采场老顶断裂岩块失稳类型判断曲线讨论

根椐推导出的老顶断裂岩块回转挤压接触面尺寸的计算方法 ,分别按照滑落失稳和回转失稳计算出了类型判断曲线 ,论证了这两种曲线误差产生的根源。给出了正确的老顶断裂岩块失稳类型判断曲线 ,从而纠正了已往文献中的差错     

组合关键理论的应用及其参数确定

论证了判定采场主关键层的充分条件应为顶板来压强度条件。推导出组合关键层弹性模量、承受载荷和极限跨距的计算公式,完善了组合关键层理论。分析了单一主关键层、组合关键层断裂失稳类型判断曲线,指出已往献中所出现的差错,并提出了正确的断裂岩块失稳类型判断曲线,为组合关键层在浅埋煤层顶板控制中的正确应用提供了依据。揭示了地表厚松散层浅埋煤层组合关键层自身不能形成三铰拱式平衡的机理。     

老顶断裂岩块回转端角接触面尺寸

比较了老顶断裂岩块回转挤压接触面尺寸的计算方法 ,推荐了一种较精确的计算公式。     

老顶断裂岩块回转端角接触面尺寸

比较了老顶断裂岩块回转挤压接触尺寸的计算方法,推荐了一种较精确的计算公式。     

采场上覆岩层岩块结构的力学平衡特性

本文以梁的模型探讨了采场上覆老顶岩层岩块结构的失稳过程和失稳条件。通过理论分析和相似模拟试验,得出了岩块间水平挤压力的变化规律,即T～θ曲线在两岩块θ角相等时T值达到最大。提出了岩块回转塑性临界角的概念,从而使得老顶岩块的变形失稳有了初步的定量分析,而且还讨论了滑落失稳和岩块形状的关系。     

浅埋煤层长壁开采顶板岩层的不稳定性态

针对浅埋煤层顶板关键层破断后的不平衡特性和运动特征,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了顶板结构的不稳定性态,给出了关键层破断后顶板结构回转失稳的必要充分条件,建立了铰接体系在回转状态下的稳定性准则,确定了有无支护时顶板岩层稳定状态下的开采高度.研究发现,顶板破断后岩块的台阶下沉与回转失稳必居其一;回转失稳由两岩块相向旋转形成;岩块在铰接处出现塑性铰只是顶板结构回转失稳的必要条件,顶板结构呈瞬变体系才是体系失稳的充分条件.结果表明,根据浅埋煤层长壁工作面顶板结构的结构特征、岩体材料和上覆厚松散沙层等赋存状况,可进一步确定顶板破断后岩块的运动状态和结构呈瞬变体系时的几何特征;采高是人为控制顶板结构稳定的要素之一,单纯降低采高并不一定安全,控制最大回转角才能保证老顶破断后岩块的稳定性.     

浅埋薄基岩高强度开采工作面初次来压基本顶结构稳定性研究

为了更合理地进行浅埋采场围岩控制设计,针对工作面出现的顶板沿煤壁大范围切落压架等异常矿压现象,对其发生机理进行了理论分析,得到载荷层厚度、采高、工作面长度的增加导致基本顶破断岩块的高长比增大;由最小势能原理得到了基本顶岩块发生回转失稳的极限位置,由于破断岩块的高长比增加,岩块回转过程中水平挤压力变化曲线斜率减小,而铰接面高度变化曲线斜率增大,铰接结构达到极限平衡位置所需回转的角度增大,导致基本顶结构不容易出现回转失稳,而极易发生滑落失稳。根据浅埋高强度采场顶板结构所特有的失稳形式,提出了确定支架合理工作阻力的动载荷法,并对乌兰木伦井田31402工作面初次来压进行了分析。     

浅埋煤层上行开采可行性相似模拟实验研究

采用相似材料模拟实验方法,对陕北东峁煤矿浅埋煤层上行开采的可行性进行了研究.研究表明:该矿浅埋煤层下部煤层开采后,覆岩破坏呈现“两带”特征,产生多条贯穿上部煤层的穿层裂隙,上部煤层沉降后保持连续,未出现台阶下沉;上部煤层开采时顶板岩层主要表现为已断裂岩块或新断裂岩块的回转失稳,工作面通过穿层裂隙处未出现滑落失稳与台阶下沉现象,且顶板矿压显现不明显,证明上行开采可行.     

近距离亚关键层大采高综放开采覆岩失稳机制及矿压规律

为研究郭家河煤矿覆岩破断失稳机理及矿压显现规律,综合运用关键层理论、断裂力学、相似试验及现场实测等多种方法,对老顶与亚关键层的失稳条件、破断形式、工作面来压特性进行了分析。结果表明:在当前开采条件下,老顶发生切落失稳,亚关键层发生回转变形失稳,工作面呈现"大来压"与"小来压"特性,降低采放比可有效减小矿压显现程度。     

近距离下煤层损伤基本顶破断规律及稳定性分析

为掌握近距离下煤层损伤基本顶的破断、失稳规律,首先对下煤层基本顶的损伤类型进行了分类,提出了基本顶损伤量化的方法,之后采用理论分析对损伤基本顶的断裂长度进行了研究,并基于"砌体梁"的"S-R"理论研究了损伤基本顶的失稳规律。研究结果表明:1损伤造成基本顶提前断裂,断裂长度随损伤量的增大而减小,达到极限损伤量时基本顶随采随垮;2损伤基本顶更易发生"砌体梁"滑落失稳,损伤量越大滑落失稳的几率越大,铰接岩块挤压力的减小是造成上述现象的原因;3"砌体梁"铰接岩块挤压力的递减速度大于铰接面抗压强度递减速度,损伤基本顶反而不易发生"砌体梁"的回转失稳;4通过对晋华宫矿307盘区11号煤层8707工作面的矿压观测,验证了损伤基本顶断裂及失稳规律。     

浅埋煤层上行开采可行性实验研究

 采用相似材料模拟实验方法,对陕北某矿浅理煤层上行开采的可行性进行了研究。研究表明：该矿浅理煤层下部煤层开采后,覆岩破坏呈现“两带”特征,产生多条贯穿上部煤层的穿层裂隙,上部煤层沉降后保持连续,未出现台阶下沉;上部煤层开采时顶板岩层主要表现为已断裂岩块或新断裂岩块的回转失稳,工作面通过穿层裂隙处未出现滑落失稳与台阶下沉现象,且顶板矿压显现不明显,证明上行开采可行。研究为开采类似赋存特征的其它煤矿提供了有益的借鉴。     

大采高工作面顶板破断与失稳形式研究

利用弹性力学理论,将大采高工作面顶板简化为梁结构,分析基本顶初次破断和周期破断后岩块的失稳形式,研究影响顶板结构稳定性的主要因素,指出了结构产生滑落失稳和回转失稳的条件,阐述了大采高工作面顶板结构的失稳形式。结果表明,基本顶破断后岩块的高长比对结构的稳定性起关键作用,保证了大采高工作面的安全生产。     

综采工作面直接顶的端面冒落

液压支架在我国使用已有近15年历史，架型也有很大变化，但迄今为止影响综采工作面生产效率的重大因素之一是顶板的端面冒落，本研究了顶板形成端面冒落的机理，着重分析了老顶断裂后引起的滑落失稳与变形失稳对直接顶稳定性的影响，及其对直接顶内破碎带形成所起的作用，同时初步探讨了支架结构的改变对防止端面顶板冒落所起的作用。     

大采高采场顶板断裂关键块稳定性分析

以大采高采场基本顶初次断裂对称的关键块为研究对象, 将其视为可变形体,按照严格的变形对应关系,分析回转下沉不同位置的块体变形量与水平力的关系.探索块体结构的平衡－失稳状态转化的临界点,详细分析了关键块在回转下沉过程中,作用在其上的水平力变化规律,给出了水平力与回转下沉角度、块体的块度系数以及上覆载荷和块体自身质量的量化关系式,并且给出了关键块发生滑落失稳和回转失稳时块度系数与回转角度的关系,以及关键块平衡时具有承载能力的范围.与传统近似计算方法所得结论比较,结果表明：按照严格的几何对应关系推导的结果比原来方法计算的水平力大了近1倍;关键块自身平衡作用范围增大.给出了关键块承载能力的回归计算公式,依照此公式可以预测断裂的顶板关键块是否会失稳.     

回采工作面过旧空区支架-围岩关系研究

以回采工作面过旧空区为背景,采用理论分析方法,建立了支架失稳时工作阻力计算模型,对基本顶岩层破断特征及过旧空区时支架工作阻力进行研究。研究表明:回采工作面向旧空区推进时易在旧空区上方基本顶岩层处发生超前断裂,形成巨大块体B;岩块B既有滑落失稳又有回转变形失稳。因此,在计算支架工作阻力时必须考虑两种失稳对支架的载荷,得到支架工作阻力计算公式。     

综采工作面基本顶厚跨比对其初次断裂失稳影响规律

综采工作面基本顶初次断裂失稳机理对工作面支架选型及采场围岩稳定性控制至关重要。通过建立顶板力学模型分析得出:综采工作面基本顶初次断裂前,基本顶厚跨比从初始状态减小趋近极限状态时,其内部最大主应力σ1与最大剪应力τmax均逐渐增加;当厚跨比接近02时,σ1与τmax均出现陡增,但σ1增加速率大于τmax,易在基本顶两端顶部发生断裂,且基本顶初次断裂时极限厚跨比n1一般大于02。在不发生滑落失稳条件下,基本顶极限厚跨比n1随回转角θ的增大近似呈线性增加;证明了基本顶铰接结构回转初期(θ为0°～3°)易发生滑落失稳。在仅考虑厚跨比影响的条件下,基本顶铰接结构发生回转失稳的临界条件为极限厚跨比n1=0624。然而,当n1<0624时,回转极限平衡角大于岩块回转平衡角所允许的最小值时,亦会造成铰接结构回转失稳。同时,在考虑支架弹性变形的基础上,建立了基本顶铰接结构滑落失稳对工作面支架动载系数计算方法,当直接顶与基本顶离层量Δh为0时,动载系数Fsd取最小值;Δh不为0时,Fsd随Δh增加而增大,但随直接顶与支架刚度之比、直接顶自重与基本顶传递载荷之比增加而减少。最后,通过对不同综采工作面初次来压时支架工作阻力与动载系数进行计算,验证了理论分析的有效性。     

沿空留巷围岩失稳机理与控制技术

通过建立沿空巷道上方老顶断裂前、后形成的"悬臂梁"和"砌体梁"力学结构,分析结构的力学、运动特点,研究得出沿空留巷围岩可能发生切落、回转、破断(跨冒)和冒落等四种失稳状况,提出巷内锚网组合支护加固煤帮防止切落,控制顶板、防止冒落;巷旁工字钢配砌筑矸石带或浇筑充填料,增加支撑点,形成"简支梁"结构,阻止老顶回转和下沉;动压范围内辅以单体液压支柱弱化应力影响,防止老顶断裂和跨冒等联合控制技术。经淮南、淮北矿区的实践证明,能有效控制围岩的变形与失稳,局部巷修后满足使用要求,为沿空留巷技术的推广应用提供了技术指导。     

断裂带老顶的判别准则及在浅埋煤层中的应用

从20世纪50年代的铰接岩块假说到砌体梁理论的建立,都把断裂带老顶结构作为主要研究对象,在讨论有关断裂带老顶结构假说和理论的基础上,根据老顶初次断裂拱式平衡和周期断裂砌体梁平衡条件,考虑到岩块间铰点挤压接触面的实际高度,推导出了断裂带老顶判别的理论公式,即老顶分层厚度大于其下自由空间高度1．5倍时该分层进入断裂带,通过与实际观测值及所建立的经验公式比较,证明理论公式的计算值与实际一致,从而使长期悬而未解的断裂带老顶层位问题在理论上得以解决,同时也进一步说明了浅埋煤层组合关键层覆岩全厚切落的必然性。     

基于3DEC的多节理岩体岩梁失稳机理研究

为分析多节理岩体岩梁的失稳机理,采用离散元软件3DEC建立多节理岩梁模型,模拟分析多节理岩梁失稳过程及失稳形式。结果表明:构成岩梁的岩块数为奇数时,岩梁失稳过程中呈四铰拱结构受力,岩块数为偶数时,岩梁呈三铰拱结构受力;岩梁的失稳主要包括中部岩块滑移以及铰点处节理面开裂;由于横推力作用,节理面的开裂仅发生在铰点处;节理开裂度反映了节理面开裂的程度;节理对齐时,滑落岩块截面为长方形,节理错开时,滑落岩块截面为等腰梯形;节理错开时岩梁的稳定性要高于节理对齐时。     

综放沿空留巷几个关键问题的研究

在工程实践的基础上，采用适于分析岩层断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型，详细分析了老顶断裂位置、端头不放顶煤长度、充填体宽度、充填方式和充填体强度对综放沿空留巷围岩稳定性的影响规律.研究结果表明，老顶断裂位置对留巷围岩稳定性的影响较大，留巷顶板围岩位移受制于老顶岩层的回转运动，是老顶回转运动与围岩变形的综合反映,综放沿空留巷时,应合理利用围岩移动规律。