泉头煤矿坚硬顶板大采高采场矿压显现规律研究

针对坚硬顶板大采高工作面顶板控制困难的问题,研究了工作面矿压显现规律。通过现场调研、力学分析建立了工作面上方坚硬顶板的"悬臂梁-砌体梁"结构的简化模型。力学分析表明工作面矿压显现主要受悬臂梁的影响,高位砌体梁对回采空间矿压显现影响不大。通过材料力学的计算原理得到晋城泉头煤矿15301工作面初次来压步距为47.76m,周期来压步距为19.43m。通过数值模拟得到工作面初次来压步距约为42.35m,周期来压步距约为17.28m,矿压实测周期来压步距平均16.19m。结果表明:理论计算和数值模拟结果与矿压实测周期来压步距接近,力学模型可以解释该矿顶板破断规律。     

23061工作面矿压分布规律及特征

为研究23061工作面开采过程中的矿压分布规律及特征。采用数值模拟的方法建立了23061工作面走向和倾向的数值模拟模型,分别对走向和倾向开采过程中的矿压显现进行模拟分析。数值模拟结果显示,23061工作面基本顶初次来压步距约30 m,应力峰值为11.58 MPa;周期来压步距为15 m,峰值平均为10.79 MPa;工作面底板垂直应力随工作面推进的变化规律基本上与顶板一致,也有初次来压和周期来压显现;最大拉剪应力出现在最大压应力外侧约10 m处。     

工作面老顶来压步距的数值模拟

为了对老顶来压步距进行预测,以工作面为原型建立数值计算模型,分别模拟不同推进距离对老顶初次来压步距和周期来压步距的影响,得出采动过程中老顶的初次来压步距和周期来压步距。运用数值模拟方法,可以较为全面地揭示采动条件下老顶变形破坏特征及破坏范围,有利于选择和优化设计方案,同时减少试验时间,提高矿井的经济效益与社会效益。     

残留煤柱回收时矿压显现规律研究

以某矿3101复采工作面为研究背景,通过地质资料调查、数值模拟、现场实测方法对房式开采遗留煤柱回收时初次来压步距与周期来压步距进了研究,结果表明,数值模拟和现场实测得出的工作面初次来压步距和周期来压步距相同,分别为24和10 m,验证数值模拟方法可有效用于遗留煤柱回收时的工作面初次来压与周期来压步距计算中,为相似采矿条件下遗留煤柱回收时矿压的安全控制提供一定的理论依据和计算方法。     

倾斜长壁工作面下行开采液压支架工作阻力研究

为确定倾斜长壁工作面下行开采时液压支架额定工作阻力，以3112倾斜长壁综采放顶煤工作面为研究背景，通过工程地质调查、理论分析、数值模拟等研究手段，对工作面老顶等级、初次来压和周期来压步距进行了研究、确定了支架支护强度和额定工作阻力，研究结果表明：运用理论计算与数值模拟得出工作面老顶为Ⅳb级顶板、来压非常强烈，初次来压和周期来压步距分别为48.7 m和18.1 m,与已有矿压数据较一致，支架支护强度为0.6 MPa、额定工作阻力为3 780 kN,理论计算与数值模拟相结合的方法可用于确定倾斜长壁工作面下行开采时液压支架额定工作阻力。     

孤岛工作面顶板破断的薄板模型分析

为了研究孤岛工作面的顶板破断机理,利用理论分析和数值模拟的方法建立了两对边简支两对边固定、三边简支一边固定的顶板薄板力学模型。分析计算得出薄板的极限破断准则和应力分布情况,并通过极限破断准则计算出顶板破断初次来压步距和周期来压步距。通过现场观测顶板断裂的初次来压步距和周期来压步距,其结果与理论分析计算的结果较吻合,可为类似的工作面来压预报提供依据。     

近距离煤层群上行开采覆岩垮落及运移规律研究

为研究近距离煤层群上行开采覆岩垮落及运移规律,以晋城某矿近距离煤层群为研究背景,结合其煤层地质条件建立二维相似模拟试验模型,对煤层群开采过程中覆岩垮落和运移规律进行了监测。试验结果表明:煤层群上行开采过程中,上煤层周期来压步距小于下煤层,且覆岩离层高度更大;上煤层表现为工作面的大小周期来压现象,伴随着大周期来压剧烈和小周期来压不明显,且基本表现为小周期来压时垮落角减小,大周期来压时垮落角增大的规律;上煤层开采后覆岩破碎难以形成结构,其覆岩离层高度增加幅度较小。研究结论可为类似条件上行开采和岩层控制提供参考。     

大采高综采工作面矿压显现规律研究

为研究大采高综采工作面的矿压显现规律,以山西某矿3301大采高综采工作面为研究背景,对该工作面的周期来压步距与初次来压步距进行数值模拟和现场实测,结果表明:运用数值模拟和现场实测得出的该工作面的初次来压步距约为45 m,周期来压步距约为23 m,周期来压步距约为初次来压步距的1/2,数值模拟计算结果与现场实测结果一致,数值模拟计算方法可有效应用于大采高综采工作面周期来压步距与初次来压步距的计算中。     

坚硬顶板条件下综采工作面来压步距的确定

采用数值模拟和物理模拟的手段,分析了莒山煤矿坚硬顶板综采工作面来压步距。研究表明,数值计算结果和物理模拟结果相一致,并得出该工作面老顶初次来压步距为66.4 m,周期来压步距为31.2 m,垮落角度为63°,且周期来压步距约为初次来压步距的一半,其结果和现场观测较吻合,并给出了顶板放顶预爆长度。研究结果为该工作面的正常生产提供了技术指导。     

首采工作面矿压显现模拟试验研究

基于相似模拟理论,对黄玉川煤矿4号煤4101首采工作面矿压显现进行了相似模拟研究,确定首采面模拟工作面共推进192 m,经历1次初次来压和8次周期来压的来压步距,同时得出整个来压期间的增载系数为1.32,在初次来压、第6次及第8次周期来压时靠煤壁侧顶板岩层的断裂线延伸至支架上方,造成支架载荷急剧增加现象。试验研究为首采面正式回采后的安全开采提供技术保障。     

厚层复合石灰岩顶板垮落特性试验研究

研究针对晋城矿区特殊的工作面顶板特性，通过岩石力学性质试验获得相应的力学参数，应用数值模拟和相似材料模型试验，对晋城矿区卧庄煤矿150煤厚层复合石灰岩顶板在开采过程中的垮落特性进行了综合研究，得到工作面厚层复合石灰岩顶板的初次来压步距和周期来压步距以及垮落规律．结果表明，两种不同试验模拟手段得到了相近的结果，初次来压步距20m左右，周期来压步距在10～15m之间，并且与实际工作面顶板的垮落形态相吻合．这一研究成果为解决晋城矿区厚层复合石灰岩顶板不易破断，支架承受较大压力等问题提供了理论基础．     

近浅埋煤层开采顶板垮落步距分析

以榆阳煤矿2302工作面的开采实践为工程背景,利用"板"和"梁"两种力学模型对近浅埋煤层开采基本顶初次来压步距进行了分析和计算,结合基本顶实际垮落步距确定出适合近浅埋地质条件下的力学模型,并计算了"板"力学模型在不同边界条件下初次来压步距。为了解决基本顶初次来压步距过大的问题,根据采场处于不同边界条件下初次来压步距的特点,提出了采用深孔预裂爆破和区段煤柱宽度缩小的方法,使采场处于"两边固支两边简支"的受力状态,以减小初次来压步距,保证初采初放期间工作面顶板安全。     

地下水渗流的固液耦合理论及数值方法

该文将渗流力学与弹塑性力学相结合 ,考虑地下水和岩土骨架之间的相互作用 ,建立地下水流固耦合渗流数学模型 ,根据有限元原理得出其计算方法 ,并给出耦合求解方法。这对于真实模拟地下水渗流状况具有重要的意义。     

近浅埋煤层大采高综采工作面覆岩活动规律

综合采用现场观测、理论分析和数值模拟的方法,着重研究昌汉沟煤矿15105近浅埋煤层大采高综采工作面覆岩活动规律,研究表明:15105大采高综采工作面上覆岩层存在2个关键层,2关键层断裂的不同步性及其相互作用使工作面周期来压呈现非均匀性大小周期的特点,并且大周期时动载现象明显、煤壁片帮冒顶等现象较严重,地表有微弱下沉现象。     

综放工作面厚硬顶板破断特征与支架工作阻力确定

针对综放工作面厚硬顶板初次来压步距难以确定的问题,以东周窑煤矿8301工作面为工程背景,建立厚硬基本顶的固支梁模型,运用能量法求得分布于基本顶中的水平应力,进而得到基本顶初次来压步距解析式,采用数值模拟对顶板破断特征和工作面支架工作阻力进行分析,并对不同推进距离下工作面不同位置支架工作阻力进行了现场监测。研究结果表明:相比一般综放工作面,坚硬顶板条件下工作面初次来压步距和支架工作阻力明显增加,顶板破断后对工作面形成冲击较大,矿压显现剧烈;8301工作面初次来压步距为58 m,周期来压步距为15~20 m,动载系数为1.5~1.8;基于能量法求得支架额定工作阻力为13 000 kN,而来压期间支架工作阻力为11 000 kN,是额定工作面阻力的84.6%,能够满足厚硬顶板条件下煤矿安全高效开采的要求。     

基于FLAC3D的综放面矿压显现规律研究

为了确保矿井的安全开采,揭示某矿矿压显现规律,采用FLAC^3D数值模拟软件对工作面走向、倾向力学和位移特征以及工作面初步来压步距、周期来压步距进行了模拟分析。研究得出:在沿走向方向,工作面顶板面形成拱形分布的应力释放区,随着工作面的推进,顶板的覆岩高度和应力拱结构逐渐向上发展;在沿倾向方向,工作面顶底板的位移分布呈现非对称的特征,顶板应力轮廓向工作面倾斜上方偏移;工作面的初次来压步距为40 m,周期来压平均步距为11.8 m,为工作面的支护选择和支护方式提供理论依据,为顶板围岩控制提供了重要参数。     

梯形荷载下的采场顶板岩层运动及支架承载计算研究

在经典实用矿压理论的基础上,通过简化岩梁荷载为梯形荷载,建立了采场支架围岩结构力学模型,重新推导了基本顶初次来压和周期来压的计算公式.利用新公式,结合汝箕沟煤矿32211综采工作面的开采实际状况,计算了基本顶初次来压步距和周期来压步距,并对比了经典实用矿压理论的计算结果及实测数据.研究表明,新公式计算的结果更接近山地开采条件下的实测数据,对煤矿的安全生产起到了指导作用。     

矿井火灾巷道烟气流动场模型

矿井火灾时期，火源巷道内高温烟流运动为三维非定常的流动及传热传质过程。从化学流体力学基本方程组出发，在一定简化，与假设条件下，建立了进行火源巷道烟气流动 计算机模拟研究的场模型，给出了模妥的初始及边界条件，简要介绍了模型的求解方法，并结合工程实例，得出结论。     

损伤力学用于岩石强度的分析

鉴于用常规实验方法得出的岩石强度及应力应变关系的离散性较大，本文应用损伤力学理论，建立了岩石的弹性损伤本构关系，这有助于揭示岩石强度的真实特性，也有助于研究围压和损伤程度对岩石强度的影响规律。     

利用分子力学分析黄药浮选未活化菱锌矿的浮选行为

对菱锌矿—黄药(乙基黄药、丁基黄药、辛基黄药和十二烷基黄药)体系分别进行了浮选试验、FTIR红外检测、分子力学模拟和计算。对于未活化的菱锌矿,丁基黄药、辛基黄药和十二烷基黄药可以使之浮游。FTIR证实菱锌矿表面存在可以使之浮游的3种高级黄药的特征吸收峰,乙基黄药在矿物表面未被检测到。分子力学在原子尺度上模拟和计算了黄药—菱锌矿表面相互作用及作用能,指出结合药剂酯水分离系数后分子力学模拟和计算结果可以较好地解释捕收剂—矿物体系的浮选试验和红外检测结果。