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相似文献
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1.
采场围岩整体结构与砌体梁力学模型   总被引:17,自引:2,他引:15  
本文是近两年深入开展砌体梁理论研究的总结,并提出了把采场围岩作为一个有机有整体,在围岩运动中起骨架作用的结构可视为砌体梁。在围岩整体构思想前提下分析了采场底板破坏与突水,岩层移动与离层,砌体梁结构的受力与关键块体的稳定,砌梁结构的S-R稳定性等矿压。  相似文献   

2.
本文是近两年来深入开展砌体梁理论研究的总结,并提出了把采场围岩作为一个有机的整体,在围岩运动中起骨架作用的结构可视为砌体梁。在围岩整体结构思想前提下分析了采场底板破坏与突水,岩层移动与离层,砌体梁结构的受力与关键块体的稳定,砌体梁结构的S—R稳定性等矿压机理。  相似文献   

3.
“砌体梁”结构的稳定性及其应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
介绍了“砌体梁”结构的“S-R”稳定理论。在此基础上,分析了采场顶板事故形成的原因及预防措施 。  相似文献   

4.
砌体梁的“S—R”稳定及其应用   总被引:19,自引:1,他引:18  
采场上覆岩层能否形成“砌体梁”结构,其核心是“砌体梁”关键块所处的“S-R”稳定条件,本文对此进行了详细的分析,并给出了判定依据,由此进一步建立了考虑直接顶力学特性在内的采场较为完整的力学模型,对支架工作状态也作了更为深入的分析,由此能较为全面地解释采场矿山压力现象。  相似文献   

5.
采场上覆岩层能否形成“砌体梁”结构,其核心是“砌体梁”关键块所处的“S-R”稳定条件,本文对此进行了详细的分析,并给出了判定依据,由此进一步建立了考虑直接顶力学特性在内的采场较为完整的力学模型,对支架工作状态也作了更为深入的分析,由此能较为全面地解释采场矿山压力现象。  相似文献   

6.
大倾角煤层开采覆岩空间倾斜砌体结构   总被引:11,自引:1,他引:10       下载免费PDF全文
以大倾角煤层走向长壁采场为研究对象,采用相似材料模拟实验、数值模拟和理论分析综合方法,分析了采场顶板应力分布特征和变形破坏规律,认为大倾角煤层采场顶板破断后形成了倾斜砌体结构,该砌体结构以倾向堆砌和反倾向堆砌两种形式存在,且沿工作面走向和倾向均具有不同的分布特征,该结构的非均衡运动是导致"R-S-F"("顶板-支架-底板")系统失稳的主导影响因素,同时,该结构的运动形式亦受到上覆未垮岩层的变形破坏影响。倾斜砌体结构不仅是支护结构的施载体,也是"似壳结构"断裂失稳对工作面支护系统作用的传力媒介,对倾斜砌体结构的深入研究是探讨大倾角煤层采场"主承载结构"失稳致灾的关键。  相似文献   

7.
超长“孤岛”综放工作面老顶岩层板结构破断成块体后,除了沿走向方向在工作面中部以砌体梁结构承载外,因面长大造成在工作面面长方向的充分采动和工作面两侧采空支承压力的影响,上覆岩层在工作面的面长方向也会形成砌体梁结构,使得在工作面面长方向的两端出现了两个以关键块的稳定性为标志的平衡结构。  相似文献   

8.
放顶煤采场顶板运动规律的研究   总被引:9,自引:1,他引:8  
利用离散元和有限元数值模拟及力学解析计算,分析了放顶煤采场中上覆岩层运动规律;认为采场上覆岩层运动为分层运动,运动结构为拱-梁结构;拱-梁转换的实现,是以拱顶的失稳升高为条件,在分析了影响顶板运动的主要因素(顶板岩层断裂角、放煤步距、顶板岩层块体尺寸、顶煤厚度)的基础上,认为放煤步距过大(≥2m)会降低放煤率,增大老顶垮落的动压冲击程度。放顶煤工作面与非放顶煤工作面的区别是,采空区充填系数小,顶板岩层运动剧烈,走向方向超前支承应力峰值较大。  相似文献   

9.
顶板岩梁结构的稳定性与支护系统刚度   总被引:5,自引:1,他引:4  
钟新谷 《煤炭学报》1995,20(6):601-606
借助结构稳定理论,分析了工作面顶板“三铰拱”结构、“砌体梁”结构的变形失稳机理,建立了顶板变形失稳的几何、载荷参数条件,提出了确定合理支架刚度的标准及计算公式。同时指出,顶板岩层流变会降低顶板结构承载能力,促使变形失稳发生。  相似文献   

10.
采场支架—围岩关系新研究   总被引:18,自引:1,他引:17  
曹胜根  钱鸣高 《煤炭学报》1998,23(6):575-579
以砌体梁结构的“S-R”稳定理论为指导,运用相似模拟试验和数值计算方法,对采场直接顶岩体的受力边界条件、位移场分布特征、  相似文献   

11.
以陕蒙神东煤田浅埋近距离煤层群开采为背景,采用实测统计、物理模拟与理论分析相结合的方法,研究了浅埋近距离煤层采空区下开采的矿压特征及影响因素,揭示了不同间隔岩层结构形态及演化条件。研究表明,随着上煤层采高增大,来压期间支架工作阻力及动载系数均呈正相关增长;下煤层采高与间隔岩层厚度之比越大,周期来压步距及支架最大工作阻力越大。层间仅存在单一关键层时,层间关键层周期破断可形成"砌体梁"和"台阶岩梁"两种结构;则当上煤层垮落顶板关键层重新形成"砌体梁"结构时,层间关键层与上煤层垮落顶板关键层可形成"砌体-砌体"和"台阶-砌体"2种组合结构形态。  相似文献   

12.
特厚煤层综放开采大空间采场覆岩结构及作用机制   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
于斌  朱卫兵  高瑞  刘锦荣 《煤炭学报》2016,41(3):571-580
针对大同矿区石炭系3-5号特厚煤层坚硬顶板综放开采时工作面易出现压架、临空巷道超前区域变形、破坏严重等强矿压显现问题,采用理论分析、物理模拟及现场实测等方法,建立了特厚煤层开采大空间采场岩层结构演化模型。结果表明:特厚煤层综放开采覆岩远、近场关键层运动都可能会对采场矿压产生影响,近场关键层为“竖O-X”破断的“悬臂梁+砌体梁”结构,远场关键层为“横O-X”破断的“砌体梁”结构模型。近场关键层结构主要影响工作面支架压力及其稳定性,近场关键层结构中,以“悬臂梁”结构破断运动的关键层层数越多,对支架安全越不利;远场关键层结构则主要对工作面临空侧巷道变形产生影响,其破断块体的回转运动对临空侧巷道围岩产生径向挤压作用,是造成巷道超前底臌的主要原因。据此开发了基于地面钻孔压裂与井下顶板预裂相结合的远、近场协同弱化的坚硬顶板预控技术,将有效降低岩层破断的能量释放和关键层结构失稳的压力传递,减轻特厚煤层综放开采采场矿压的显现强度。  相似文献   

13.
黄庆享  周金龙  马龙涛  唐朋飞 《煤炭学报》2017,42(10):2504-2510
根据实测统计分析,近浅埋煤层大采高工作面支架载荷普遍较大,且随采高增大有增加的趋势,工作面来压存在大小周期,厚度较大的等效直接顶静载是工作面支架的基本载荷。通过物理模拟实验,揭示了大采高工作面直接顶变厚和顶板结构铰接点上移的机理,提出了"等效直接顶"的定义,建立了近浅埋煤层大采高工作面顶板"双关键层"理论。近浅埋煤层大采高工作面顶板主要表现为"双关键层"结构,根据等效直接顶对采空区的充填程度,双关键层顶板结构分为"双砌体梁"和"斜台阶岩梁-砌体梁"两类,常见的是"斜台阶岩梁-砌体梁"双关键层结构。建立了双关键层顶板结构模型,揭示了工作面出现大小周期来压的机理,给出了支架初撑力和工作阻力的计算公式,可为近浅埋煤层大采高工作面顶板控制提供理论依据。  相似文献   

14.
鞠金峰  许家林  朱卫兵 《煤炭学报》2014,39(7):1197-1204
通过对神东矿区大柳塔煤矿52304综采工作面7.0 m支架开采时端面漏冒的现场实测、模拟实验与理论分析,从特大采高综采工作面覆岩关键层"悬臂梁"结构运动对直接顶作用的角度,阐述了端面漏冒的发生机理,并提出了相应的控制对策。结果表明:综采工作面的端面漏冒不仅与顶板岩性、构造和裂隙发育以及支护工况有关,还与关键层破断块体的回转运动密切相关。特大采高综采工作面覆岩第1层关键层易破断进入垮落带而形成"悬臂梁"结构,不同于低采高综采工作面关键层稳定铰接的"砌体梁"结构,由于其破断块体后方无水平的侧向约束力,它将无法形成自稳的承载结构;当支架初撑力不足以平衡该"悬臂梁"破断块体及其上覆垮落带岩层的载荷时,易造成该块体发生失稳错动而切割直接顶,从而导致贯穿式的端面漏冒的发生。这是造成52304特大采高综采工作面在顶板完整、煤壁片帮并不突出的条件下,仍发生严重端面漏冒的主要原因。由此提出了以提高支架初撑力来防止关键层"悬臂梁"破断块体发生失稳错动为思路的端面漏冒控制对策,并依此确定了52304综采工作面7.0 m支架的合理初撑力为12 405 kN,现有支架的初撑力仍显不足。  相似文献   

15.
庞义辉  王国法 《煤炭学报》2017,42(10):2518-2527
针对大采高工作面动载矿压显现、煤壁易片帮等问题,基于红柳林煤矿7.0 m大采高开采实践,建立了大采高工作面顶板岩层断裂的"悬臂梁+砌体梁"结构模型及支架与围岩的简化动力学模型,确定了7.0 m大采高液压支架合理工作阻力;对比分析了大采高液压支架架型、护帮结构对围岩的适应性,进行了大采高液压支架结构优化设计及适应性分析。研究结果表明:将大采高工作面"砌体梁"结构上方岩层作为动力学模型的边界条件,以支架立柱的抗冲击特性要求为理论判据,通过动力学仿真计算可得大采高支架的合理工作阻力。两柱掩护式大采高支架较四柱支撑掩护式支架具有支护强度大、四连杆稳定机构受力状态好、质量轻等优点;护帮板与伸缩梁分体结构的护帮力、合力作用位置及可靠性均优于护帮板与伸缩梁连体结构;设计采用抗冲击双伸缩立柱、高压升柱系统等,提高了大采高液压支架对围岩的适应性。  相似文献   

16.
深部开采的强扰动附加属性导致底板煤岩破坏加剧,易沟通底板承压水导升带而诱发突水灾害,故研究砌体梁失稳扰动底板破坏的力学行为可为实现矿山岩层控制提供重要的理论基础。根据弹塑性力学理论分析了深部开采砌体梁失稳扰动底板破坏的动载源特征,基于压力拱及损伤力学理论研究了砌体梁失稳扰动底板压剪破坏和卸荷破坏的力学行为,应用离散元软件计算分析了不同采深下砌体梁失稳扰动底板的应力变化及变形破坏行为,结合采动力学全过程应力-应变曲线获得了深部开采底板强扰动破坏的分区特征,并应用深部开采微震监测数据进行了验证。结果表明:砌体梁失稳后,梁端煤壁端部及触矸区域底板应力增高并形成了塑性屈服区和触矸破坏区,两者之间则形成了压力拱形式的卸荷破坏区;随采深增加,底板塑性屈服区和触矸破坏区的压应力增量及卸荷破坏区的卸荷反弹力不断增大,并使得底板岩体最大变形量在采深700 m以浅时近似线性增加,而采深700 m以深的深部开采却表现为非线性突变增长;深部开采高围压造成底板压应力峰值及卸荷反弹力非线性增加,促使了扰动岩体由浅部脆性向深部延性的转变,并导致其强扰动破坏的分区范围扩大,变形破坏深度增加,深部开采底板的非线性强扰动破坏行为在底板浅部最突出。  相似文献   

17.
煤炭安全高效综采理论、技术与装备的创新和实践   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
2030年之前我国以煤为主的能源格局难以改变,煤炭资源安全高效开采仍然面临一系列技术挑战。基于不同层位围岩破断的应力路径效应研究成果,研究了液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合作用原理,提出了液压支架适应围岩失稳的"三耦合"动态优化设计方法;针对厚煤层超大采高综采,建立了顶板岩层断裂失稳的"悬臂梁+砌体梁"力学模型,分析了"悬臂梁"破坏失稳的空间条件与力学条件。通过数值模拟方法分析了煤壁破坏的主要影响因素,得出了各影响因素对煤壁破坏的敏感度排序。研发了增容缓冲抗冲击立柱、液压支架群组协同控制系统及"大梯度+小台阶"配套方式,实现了金鸡滩煤矿8.0 m超大采高工作面安全高效开采;针对特厚煤层大采高放顶煤开采,研发了三级强扰动高效放煤机构与尾梁冲击破碎装置;针对薄煤层研发了调高范围为0.5~1.4 m的超大伸缩比液压支架,在黄陵一号煤矿实现了常态化远程监控、工作面无人操作的智能化开采。对未来需要突破的安全高效开采关键技术进行了展望,提出了稳定割煤与连续推进、高可靠性设计、综采设备机器人化及透明开采4个技术方向。  相似文献   

18.
坚硬顶板破断释放的弹性能是冲击矿压的主要能量源之一,针对回采速度对坚硬顶板破断释放能量的影响机制,运用理论分析结合现场监测手段,对垮落带内的顶板悬臂梁结构,建立了基于弹性地基假设的三角增压载荷悬臂梁模型,推导得到回采速度控制下顶板梁的下沉量、弯矩及弯曲弹性能密度的解析解。对距煤层较近的低位未触矸破断式砌体梁结构,建立回采速度影响下的回转角与破断步距及破断释放能量的解析式,并进行讨论得到结论:加快回采速度使顶板悬臂梁的悬臂长度L和峰值应力集中系数a增加,使峰值距煤壁位置x0减小,3者均能造成顶板弯曲变形能增大,释放弹性能增加,且悬臂长度L和应力集中系数a影响效果更为明显;高速回采造成采空区充填程度低,促使关键块B的回转角增大,造成关键块A的破断步距增大,破断释放的能量也大幅增加,甚至促使原本为低位未触矸破断的砌体梁结构变为高位悬臂梁结构,其破断释放的弹性能更大,大能量矿震产生的动载易叠加高静载煤体诱发冲击,同时使超前段顶煤支护失效,造成冒顶事故;通过对关键层及围岩结构的判别,证实了两种坚硬顶板的破断模式,且微震监测表明坚硬顶板破断释放大能量矿震与回采速度有明显的正相关性,并得到坚硬顶板条件大采高工作面临界回采速度为4 m/d,科学指导了胡家河矿的开采强度优化。  相似文献   

19.
基载比对薄基岩厚表土煤层工作面矿压的影响   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
李福胜  张勇  许力峰 《煤炭学报》2013,38(10):1749-1755
为研究薄基岩厚表土煤层工作面矿压显现规律,以李家豪煤矿为背景,对工作面基本顶结构进行了稳定性分析,并运用数值模拟软件UDEC对工作面在不同基载比条件下的矿压显现规律进行分析,结合工作面现场实测数据,分别提出依据岩块块度i和基载比判断工作面基本顶结构的稳定性。分析认为,基本顶初次破断后岩块的三铰拱结构及触矸后的单斜结构在煤壁处发生滑落失稳区域的块度范围为0.40≤i≤1.57;基载比小于0.9时,覆岩在初次来压与周期来压时易发生滑落失稳现象;薄基岩厚表土煤层关键层出现滑动失稳破坏,工作面来压时对于煤壁前方的应力影响区域不大;薄基岩厚表土煤层工作面来压时主要特征为顶板沿煤壁切落,形成台阶下沉,工作面支架动载明显。  相似文献   

20.
为合理布置瓦斯高位抽放巷而研究O形圈分布规律,以阳泉三矿K82O5工作面为工程背景,采用离散元数值模拟方法研究了工作面采高对O形圈变化形态的影响。模拟结果表明:在一定的覆岩关键层结构条件下,O形圈的宽度随煤层采高增加而增大;O形圈的高度受煤层采高的影响很小,采高在一定范围内变化时O形圈高度均止于覆岩主关键层下;采高增加时砌体梁结构中第1个回转岩块的回转角度增大,从而使砌体梁弯曲段长度增长,O形圈宽度增大。基于该研究结果,提出了不同煤层采高条件下走向高抽巷布置优化方案。  相似文献   

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