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近距离煤层煤柱和采空区下的综采工作面压力变化规律研究。

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简介:
为了深入探究近距离煤层上部区段煤柱以及采空区对下煤层综采工作面开采过程产生的具体影响,本文采用FLAC3D数值模拟技术,并结合实际工程经验,系统研究了三交河煤矿2-2-601综采工作面在存在上覆已采煤层留存煤柱和采空区的情况下进行下开采时,所受到的应力分布特征。通过对这一研究,揭示了综采工作面在这些特定地质条件下矿压的展现形式呈现出不同规律。具体而言,结果显示:在煤柱下方部署的液压支架所承受的最大工作阻力显著高于位于采空区下的支架载荷;此外,在周期性的来压过程中,煤柱下方液压支架的循环末阻力比采空区下方增加了332.1 k N,并且平均来压步距增加了1.07米,与此同时,动载系数也出现了明显的下降趋势——减少了8%。更为重要的是,研究表明煤柱两侧边界下方所受的载荷明显高于其中部下方所承受的载荷。这种载荷分布最终在煤柱中心线处达到了峰值,而从中心线向外延伸10米范围内(包括正下方及边缘两侧),则构成了显著的影响区域。

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  • 特征
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    本研究聚焦于近距离煤层环境下,煤柱及采空区对综采工作面压力分布的影响,分析其矿压特征规律。 为了研究上部煤层留设的煤柱与采空区对下部综采工作面开采的影响,采用FLAC3D数值模拟结合工程实践的方法,分析了三交河煤矿2-2-601综采工作面在上方已开采区域下方进行开采时的应力分布规律。研究结果表明:综采工作面在煤柱与采空区下的矿压显现存在不同特点:煤柱下液压支架的最大工作阻力高于采空区下的载荷;周期来压期间,煤柱下方液压支架循环末期的压力比采空区下方增加了332.1 kN,平均来压步距增加至1.07米,并且动载系数降低了8%;此外,在煤柱两侧边界下部的负载高于中部区域的负载,并在中心线位置形成峰值。研究还发现,煤柱正下方及其边缘两侧各约10米范围内是受影响的主要区域。
  • 大倾角数值模拟
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    本研究通过数值模拟方法探讨了大倾角煤层开采过程中的矿山压力变化规律,为煤矿安全生产提供理论依据和技术支持。 在煤炭资源开采过程中,大倾角煤层的开采一直是一个难点和挑战。这类煤层通常具有超过45度的倾斜角度,在开采期间容易出现设备稳定性降低、矿压控制复杂等问题,并且增加了安全事故的风险。为了探究这种环境下矿压的变化规律,研究人员使用FLAC3D数值模拟软件建立分析模型,深入研究了顶板垮落现象和围岩应力分布特征。 FLAC3D作为地质力学领域广泛使用的工具之一,能够有效模拟地壳中的应力分布与变形情况。科研人员利用该软件的这一特性来观察煤层在开采过程中顶板岩石如何因自重作用而发生垮塌,并进一步分析其对下方围岩产生的影响。这样的数值模拟对于理解矿压规律至关重要,有助于研究人员掌握不同条件下围岩的应力和变形特点。 研究特别关注了工作面倾向方向以及工作面长度这两个因素对围岩应力分布的影响。前者指煤层开采角度与水平面之间的夹角,直接决定了压力模式及岩层运动方式;后者则涉及采掘范围大小及其可能产生的应力集中点和变形模式的变化情况。科研人员通过FLAC3D模型分析了不同条件下的变化规律,并得出了有益的结论。 工作面上下端头是开采过程中围岩应力集中的重要区域,其力学特性对于整个过程具有关键作用。研究结果揭示了大倾角煤层工作面独特的力学行为,为优化采掘方案提供了依据。这项研究成果在实际工程实践中应用广泛,有助于确定合理的开采参数以降低矿压事故的风险。 鉴于中国拥有丰富的大型倾斜角度煤层资源,该研究对确保煤矿安全生产、提高煤炭资源利用率具有重要意义。通过科学的方法理解大倾角煤层开采中的力学行为,可以解决技术难题、提升矿山安全水平,并促进煤炭资源的可持续开发。“大倾角煤层开采矿压规律数值模拟”这项工作以数值模拟为手段揭示了顶板垮塌和围岩应力分布特征对大角度煤层采掘过程的影响,为进一步优化工程决策提供了科学依据。
  • 放开中顶放出三维数值模拟
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    本研究通过三维数值模拟方法探讨综放开采过程中顶煤的放出现象及其规律,为煤炭安全高效开采提供理论依据和技术支持。 在综放开采过程中,支架上方的顶煤会在矿山压力的作用下破碎成散体形式,其力学特性与均质岩体存在较大差异。基于离散元理论开发的三维颗粒流程序(PFC3D)能够真实地模拟出顶煤放出的过程,并建立了相应的数值模型来研究综放开采中顶煤放出的现象。通过不同的参数设置,如不同比例的采放比、放煤步距以及放出体形态等条件进行了详细的仿真分析。 初步的研究结果表明,在初始阶段进行放煤时,顶煤颗粒会形成一个相对稳定的运动速度场,并且在支架下方产生二次松散区域;而随着放煤过程的发展,形成的顶煤释放体逐渐呈现出被支架限制的类偏转椭球形状。同时观察到的是:该放出体轴向倾斜角度随时间增加表现为指数衰减趋势,而出露高度则表现出幂函数增长特性。 此外,在模拟中发现当顶煤从其固有结构(即煤岩分界面)切割出时会形成一个漏斗状的三维曲面,并且此表面中心线偏向采空区一侧。最后值得注意的是不同比例下的放煤步距和采放比对于工作面上顶煤的实际开采率具有显著影响,具体表现为随着推进距离增加而逐渐趋于稳定的一种趋势效应。
  • 机震源对随地震影响模拟
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    本研究通过数值模拟方法,探讨了综采工作面中采煤机产生的振动源对随采地震活动性的影响,为煤矿安全生产提供理论依据。 为了分析采煤机作为震源接收到的随采地震数据中的波场特征,我们从正演模拟的角度出发,将采煤机截割方式及滚筒受力情况转化为震源力函数形式,并根据不同时间和位置的荷载分布对波动方程进行加载。利用高阶交错网格有限差分法求解波动方程后得到正演单炮数据。数值模拟显示,在由采煤机激发的波场中,横波能量占主导地位而纵波能量较小;在高频数据中,y方向上存在明显的槽波现象,其极化特征表明该槽波为Love型槽波。最终通过对比模拟数据与实际采集到的y分量数据发现二者在波场成分及分布方面具有较高相似性。
  • 三次
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    《三次下井》是一部聚焦煤矿工人日常工作的纪录片,通过记录主人公三次深入矿井的经历,详细展示了采煤作业的安全规程和实际操作过程。 《三下采煤规程》是由国家煤炭工业局于2000年编写的。
  • “三机”协同控制策略探讨
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    本文深入探讨了在煤矿综采工作面中,“三机”(即采煤机、刮板输送机和液压支架)之间的协调控制策略的重要性及其具体实施方法,旨在提高煤炭开采的安全性和效率。通过分析现有技术的局限性,并结合最新的智能控制系统理论,提出了优化“三机”协同工作的建议,以期为煤矿行业的机械化与自动化水平提升提供参考方案。 随着技术的进步,煤矿对综采工作面的开采效率要求越来越高,自动化工作面随之快速发展。在研究实现自动化综采工作面的过程中,遇到了许多问题。其中,“三机”联动控制是关键之一。“三机”指的是双滚筒采煤机、液压支架和刮板输送机,在“三机”联动控制过程中需要对它们的协同操作进行详细的研究与规划。
  • 基于FLAC3D地表移动过程模拟
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    本研究采用FLAC3D软件对煤层开采引起的地表移动进行数值模拟,分析不同开采条件下地表变形特征及规律,为矿区地质灾害防治提供科学依据。 为了减少在实地布置大量测点以观测煤层开采导致的地表移动全过程,采用FLAC3D软件模拟分析了地下煤层开采引发地表移动的过程。研究表明,在沿煤层走向方向每开挖2米长度的情况下,通过计算50步可以实现长壁式煤层的开采。对某一具体煤层进行了模拟开采,并在模型上表面沿着采掘中心点的走向和倾向剖面线上布置了36个下沉量及位移速度监测点。研究结果表明,在主断面上的最大下沉量为94毫米,各监测点处的下沉量与计算步数之间的关系曲线符合改进后的地表移动Knothe时间函数曲线。
  • 矿井矿山三维成像软件
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    《煤矿井下工作面矿山压力三维成像软件》是一款专为煤矿行业设计的专业软件,能够实时模拟和分析矿井内工作面的压力分布情况,并以三维图像的形式直观展现,有助于提高煤矿安全生产水平及工作效率。 基于采场矿压理论,并利用Visual C++6.0作为开发平台以及SQL Server2000数据库管理系统进行数据管理,结合Surfer8.0软件的图形分析与处理功能,我们构建了综采面液压支架电液伺服系统的监测数据分析系统。通过该系统对工作面上液压支架的数据进行处理和分析后,可以生成整个综采面动态矿压图像及任意位置的二维相关图表,并计算出包括来压步距、时间加权平均工作阻力以及循环末阻力等关键矿压参数在内的主要数据信息;此外,还能实现工作面对应液压系统的优化控制。
  • 气开模拟系统.zip
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    煤层气开采模拟系统是一款集成了地质分析、钻井技术和气体采集监控等多功能模块的专业软件。它能够帮助研究人员和工程师们预测并优化煤层气的开采过程,提高资源利用率与经济效益的同时确保环境安全。该系统为用户提供了一个全面且直观的操作界面,以支持对各种开采场景的模拟测试,从而更好地应对实际操作中的挑战。 随着科学技术的快速发展,仿真技术已成为教育、培训及研究领域不可或缺的一部分,在石油、天然气以及煤层气开采等行业中的应用尤为突出。通过使用仿真系统进行学习与研究可以显著提升开采效率,降低风险并减少成本。 本段落将详细介绍一款基于Unity3D引擎开发的煤层气开采仿真系统——《煤层气开采仿真系统:基于Unity3D的高级应用》。该系统利用三维视觉效果构建了一个高度逼真的交互式平台,为用户提供深入了解和掌握煤层气开采过程的机会。它不仅是一个教学工具,更是一套集成了多个关键环节的综合模拟软件。 界面设计是用户与仿真系统互动的第一步。基于Unity3D强大的图形渲染能力,《煤层气开采仿真系统》实现了美观且直观的操作面板,使用户能够轻松控制车辆在虚拟地形上自由移动,并进行裂缝延伸、注水和气体产生等操作的观察及调整。 对于地质工程师而言,理解并模拟地层结构的变化是至关重要的。《煤层气开采仿真系统》通过精确的地貌建模与动态的裂隙扩展模拟功能,帮助用户深入分析这些因素对实际作业的影响,并提供决策支持。水压在裂缝中的传播以及其对气体产量和排放影响的研究,则进一步提高了工程师们优化工艺流程的能力。 此外,《煤层气开采仿真系统》还能够展示不同条件下煤层气生成与释放的全过程。通过模拟温度、压力等外部因素的作用,用户可以更好地预测并控制实际操作过程,从而提高资源利用效率。 在技术实现方面,《煤层气开采仿真系统》充分利用了Unity3D引擎的优势,并结合汽车模型和车灯控制脚本的应用实现了更加真实的环境互动体验;同时借助于水插件增强了物理效果的真实感。这些功能为用户提供了一种接近现实世界的虚拟操作感受,大大提升了学习与研究的效果。 《煤层气开采仿真系统》在教育、培训以及科学研究领域具有广泛的应用前景和重要价值。它不仅能够帮助学生更好地掌握专业知识和技术技能,还能助力能源行业提高员工的专业素质及工作效率;同时支持科研人员探索新的技术路径和发展方向。随着仿真技术的不断进步与发展,《煤层气开采仿真系统》将为资源开发领域的技术创新提供有力支撑,并推动整个行业的持续发展和变革。
  • 乌鲁木齐附样全业分析
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    本研究聚焦于乌鲁木齐周边地区的煤炭资源,进行全面的工业分析,旨在评估其能源特性和应用潜力,为煤炭的有效利用提供科学依据。 全工业分析是煤炭科学研究中的一个重要环节,通过专业的测试手段全面评估煤炭的化学性质与物理特性。乌鲁木齐周边地区煤样的全工业分析研究提供了具体的案例参考,在此过程中对四个煤矿的样本进行了详细考察,并得出了以下关键结论: 1. 工业级测试:这一过程采用符合行业标准的方法和设备来测量水分、灰分、挥发份、硫含量及发热量等指标,结果精确可靠,有助于指导煤炭的实际应用。 2. 水分分析:煤样中的含水量对运输存储以及燃烧效率有直接影响。该研究指出所有样本均为低水分燃料,意味着它们具有良好的干燥性,并且有利于工业使用和燃烧性能的提升。 3. 灰分含量评估:灰分为完全烧尽后残留下来的无机物成分,主要由硅、铁、钙等元素构成。高灰分会降低煤炭热值并增加排放污染程度。研究发现六道湾煤矿煤样属于高灰燃料类别,在燃烧过程中会产生大量残渣需要额外处理。 4. 硫含量测定:硫是影响环境质量的重要因素之一,当其在燃煤中释放时会生成二氧化硫等有害物质。研究表明六道湾的样本为高硫燃料,会导致更多的污染排放;而其他低硫煤样则更符合环保要求。 5. 挥发份分析:挥发分是指从煤炭加热过程中逸出的所有可燃气体成分,它与热稳定性和燃烧效率密切相关。其含量是分类和评价不同品质煤炭的重要依据之一。 6. 发热量测定:表示单位质量的燃煤完全燃烧释放出来的能量大小,通常以千焦每千克或兆焦每千克为单位衡量。发热量高低直接关系到煤在工业生产中的价值和用途。 7. 数据处理与解析方法:研究中提及了多项测试数据以及用于计算净热值、硫含量等关键参数的公式(例如Qad,net,p、St,ad及Had),这些是进行深入分析的基础工具,帮助研究人员更全面地掌握煤炭特性并做出科学评估。 8. 应用前景与价值:研究成果不仅支持了煤炭销售和使用的决策制定过程,还为实现可持续发展提供了理论依据。如提高燃烧效率减少污染排放等措施能够显著改善环境状况,并且对能源工程、环境保护等相关行业有着重要的参考意义。 通过对乌鲁木齐周边煤矿样本进行全工业分析后获得的数据表明各个矿场煤样的具体特点,这些信息对于煤炭销售市场预测以及优化利用方案具有重要价值,同时也为从事相关领域的技术专家提供了宝贵的参考资料。