坚硬顶板冒落的离层遥测预报系统研究

煤矿坚硬顶板冒落时对回采工作面造成的冲击较大，将严重影响开采安全。针对用顶板挠曲变形量值来预报顶板冒落时，预报阀值随着顶板岩性不同而有较大的差异的不足，提出用顶板离层速度高峰段的出现作为预报下位顶板冒落的方法，并研制开发顶板离层遥测系统，经在木城涧煤矿坚硬顶板预报实践表明，该预报系统可以实现对顶板冒落的遥测预报，该成果对地下工程顶板冒落的监测预报具有一定的推广应用价值。     

采场覆岩运动仿真系统

采场覆岩的运动及采场周围支承压力分布的变化是导致采场顶板事故的最主要原因.通过对采场覆岩运动规律的总结和完善,开发了"采场覆岩运动仿真系统".该系统可以根据采场的覆岩条件及开采参数,预计采场覆岩的运动规律,为安全开采提供科学依据.     

坚硬顶板厚煤层采场来压强度分级预测方法研究

采场来压强度预测是矿压灾害防治的重要组成部分,是岩层控制的主要依据。首次定义矿压显现强度指数,并据此提出坚硬顶板厚煤层采场来压强度分级预测新方法。根据大同矿区坚硬顶板厚煤层开采实践,以远场高位结构失稳条件为核心,综合考虑影响矿压显现的基础指标和强化条件,建立坚硬顶板厚煤层采场矿压显现分级预测指标体系。基于模糊数学理论,构建矿压显现强度分级预测模型,并给出不同因素4个不同级别的量化指标。应用该方法对同忻煤矿坚硬顶板特厚煤层8105工作面矿压显现强度进行预测,预测结果与开采实践较吻合,应用研究表明,该方法可准确地预测坚硬顶板厚煤层工作面矿压显现特征。矿压显现强度指数分级预测方法指标体系普适、全面、系统,指标参数分级划分详实、可操作,该方法可为其他矿区坚硬顶板厚煤层采场来压强度预测、顶板管理等提供理论参考。     

CTC1000·2型双机轮胎式采矿台车

CTC 1000·2型双机轮胎式采矿台车,主要用于金属矿山的水平分层充填法采场内打上向平行炮孔、切采孔和探矿孔等。要求采场顶板高度为2.8～3.6米。其他地下工程如与上述条件相类似,亦可选用此种台车。如配用YG-Z70A型独立回转凿岩机、B250J成套钎具以     

综放采场初压阶段顶板稳定性与顶煤放出率关系探讨

初次来压是综放采场矿压控制的重点之一,而顶煤从垮落到放完是一个动态过程,因此建立与顶煤放出率相关的顶板结构的稳定性判断准则是一个重要的理论课题。本文建立了综放采场顶板结构整体变形失稳和局部铰接失稳的力学模型;根据结构稳定理论和强度理论,得到了保持顶板结构整体变形稳定的顶板容许下沉量和保持岩块局部铰接稳定的顶板容许下沉量,通过与顶板回转下沉运动几何状态所决定的顶板下沉量的对比,分析了顶板结构整体变形稳定和岩块局部铰接稳定相统一的力学条件,从而建立与顶煤放出率相关的综放采场顶板稳定性判断准则;结合具体采场实例,给出了与顶煤放出率相关的综放采场顶板稳定性判断曲线和方法,为现场针对不同顶板设计合理的顶煤放出率,从而实现顶板的安全控制提供理论依据。     

综放采场周期来压阶段顶板结构稳定性与顶煤放出率的关系

综放采场周期来压阶段,顶煤从垮落到放完是一个动态过程,采空区的充填程度影响着大厚度坚硬顶板的稳定性,因此,建立与顶煤放出率相关的顶板结构的稳定性判断准则是一个重要的理论课题。根据结构稳定理论和强度理论,分析了保持顶板结构整体变形稳定和岩块局部铰接稳定的顶板容许下沉量,通过与顶板回转下沉运动几何状态所决定的顶板下沉量的对比,得到了顶板结构整体变形稳定和岩块局部铰接稳定相统一的力学条件,从而建立与顶煤放出率相关的综放采场顶板动态稳定性判断准则;结合采场实例,给出了与顶煤放出率相关的综放采场顶板稳定性判断曲线和方法,为现场针对不同顶板设计合理的顶煤放出率、实现顶板的安全控制提供理论依据。     

控制爆破局部切槽放顶技术的基本参数研究

坚硬顶板下特大型采空场的处理是我国普遍存在的、特有的一类采矿技术难题。提出了一种简便实用、经济可行的联合采空场处理方法——控制爆破局部切槽放顶技术。介绍了该方法的特点，研究了切槽位置、宽度和深度的理论计算方法及松石垫层厚度，进行了二维有限元分析验证，并应用声发射技术和摄影技术评价了实施效果。在东桐峪金矿实践结果表明，切槽宽度和深度的理论计算方法正确、可靠；理论计算的切槽位置仅适用于连续、规则的采空场，否则，会产生偏差；对复杂的采空场，须借助有限元计算补充完善；实施控制爆破局部切槽放顶技术，能实现空场的小型化及其与深部开采系统的隔离，消除大规模顶板冲击地压隐患，并使顶板应力向有利于安全生产的方向重分布。     

徐州西部矿区坚硬顶板来压预测预报

利用弹性地基梁力学模型，导出采场坚硬老顶的挠曲线方程，并分析老顶的超前断裂现象和采场工作面顶板下沉速度变化规律。根据理论分析和对徐州西部矿区坚硬老顶来压预测预报的实践的总结，提出以工作面顶板下沉速度变化规律预报采场老顶来压的新方法     

沿空留巷卸压煤层开采机理

煤层群首采关键卸压煤层开采瓦斯富集区确定,使防治煤与瓦斯突出措施的安全性和可靠性得以提高。采场顶板富集瓦斯区的高浓度煤层气得益于Y型通风系统,此系统对于抽采顶板瓦斯富集区煤层气有很大帮助,保障了首采关键卸压层开采煤气共采的安全。     

莱新铁矿软岩地层阶段充填法应用研究

莱新铁矿地质条件复杂,矿岩软弱破碎,地下裂隙水发育,采场地压表现为在自重应力作用下,顶板出现拉应力破坏,导致顶板冒落.针对这种情况,就如何实现安全开采问题进行数值模拟分析.数值分析结果表明,与矩形采场结构相比,菱形采场结构能够较好的适应应力转移规律.据此,针对矿山工程实际,提出菱形采场结构阶段充填采矿方法.应用2D-σ软件对菱形采场结构不同结构参数下的应力分布、变形特征及塑性区大小等进行数值计算.数值结果表明,菱形采场结构是一种基本稳定结构;其采场围岩及充填体未出现较大拉应力和塑性区,证明该方法在莱新铁矿的可行性;提出该方法在莱新铁矿应用的最佳结构参数,对莱新铁矿软岩条件下开采具有一定的指导作用.     

采场顶板破断型震源机制及其分析

 作为一种区域、实时、动态监测手段,微震监测技术用于预测预报冲击矿压等地质灾害乃至防灾减灾完全可行,而不同震源震动机制的研究是微震法预测预报冲击矿压的前提和基础。采场顶板是影响煤矿冲击矿压发生的重要因素,在分析采场坚硬顶板断裂过程的基础上,建立坚硬顶板断裂震动的等效点源模型,并根据该模型用震动波理论分析坚硬顶板断裂的震动位移方程,揭示了坚硬顶板断裂的震源机制,并通过三河尖矿微震监测的坚硬顶板断裂信号验证分析结果的正确性。研究表明,采场顶板由于受源外介质的拉力作用,断裂时震源会产生波前向外传播的压缩波,震源处岩体破坏主要为张性拉伸破坏。研究结果可为顶板型冲击矿压的预测预报和防治提供理论依据。     

大倾角煤层工作面采场围岩矿压分布规律光弹性模量拟模型试验及现场实测研究

以平煤集团香山矿戊9-0-22090大倾角煤层工作面为工程背景,通过室内光弹性模拟模型试验和工作面现场矿压实测,对大倾角煤层工作面开采后采场围岩矿压分布规律进行研究.光弹试验和现场实测结果表明:倾角对煤层工作面开挖后采场围岩应力分布、支承压力的分布有显著影响.大倾角煤层工作面开采后,采场顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于一般缓倾斜煤层工作面,采场支架载荷的分布、来压显现程度、来压步距沿采场倾斜方向均不同.工作面煤层开采后,采场顶板应力分布是高度不均匀、不对称的,在采空区两侧保护煤柱角高度集中,形成支承压力区,采空区上方形成支承卸压区.采场顶底板应力释放,两侧煤柱出现应力集中,采场四个角部位出现较大剪应力.剪切应变主要出现在采场下端部顶板和上端部的底板,而体积应变主要出现在煤层较近顶板和两侧煤柱.研究成果,对香山矿和类似条件下大倾角炮采煤层工作面的开采和顶板的支护的优化和管理具有一定的指导意义.     

长壁采场动、静支承压力演化规律及应用研究

 采场支承压力分布特征是煤矿支护设计、冲击地压防治的重要依据。在列举采场矿压显现异常案例的基础上,基于采场应力演化及顶板岩层运动的观测结果,提出了长壁采场动、静支承压力的观点,阐述了该观点的工程意义,并根据形成特征建立了相应的计算模型。研究结果表明,长壁采场存在动态和静态等两个支承压力,动态支承压力形成和演化是采场顶板破裂带岩层运动的结果,以煤体屈服为主要特征,静态支承压力是破裂带上方岩层载荷转移的结果,以关键层载荷转移为主要特征,两者在形成根源、形成特征、形成时间、可监测性、影响距离等方面存在不同。最后,展望了长壁采场动、静支承压力学术观点在采矿工程设计及冲击地压防治等方面的应用前景。研究为解释采场矿压显现异常和解决该领域的工程问题提供了理论依据。     

坚硬顶板控制的数值模拟

通过对岩层移动的现场观测,建立了综放采场坚硬顶板控制的悬梁模型及其数值模型,运用有限元法分析了坚硬顶板不同来压步距对硬顶煤的压裂效应,并确定了合理的支架阻力,从而对坚硬顶板进行有效的控制,达到消除坚硬顶板对采场的冲击隐患、保证采场矿压对坚硬顶煤的有效压裂及提高顶煤回收率之目的.     

非坚硬顶板条件下高强度开采采动诱发冲击地压机理初探

即使是非坚硬顶板条件，当开采强度加大时，也将发生冲击地压灾害。针对厚及特厚煤层综采放顶煤、大采高综采等高强度开采条件，立足于由顶板岩层-煤层-底板岩层所组成的力学系统，通过数值模拟研究，研究采动应力场的时空演化过程对采掘空间受力、变形及破坏的影响及远场应力与近场应力的相互影响及诱发冲击地压的条件，弄清煤岩层垮断、采动应力场的时空演化规律，揭示非坚硬顶板条件下高强度开采采动诱发冲击地压及瓦斯灾害的机制。     

地下工程温湿度分布式测控系统

介绍了一个应用于地下工程的分布式温度测控系统的硬件组成，软件结构和功能，实际应用证明，该系统运行可靠，投资省，实现了地下工程的温湿度全自动控制。     

缓倾斜薄矿体采场顶板沉降观测及其安全预报

锡矿山锑矿童家院矿床的Ⅰ号矿体为顶板不稳固的缓倾斜薄矿体,目前采用锚杆护顶尾矿似膏体胶结充填法开采,采场回采过程中顶板不留矿石护顶层,采用锚杆支护,回采结束后及时充填处理采空区。同时,采用各种仪器设备对采场顶板进行沉降观测与安全预报,最大限度地降低了矿石损失、贫化,提高了回采率,保证了采场顶板的安全,提高了矿山开采经济效益。     

南京银茂铅锌矿区采场开挖稳定性分析

利用有限元程序,模拟了采场回采过程,分析了采场围岩的稳定性,采场顶板和间柱的应力场、位移场和塑性区。从总体上看,采场的拉应力主要集中在开挖面的顶板中央部分,随着开挖高度的增加,拉应力越来越大,应力场中拉应力的分布面积也越来越广。矿柱上存在高应力集中,对采场的整体稳定性有很大影响,部分岩体变形严重,会出现冒顶现象。由于充填体材料易屈服,在与矿柱接触时,为了限制矿柱的变形,出现了大片的塑性区,对整个采场的稳定影响较小。     

浅埋煤层长壁开采顶板控制研究

通过三个不同条件的工作面实测, 揭示了浅埋煤层采场矿压显现基本规律, 指出顶板台阶下沉是由单一关键层顶板破断失稳造成的, 顶板存在结构效应. 通过相似模拟实验和分步开挖数值模拟分析, 得出顶板破断机理为拉破坏, 老顶初次破断具有非对称性, 老顶周期性破断后可形成不稳定铰接结构. 采用岩块实验、 模拟实验和数值分析, 系统地研究了老顶岩块铰接点的挤压和摩擦性质, 确定了顶板结构定量化分析的关键参数——岩块端角挤压系数和摩擦系数. 在实验研究和实测分析基础上, 首次将初次来压分为两个阶段, 分别建立了老顶触矸前的“非对称三铰拱”结构和触矸后的“单斜岩块”结构模型. 提出了浅埋煤层采场老顶周期来压的“短砌体梁”结构和“台阶岩梁”结构模型. 通过顶板结构稳定性分析, 揭示了顶板的强烈来压和台阶下沉是由结构滑落失稳造成的, 确定了控制顶板滑落失稳所需的支护力, 奠定了采场顶板控制的理论基础. 在顶板结构分析的基础上, 指出浅埋煤层采场支架处于“给定失稳载荷”状态, 在顶板载荷确定中引入了载荷传递因子, 按支架与围岩共同承载的观点给出了采场支护阻力的确定方法和计算公式. 分析了采场支护阻力的影响因素, 指出了顶板控制的经济有效途径. 通过实测分析和初步实践, 验证了研究结论的正确性.总体上,本文建立了以顶板结构及其稳定性为核心的浅埋煤层顶板控制理论框架,首次系统地应用顶板结构理论进行了顶板控制的定量化分析, 取得了比较满意的结果.     

对石膏矿山顶板控制机理的探讨

分析了石膏矿山地下开采局部顶板冒落和采空区大面积坍塌的影响因素。结合生产实践，对顶板控制方法、采场地压管理方式、采空区处理等问题进行了探讨。石膏矿山地下顶板局部冒落和采空区大规模坍塌问题，实质上是矿山地下开采中如何控制地压应力动态平衡的技术问题。