采场断层防水煤柱合理宽度研究

根据影响采场断层防水煤柱宽度的因素,指出采场断层防水煤柱宽度应包括矿压影响区煤柱宽度和断层影响区煤柱宽度,并采用弹塑性极限平衡理论、流体力学和土力学理论,从力学角度分别严格推导了各影响区宽度的计算公式,提出了采场断层防水煤柱合理宽度的计算方法,为以后矿井的防水工作提供理论指导。     

煤柱屈服区宽度计算及其影响因素分析

应用库仑准则导出了煤柱屈服区宽度的计算公式，着重分析了煤柱高度、煤柱极限强度等５个因素对煤柱屈服区宽度的影响规律。认为煤柱的极限应力与采深无关，主要取决于煤体自身的极限强度。明确了煤层与顶底板接触面的粘聚应力σｃ和摩擦角φ的含义与取值规则，可直接供煤矿生产设计应用。     

固体充填条带开采采宽与留宽优化设计

针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明：当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。     

条带法开采中条带尺寸的研究

本文用连续介质力学的理论,探讨了条带法开采的合理条带尺寸。根据条带法开采的特点,从力学模型中导出了条带煤柱的垂直采动应力和塑性区宽度的表达式及煤柱宽度和开采宽度的理论计算公式。本文导出的煤柱采动应力及塑性区宽度的表达式,对煤矿中的其他煤柱计算也具有一定的实用价值。     

条带式Wongawilli开采煤柱系统突变失稳机理及工程稳定性研究

对于条带式Wongawilli新型减沉开采技术,煤柱失稳直接导致地表沉陷,影响建(构)筑物的安全,采用突变理论和损伤本构方程,建立了采硐间狭窄煤柱和条带煤柱失稳的尖点突变模型。计算分析了条带式Wongawilli开采煤柱系统工程稳定性及突变影响参数,得出了窄煤柱与条带煤柱的突跳压缩量计算公式,通过工程实例计算与数值模拟验证了结果的合理性。研究结果表明:采硐狭窄煤柱满足突变失稳的必要条件,其所受载荷、屈服刚度和峰值载荷压缩量决定着突变的发生;当采高在2~6 m变化时,采留宽度比需控制在0.16~0.75,才可保证系统不产生突变失稳。条带煤柱保持稳定则要求其核区率大于17%,在弹塑性区宽度比小于0.21的情况下,条带煤柱可能发生突变失稳。     

深部厚煤层条带开采煤柱的稳定性

通过对三向应力状态下的煤柱极限强度计算公式分析得出：我国目前普遍应用的A.H.威尔逊计算理论公式存在因简化带来的问题,并且随着采深的增大,问题表现的越明显.理论分析表明,煤柱塑性区宽度不仅与采深、采厚有关,而且也同采出率有关.结合古城煤矿的实际情况,利用FLAC^3D模拟得出了不同开采条件下煤柱塑性区宽度,通过二元线性回归分析,得出了煤柱塑性区宽度与采深、采厚及采出率的计算公式.最后给出了在深部厚煤层条带开采情况下煤柱极限载荷的计算公式.     

条带煤柱强度弹塑性理论公式的修正

条带开采是目前解决“三下”压煤的较为切合中国煤矿企业实际的方法之一,条带开采成败的关键是条带煤柱的长期稳定性。首先对煤矿地质条件进行分类,采用连续介质力学理论,探讨条带开采的合理条带煤柱尺寸。以弹塑性力学为基础,结合应力平衡微分方程和库仑准则推导出保留条带煤柱的应力极限平衡区宽度,利用弹性理论的复变函数模型推导出条带煤柱屈服区的宽度,进而推导出不同的理论公式,理论公式经实践证明能满足工程需要。     

全采区与条采区隔离煤柱留设宽度研究

根据威尔逊(Wilson)煤柱载荷理论,分析了两侧采空区在不同宽度情况下煤柱所承受载荷的计算公式,并根据相同的推导原理,得出了全采区与条采区隔离煤柱所承受载荷的计算公式.根据煤柱安全系数的可靠取值,推导出全采区与条采区隔离煤柱最小留设宽度的计算公式,并通过实例分析,得出在进行条带开采设计时,要根据隔离煤柱留设宽度的计算公式进行单独设计,以保证隔离煤柱的稳定性.     

A.H.威尔逊煤柱设计公式探讨及改进

通过对三向应力状态下的煤柱极限强度影响因素分析得出：我国目前普遍应用的A．H．威尔逊计算理论存在因简化带来的问题,给出了不受地质采矿条件约束的计算公式,从而弥补了A．H．威尔逊煤柱设计理论应用的局限性,实验得出：宽厚条带煤柱屈服区宽度达到煤柱宽度的22．5％－27．5％,最大侧向力系数λ=0．4－0．8。     

一种基于弹性理论的大采高区段煤柱合理尺寸计算方法

不同工况下区段煤柱两侧支承压力分布及岩体变形存在显著差异，考虑煤柱两侧不同支承压力对煤柱整体稳定性的影响，基于大采高区段煤柱的弹性力学计算模型，分析了支承压力下煤柱任一单元岩体的应力应变分量。通过建立大采高煤柱弹塑性界面上岩体的柱条模型，确定在0.65倍煤柱高度处单元岩体将首先发生水平拉伸破坏，利用虎克定律提出了该单元岩体极限拉应变与煤柱极限平衡区宽度的关系式。依据煤柱破裂区岩体的受力特征，运用摩尔库伦准则推导了煤柱破裂区宽度的计算公式。结果表明：(1)煤柱极限平衡区宽度与岩体极限拉应变和弹性模量反相关，与煤柱埋深和煤柱高度正相关；(2)煤柱高度及其与顶底板的界面摩擦角是影响破裂区宽度的关键性因素；(3)煤柱两侧不同工况下，煤柱岩体极限拉应变与其所受侧压呈正变关系，区段煤柱采空区侧所受侧压较巷道侧偏大，采空区侧岩体的极限拉应变也相应较大，表现为采空侧极限平衡区宽度较巷道侧偏小。最后，将上述理论公式应用于陕北某矿30109工作面大采高区段煤柱极限平衡区和破裂区宽度的分析计算，给出了该工作面两侧区段煤柱的合理宽度及其支护方案。工程应用表明，30109工作面区段巷道围岩变形控制效果良好，满足...     

断层影响下防水煤柱留设合理宽度研究

为了确定回采过断层时防水煤柱的宽度,从矿压作用、构造作用以及水力劈裂作用角度,分别推导出工作面采动对岩层的破坏深度公式。从煤壁突水以及底板突水2种突水通道分析断层影响下防水煤柱的留设宽度,最后推导出采场断层防水煤柱留设的计算公式,并通过算例验证其准确性。     

条带开采区与全采区隔离煤柱稳定性研究

根据Wilson煤柱载荷理论,推导出了条采区与全采区隔离煤柱所承受实际载荷的计算公式.根据煤柱稳定性评价原则,通过实例分析,得出在进行条带开采设计时,不仅要进行留设条带煤柱的稳定性校核,还要对条采区与全采区隔离煤柱进行稳定性评价,不能错误地把条带煤柱宽度作为隔离煤柱宽度进行设计,以保证隔离煤柱的长期稳定性.     

基于统一强度理论的条带煤柱设计

现有条带煤柱设计方法偏于保守,急需更合理有效的条带煤柱设计方法,以提高条带开采的煤炭采出率。基于统一强度理论,建立了合理考虑中间主应力影响的条带煤柱极限强度公式,进而将其应用于条带煤柱屈服宽度和留设宽度的解析计算,并与Wilson公式以及广义SMP准则的拓展结果进行比较,得出中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明：本文所得统一计算式是一系列有序解的集合,具有广泛的理论意义;中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计影响显著,应充分考虑中间主应力效应和煤层强度参数变化;Wilson公式结果过于保守,广义SMP准则结果是本文统一强度理论结果的一个线性逼近。     

浅埋煤层开采水库周边保护煤柱合理留设研究

针对神南矿区张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层大规模开采现状,在考虑保护煤柱稳定性影响因素的基础上,将保护煤柱从防隔水功能上沿宽度方向划分为矿压影响区和有效隔水区,分别对矿压影响区宽度和有效隔水区宽度进行了理论分析,推导出相应的计算公式。计算得出张家峁煤矿常家沟水库周边5-2煤层开采保护煤柱合理宽度为77m。     

条带开采中煤柱稳定性分析

系统地分析了条带开采中煤柱稳定性问题。通过多个实例计算的对比分析，建议采用Ｗｉｌｓｏｎ强度公式进行一般地质采矿条件下条带煤柱强度的计算。从煤柱强度分析出发，导出了任意方向弱面的剪力强度安全系数计算式；建立了顶底板通过摩擦作用施加给煤柱的儿拉压应力引起的煤柱屈服区宽度变化的简化计算式；从３向受力状态角度分析了侧限力对增加煤柱强度的机理问题；还强调了煤柱载荷与采出率之间的非线性关系和条带开采设计中应注     

旺格维利开采的等效条带开采宽度数值模拟研究

通过数值模拟方法分析了旺格维利开采后覆岩、煤柱应力状态和关键层沉降情况随着旺采回采支巷两侧采出率、采硐垂深的变化而变化的规律;根据旺采煤柱的塑性区范围圈定对应条带开采宽度范围,进一步通过关键层的沉降曲线,采用夹逼方法得到与旺采最为接近的等效条带开采宽度;对比分析旺采与等效条带开采的模型应力分布特征,结果表明旺格维利开采可以等效为条带开采,条带开采宽度主要受旺采的回采支巷宽度、回采支巷两侧采硐采出率和采硐垂深影响,最终确定了旺采的等效条带开采宽度的计算公式。     

大采高工作面小煤柱合理宽度研究

为了确定厚煤层大采高工作面留小煤柱的合理宽度,采用数值计算和理论分析相结合的方法,对不同宽度煤柱进行了对比分析,得出了随煤柱宽度变化的煤柱应力和破坏演化规律,揭示了小煤柱的屈服让压特征,建立了小煤柱-顶板关键块结构模型,确定了小煤柱宽度的计算公式。     

条带煤柱稳定性及支护设计研究

条带煤柱稳定性决定着巷道的维护状况,通过对条带两帮煤体受力特点的分析研究,分析了各相关因素对煤体破裂区和塑性区宽度的影响.破裂区宽度及其演化发展是影响煤柱稳定的主要因素,强化煤柱破裂区的强度,阻止塑性区向破裂区的演化,是提高煤柱稳定性的重要途径.针对煤柱的特定赋存条件和影响煤柱稳定的众多因素,有针对性的展开支护设计,合理确定煤柱宽度,有利于提高煤炭资源回收率.     

条带矿柱破裂区宽度影响因素敏感性正交方差分析

为研究矿柱破裂区宽度影响因素的敏感性,以上横山矿床V3矿体为研究对象,基于正交试验原理,选取采深、采厚、条带采宽、矿体力学参数以及矿体倾角等为主控因素,设计21个不同的模拟试验方案,根据相应的模拟试验方案建立矿床数值模型并对矿床进行模拟开采;运用FALC3D自带的fish语言编写莫尔库仑屈服接近度(YAIm-c)函数来模拟计算矿柱的破裂区宽度;对破裂区宽度模拟结果进行正交方差分析得到:采深对破裂区宽度的影响显著,条带采宽、采厚对破裂区宽度影响不显著;矿体抗拉强度对破裂区宽度的影响显著,抗拉强度、黏聚力、内摩擦角对破裂区宽度的敏感性主次顺序为抗拉强度内摩擦角黏聚力。研究结果表明:采深越大,矿柱破裂区宽度越大;矿柱破裂区宽度与抗拉强度呈反相关。研究结果对估算矿柱破裂区宽度及安全评价矿柱稳定性具有重要的工程意义。     

极限平衡法确定沿空掘巷合理煤柱宽度

为了确定沿空掘巷的合理煤柱宽度,在已有的极限平衡理论基础上,考虑煤岩体的残余内聚力和采掘影响等因素进行修正,推导出了煤柱中非弹性区的计算公式,为确定合理煤柱宽度提供了理论依据,为类似条件下的工程应用提供参考。