浅埋厚煤层高强度开采地表移动规律实测研究

为研究浅埋厚煤层高强度开采地表移动规律,结合哈拉沟矿地质采矿条件,在22407工作面上方布设合理的地表移动观测站,进行地表移动和变形监测,获得较为完善的地表移动和变形资料。通过分析地表走向和倾向观测线的静、动态移动变形曲线,获得地表移动变形规律、相关角量参数及概率积分法预计参数。结果表明,在浅埋厚煤层高强度开采条件下,地表下沉比较剧烈,地表最大下沉速度达到696 mm/d,移动变形比较集中,能够快速形成下沉盆地,地表移动在很短的时间内达到稳定状态。研究成果可以为类似矿区设计"三下"采煤及合理留设各类保护煤柱、地表沉陷预计提供参考。     

断层影响下地表裂缝发育范围及特征分析

在对受断层影响下地表裂缝发育特征实测资料分析的基础上,提出某一特定条件下受 断层影响的地表台阶裂缝发育的形态特征及其定量描述的数学表达式,实例验证表明：理论计算值与 实测值符合较好     

走向条带煤柱破坏失稳的尖点突变模型

走向条带煤柱的破坏失稳是典型的偏离平衡态的非线性过程。在建立走向条带煤柱力学模型的基础上,应用突变理论建立了走向条带煤柱滑移破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的充要条件表达式。该突变模型考虑了地下水对条带煤柱稳定性的影响,认为地下水的作用主要是通过软化煤柱弹性核区的强度、降低煤柱弹性核区的刚度从而降低条带煤柱的稳定性。并根据模型对走向条带煤柱破坏失稳的机理进行了分析。为条带开采煤柱的稳定性及破坏失稳研究提供了新的理论方法。     

浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构特性及演化机制分析

通过分析浅埋近水平煤层开采覆岩结构及破坏的特点,在压力拱和关键层理论的基础上建立了浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构模型;认为该压力拱结构在工作面长度和推进方向上具有左右对称特征,压力拱发育至关键层后若关键层破断则基于破断位置重新起拱,若不破断则拱顶位于关键层附近,该压力拱结构模型能较好描述浅埋近水平煤层开采覆岩破坏形态。基于上述模型,分析了压力拱结构层和覆岩破坏区演化的突发性和阶段性特点,推导出了结构层压力拱轴线方程和覆岩破坏范围计算判据,分析了压力拱的极限变形量,给出关键层破断对压力拱发育影响的分析计算方法;通过对大柳塔矿52505工作面采场覆岩数值及理论分析,关键层破断后没有形成完整压力拱结构,导致地表出现塌陷。     

高压输电线路铁塔下采煤技术的研究

高压输电线路下安全采煤问题是煤矿企业面临的技术难题之一。针对郑煤集团金龙煤矿地质条件及地表高压线路铁塔的现状,在理论计算、地表移动和变形预计分析的基础上,对高压线路铁塔进行了采动损害程度分析与评价,并提出了高压输电线路下安全开采的防护和维修措施。     

我国开采沉陷动态过程的研究现状与展望

随着灾害意识的增强和防护措施力度的加大,采动地表动态沉陷的预计理论及方法日益得到重视,各种各样的新理论逐渐被应用到开采沉陷动态过程的研究当中。在综合分析大量文献的基础上,对开采沉陷动态过程机理、预计方法等方面的研究现状进行了论述,指出了目前在开采沉陷动态过程研究方面存在的问题及发展方向,对预防或减轻采动损害、确保地表建筑物的安全运行等,具有重要的理论和现实意义。     

多煤层采区岩移及内部应力的模拟研究

本文采用相似模拟试验和光弹性模拟试验相结合的方法对某矿多煤层采区同采条件下 ,下部煤层开采对上部煤层开采的影响规律进行了模拟研究 ,得出了下部煤层开采时上覆岩层移动及变形规律、有关岩层移动参数、上部煤层巷道变形预计方法和三组四层煤同采时应力分布及影响范围。     

煤样的尺寸、形状及锚固效应

为研究煤样的尺寸、形状及锚固效应,加工了不同高度的圆形、正方形和长方形截面试样,对完整试样单轴抗压强度与高径比关系、锚固试样的强度和变形参数变化进行了试验研究,并通过数值模拟研究了钻孔存在、载荷分布及载荷大小对煤样强度的影响。结果表明,三种截面试样强度均随高径比增大而降低,与高径比呈负指数关系。无托盘非预应力锚杆若不能对试样破裂位置形成闭锁路径,则不能明显提高试样的承载能力。钻孔的存在可明显降低试样的峰值强度及弹性模量,托盘载荷可明显提高试样的残余强度,钢带载荷可明显提高试样的强度和变形参数。相同等效面力作用下,两侧面施加全侧面载荷试样及局部施加托盘载荷试样强度随等效面力增加而增大的程度有限,甚至在等效载荷较高时有所降低。研究结果对进一步理解试样的尺寸、形状及锚固效应有一定帮助。     

长壁开采覆岩内水平定向长钻孔位置特征与卸压瓦斯抽采机理

长壁采空区卸压瓦斯抽采是煤矿绿色开采技术体系中煤与瓦斯共采的重要组成部分,在覆岩内布置水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯近年来应用较多;与高抽巷、普通高位钻孔不同,其在采动覆岩内布置抽采时,对覆岩破坏及瓦斯运移的响应与敏感性具有显著的特殊性。通过理论分析、数值模拟与工程实例验证等方法研究了采动覆岩内水平定向长钻孔的位置特征与卸压瓦斯抽采机理。阐述了水平定向长钻孔抽采卸压瓦斯的技术原理,结合室内试验、数值模拟分析了水平定向长钻孔的3个位置特征：(1)钻孔布置位置区域瓦斯积聚程度高,为钻孔抽采瓦斯提供浓度条件;(2)钻孔布置位置区域裂隙较为发育,为钻孔抽采提供瓦斯源保障;(3)钻孔布置位置区域岩层受采动影响较小,为钻孔提供稳定性条件。在此基础上,从采动裂隙内瓦斯积聚程度、采动岩层渗透率和采动钻孔稳定性3个方面揭示了水平定向长钻孔布置抽采机理,提出了水平定向长钻孔的位置判据,给出了确定钻孔抽采位置的方法流程,并通过数值模拟、工程实例进行了合理性验证。研究结果表明：依据钻孔位置判据进行钻孔布置抽采的最大瓦斯抽采纯量达2.59 m3/min,为其他对比钻孔的2.56倍;在定向长钻孔抽采作用下,回风巷最大...