匀性，导致地下水压力产生了明显的梯度和差异，进而对围岩产生一定程度的破坏。
具体表现为围岩的开裂、表面破碎、塌落等。
最后，低地应力控制下的破坏是围岩破坏规律的重要表现形式之一。
在近距离煤层开采中，地层深度浅，应力状态为低地应力，且围岩物性相对较弱，因此在受到开采压力的作用下，往往会表现出裂纹扩展、破坏扩散、塌方崩塌等低地应力控制下的破坏特性。
综上所述，近距离煤层开采过程中，所采用的开采技术对煤层周围地层产生了明显的力学和水文动力学效应，导致围岩出现多种形式的破坏，并且这些破坏特征还会相互影响。
因此，对围岩破坏规律的全面分析，将有助于工程师们制定合理的围岩支护方案，从而确保煤层开采的安全和高效。