基于扰动状态理论的回采巷道稳定性分析

为定量评价不同回采阶段对煤层巷道稳定性的影响,以宁东矿区任家庄矿11501和11503工作面回采巷道为研究对象,根据现场监测数据,引入扰动状态理论中扰动因子D的概念,探讨了回采巷道受本区段回采(一次扰动)、上区段和本区段回采(二次扰动)的影响情况,并基于数值模拟和高精度地质雷达对所研究回采巷道不同位置处的围岩松动圈进行了分析和实测.结果表明:基于围岩变形的扰动因子具有较好的物理意义,能够用于分析不同开采阶段不同巷道受扰动情况;扰动因子D越大,回采对巷道稳定性影响越大;当受一次扰动的回采巷道扰动因子D≥0.7时和受二次扰动的回采巷道扰动因子D≥0.6时,巷道稳定性均需加强安全预警.     

煤矿孤岛面顺槽掘进窄煤柱支护技术分析

淮南矿业集团顾桥煤矿1116（1）工作面运输顺槽为沿空掘进巷道,并受上方1117（3）工作面回采采动影响。为研究巷道在上方工作面回采时围岩变形特征、围岩应力分布及矿压显现规律,特在采动范围内设置一系列矿压观测点对巷道两帮变形、锚杆锚索及木点柱载荷进行持续观测,为将来巷道的支护提供可靠的分析数据。     

陷落柱周边应力变化及推采控制研究

根据陷落柱围岩破坏特征,建立了陷落柱围岩的应力厚筒壁四区模型:陷落柱周边由内而外依次为塑性破碎区、塑性应力降低区、弹性应力升高区以及原岩应力区.结合金庄矿8203工作面内陷落柱实际条件运用理论分析以及数值模拟方法计算出塑性区范围为9.24m,应力增高区范围为28.43m.在此基础上提出了保证回采巷道稳定性以及防止工作面在高应力区回采时顶板压力大、工作面片帮等矿压显现问题的措施,确保工作面顺利地通过陷落柱.工作面过陷落柱期间所测矿压数据及回采过程中发现的工作面片帮、架棚回撤时巷道两帮破碎严重等问题都表明了陷落柱厚筒壁四区模型符合现场实际.     

上层煤柱下综放沿空回采巷道矿压规律研究

为揭示上层残留煤柱下综放沿空回采巷道矿压显现规律,有效控制围岩变形,根据阳泉一矿8902综放面地质与开采条件,结合现场沿空回采巷道矿压观测结果,应用FLAC3D数值模拟计算分析回采巷道塑性区发育及应力分布情况.研究表明,综放回采巷道在上层残留煤柱影响与本层煤回采引起的应力重新分布耦合作用下,回风巷两帮及顶底移近量高达1985,1877mm,局部断面不足2m2,严重制约了工作面安全高效生产,采取合理布置回采巷道及减小区段煤柱宽度等措施可有效维护巷道.     

巨厚砾岩层下综放采场矿压显现规律

巨厚砾岩层下综放采场矿压显现规律研究对于采场围岩控制和安全生产具有重要的现实意义.采用理论分析和义马矿区千秋煤矿矿压观测方法进行研究,得出结论为:综放工作面围岩可控程度属于难控围岩,即采场顶底板围岩控制困难.选出了ZF7000-18/28型放顶煤基本支架及其综放面合理配套设备;现场观测研究了综放面矿压显现规律,得出了采场顶板来压步距、来压强度等参数.采场矿压显现明显,不同区域来压具有不一致性.顶板周期来压时支架循环末工作阻力最大值为4 307.70 kN,为支架额定工作阻力的61.54%.因此,采场支架可靠性能较高,现场应用试验效果显著,矿井实现了"一井一面"生产模式,推动了安全高效矿井建设.     

宝雨山矿放顶煤工作面矿山压力显现规律研究与分析

通过利用GSJ-1型矿压仪、DZ-WCI型单体液压支柱工作阻力检验仪及钢卷尺对宝雨山煤矿11103放顶煤工作面进行了全面矿压观测和研究,掌握了顶板运动规律、工作面矿压显现特征和顶板控制特征.对11103采煤面所使用的支护设备的可靠性和适应性进行了评价,为工作面设备的改进与更新提供了参考;确定了采动影响范围及支承压力分布规律,为合理选择工作面支护方式提供了依据.     

大众煤矿矿压显现规律的观测与研究

矿山压力观测研究是在单体液压支柱回采工作面全面生产条件下进行的,采用矿压学科的基本研究方法和先进的测试仪器,取得了大量的实测数据.对数据进行分析处理,确立了12081回采工作面老顶来压步距等十个方面的工作面矿压显现分布特征以及生产技术因素与矿压显现的基本规律,并提出了必须提高支柱初撑力,增强支护系统的刚度和加强支护质量监督管理的整改建议.所得实测数据系列和研究成果,可以直接应用于其他相似条件的工作面.     

"三软"煤层炮采放顶煤工作面矿压规律研究

通过对红旗井中厚煤层炮采放顶煤工作面矿压观测分析,得出“三软”中厚煤层炮采放顶煤工作面的矿压显现特征,综合评价其支架的适应性与工作状态,为工作面支架选型提供依据,对同类条件下放顶煤工作面开采具有指导意义.     

“三软”煤层炮采放顶煤工作面矿压规律研究

通过对红旗井中厚煤层炮采放顶煤工作面矿压观测分析,得出“三软”中厚煤层炮采放顶煤工作面的矿压显现特征,综合评价其支架的适应性与工作状态,为工作面支架选型提供依据,对同类条件下放顶煤工作面开采具有指导意义.     

切顶成巷工作面矿压分区特征及其影响因素分析

通过分析陕煤柠条塔煤矿切顶成巷开采试验工作面矿压数据,发现工作面矿压沿长度方向呈现出非对称分布特征,留巷侧的低压区范围较非留巷侧明显增大.通过FLAC3D数值模拟,同样得到工作面矿压沿长度方向呈现出中部高、两端低的非对称形态,其规律与现场数据基本一致.结果表明:切顶成巷开采工作面存在3个典型矿压分区,工作面中部为矿压强显现区(Ⅱ区);工作面两侧为矿压弱显现区,其中留巷侧为Ⅰ区,另一侧为Ⅲ区;相较于Ⅲ区,Ⅰ区受顶板切缝和取消掘巷的影响,其低压范围增大,且局部应力集中现象消失.基于以上分析结果,提出无掘巷卸压效应和顶板切缝效应的概念,得出无超前掘巷和有顶板切缝是导致切顶成巷开采矿压分布发生变化的主要原因,两者均有利于减弱工作面留巷侧一定范围内矿山压力,降低围岩控制难度.     

煤矿工作面先验约束加奇点模型CT重构方法研究

在利用CT层析成像方法重构回采工作面内地质构造等异常区分布时,受回采工作面客观条件影响,投影角度有限,只能采用一边发射信号对边接收的方法,导致投影数据不完备,系数矩阵高度稀疏,从而无法精确重构出工作面内部的地质构造及其分布.针对该问题,本文提出一种新的基于总变分正则化的先验约束加奇点模型重构算法,通过加入回采工作面两巷揭露的地质信息作为先验约束条件,同时对特定区域引入奇点模型以提高反演精度,锐化断层影响区域的边界.经过数值计算和回采工作面现场试验,证明该算法能显著提高重构图像的精度,锐化断层影响区域的范围,显著改善异常区的识别效果.     

工作面过断层动态力学响应特征研究

通过构建工作面过断层数值模型,研究开采扰动条件下断层动态力学响应特征,并分析采场矿压显现与断层损伤滑移互馈机制.研究表明:工作面逐步向断层推进过程中,断层损伤变量增长迅速,断层应力阻隔效应明显,上下盘位移沿断层面出现不连续现象,煤层应力呈现二次缓慢升高随后下降趋势.开采扰动条件下断层围岩力学响应中断层损伤变量变化早于煤层支承压力,可作为监测断层滑移的一个敏感指标.最后对不同开采条件下断层损伤变量进行了回归分析,确定水平应力、断层内摩擦角、工作面距断层距离为开采扰动诱发断层损伤滑移主控因素,而采厚、垂直应力等因素对断层损伤滑移影响不明显.     

大众煤矿矿压显现规律的观测与研究

矿山压力观测研究是在单体液压支柱回采工作面全面生产条件下进行的,采用矿压学科的基本研究方法和先进的测试仪器,取得了大量的实测数据．对数据进行分析处理,确立了12081回采工作面老顶来压步距等十个方面的工作面矿压显现分布特征以及生产技术因素与矿压显现的基本规律,并提出了必须提高支柱初撑力,增强支护系统的刚度和加强支护质量监督管理的整改建议．所得实测数据系列和研究成果。可以直接应用于其他相似条件的工作面．     

急倾斜放顶煤矿压显现规律的观测与研究

通过对宜洛煤矿李沟井伪俯料放顶煤回采工作面的矿压观测,从4个方面研究了急倾斜伪俯斜放顶煤工作面矿压显现规律;（1）工作面的初次来压、周期来压步距和来压强度;（2）沿工作面走向控制区内的顶板压力状况,以及生产工序对控制区内支柱载荷的影响;（3）研究了沿倾斜方向矿压显现特点,分析了与近水平煤层矿压显现不同的原因;（4）观测了上下巷矿压显现规律,并分析了上下巷压力不同的原因．用统计法对伪俯斜放顶煤采煤法和分层开采上下巷矿压显现作了对比。     

宝雨山矿放顶煤工作面矿山压力显现规律研究与分析

通过利用GSJ-1型矿压仪、DZ—WCI型单体液压支柱工作阻力检验仪及钢卷尺对宝雨山煤矿11103放顶煤工作面进行了全面矿压观测和研究，掌握了顶板运动规律、工作面矿压显现特征和顶板控制特征．对11103采煤面所使用的支护设备的可靠性和适应性进行了评价，为工作面设备的改进与更新提供了参考；确定了采动影响范围及支承压力分布规律，为合理选择工作面支护方式提供了依据．     

采空侧综放工作面三角煤失稳机理及控制研究

基于国阳一矿8907综放工作面端头顶板破断特征,建立了采空侧端头三角块结构力学模型,理论及数值模拟分析三角煤失稳机理.结果表明:三角煤区域受本工作面及相邻工作面采动共同影响,应力集中且处于弹塑性区交界处,发生塑性破坏,端头控顶范围增加.不同护巷煤柱尺寸影响采空侧端头围岩应力分布进而影响三角煤的稳定性,将护巷煤柱尺寸由12 m增加至20m能够有效地控制三角煤失稳.在已有的12 m护巷煤柱下,提出采用马丽散注浆加固三角煤及其围岩,据此在81101工作面进行工业性试验,取得了较好效果.     

推采陷落柱工作面支承压力状态演变规律研究

针对工作面推采陷落柱时面临的矿压威胁,充分考虑陷落柱的形成过程及其围岩地质特征,构建了陷落柱"四带"地质力学模型,并运用理论分析、数值模拟和相似模拟相结合的方法就推采陷落柱工作面支承压力演变规律进行了系统性研究.结果表明:陷落柱诱发的围岩应力在水平方向上可划分为柱体低应力带、柱边应力降低带、外围应力升高带和原岩应力稳定带;当工作面靠近及推过陷落柱时,均会产生采场超前支承压力与陷落柱应力四带耦合现象,其支承压力演变过程可分为耦合发生、耦合增强、柱体吸收、二次耦合和耦合渐散5个阶段;而推采陷落柱工作面的矿压规律与支承压力状态演变及岩体性质结合紧密.靠近陷落柱时,叠合高应力集聚的破碎顶板使支架承受更大载荷.推进陷落柱时,虽然柱体内的低应力起点使柱体区域应力呈一般水平,但陷落柱作为一个整体易沿弱面发生溃泄,尤其对于弱胶结松散陷落柱,矿压显现更加明显.     

采场覆岩垮落形态与演化的分布式光纤检测试验研究

为了对煤矿上覆岩层变形破坏规律进行研究,将分布式光纤传感技术应用于三维立体模型试验.在3.6m×2.0m×2.0m的三维立体模型中,模拟2个工作面开挖,沿工作面1和2推进方向铺设水平分布式传感光纤,每次工作面完成回采后用NBX-6055应变分析仪采集数据,分析工作面1,2的传感光纤布里渊(Brillouin)频移值与上覆岩层变形破断的关系.结果表明:用布里渊频移平均变化度的概念可以对工作面1,2的上覆岩层来压情况进行判别;传感光纤布里渊频移曲线反映了上覆岩层变形的位置和程度,从而得出开挖过程中覆岩的采动影响范围及岩层垮落角;传感光纤测试数据比测管位移测试更加精确.     

单侧采空工作面矿震活动规律与冲击地压相关性分析

以某矿井21103工作面生产地质条件为背景,研究了单侧采空工作面矿震活动规律、冲击地压显现特征以及矿震活动与冲击地压时间域的相关性.结果表明:针对单侧采空工作面,邻空侧巷道冲击显现可划分为邻空侧巷道帮鼓明显,顶底板破坏不明显;顶底板破坏明显,巷道帮鼓不明显;巷道帮鼓、顶底板破坏均明显三类.工作面矿震以低能级矿震为主,能...     

近浅埋大采高工作面关键层破断规律研究

以三道沟煤矿大采高综采工作面地质条件为原型,进行了相似材料物理模型实验研究.通过百分表、全站仪以及底板压力传感器构建实验的覆岩移动的监测系统和方法.结果表明:主关键层破断距与亚关键层破断距不成整数倍关系时,主关键层破断前,采场矿压显现较为平均,相邻周期来压间动载系数基本在1.40左右;主关键层破断后,由于主、亚关键层周期性协同破断的影响,矿压显现呈现大小交替变化,且来压步距与矿压显现强度呈现相反的规律,具体表现为:大周期来压时动载系数平均为1.61,来压步距集中在12~20 m;小周期来压时动载系数平均为1.39,来压步距集中在20~28m.