片帮煤体相似材料配比正交试验研究

易片帮煤体具有强度低、易变形、塑性强等特征,对煤体进行准确模拟是研究煤壁稳定性的关键,其相似材料的选择及配比则是模拟试验的基础。为了能够较为准确地配制出片帮煤体的相似材料,以满足大比例相似模拟试验的需求,采用正交试验方法,以骨胶比、胶结物比例及水固比作为影响试验的几个因素,对其强度及变形(弹性模量E)进行了正交试验。研究得出了材料强度、弹性模量及塑性等力学参数与配比的变化规律,确定了煤壁片帮相似材料的合理胶结物及石膏比例,为准确进行煤壁片帮机理的模拟研究提供了依据。     

软岩大巷破坏机理与复修模拟

在对软岩矿物成分实验测定的基础上，结合巷道变形破坏现场观测资料分析了巷道破坏的机理，由此探讨了软岩大巷复修支护的原则及合理支护形式。通过数值模拟和相似材料模拟再现了巷道变形和破坏形态，对比了不同支护方式的效果。     

三软煤层放顶煤支架-围岩关系分析

根据支架围岩关系的基本原理,对王村矿"三软"煤层采面的支架围岩关系进行了分析,确定了该采区的采面直接顶刚度具有关键作用,为中间型刚度直接顶,P-△ι为双曲线关系,支架的合理工作范围为600～2000kN/架,原设计的直接选型合理.     

厚砂土层下顶板关键块上的动态载荷传递规律

通过动态载荷传递相似模拟实验方法，得出了工作面顶板关键层动态载荷分布总体规律，揭示了厚砂土层下浅埋煤层顶板关键块上的动态载荷传递规律，为确定载荷传递因子和建立顶板动态结构理论奠定了基础。     

层次分析法在确定顶煤可放性各因素权重中的应用

在分析层次分析法(AHP)确定权重不足的基础上，结合物元分析理论，建立确定顶煤可放性各因素权重的物元分析模型.该方法充分考虑各专家对事物的不同认识程度,克服了以往AHP法在确定指标权重中所存在的片面性,使指标体系能全面客观地反映被评价对象.实例证明,该方法科学合理并有广泛的应用价值.     

条带充填保水开采隔水岩组力学模型研究

根据特殊保水开采区典型条件,针对2个等间距充填条带的隔水岩组稳定性进行了物理模拟实验和理论分析,提出了条带充填隔水岩组弹性基础梁力学模型,给出了充填条带压缩量和隔水岩组的挠度计算公式,确定了下行裂隙的位置和发育深度。基于隔水层稳定性判据,提出了合理的充填间隔宽度和充填条带宽度计算方法。结果表明,合理的充填条带宽度和充填间隔宽度主要与充填条带压缩率、隔水岩组厚度与强度及采高有关,充填间隔宽度随隔水岩组厚度、强度和采高的增大而增大,下行裂隙的发育深度随充填条带压缩量的增大而增大。     

浅埋极近距采空区下工作面顶板结构及支架载荷分析

针对浅埋极近距离煤层采空区下开采支架载荷确定难题,以神府矿区某矿极近距离煤层开采条件为背景,采用物理相似模拟实验和理论分析方法,揭示了采空区垮落顶板二次采动结构的运动特征,建立了极近距离采空区下开采顶板结构模型,得出了支架载荷计算公式。研究表明,上层煤顶板垮落稳定后在采空区形成"自由冒落区"和"斜柱条梁区"。极近距离下煤层开采时,"斜柱条梁区"的顶板结构运动分为铰接离层段和沉降压实段,通过建立这2个阶段的顶板结构模型,给出了支架载荷计算公式,确定了以沉降压实段的支架载荷作为工作面支架选型的依据,通过石圪台煤矿浅埋极近距离煤层开采实践分析,验证了公式的可靠性。     

浅埋煤层条带充填隔水岩组力学模型分析

我国西部浅埋煤层开采引起严重的地表塌陷和潜水流失,进行条带充填控制隔水岩组稳定性是保水开采的有效途径。基于“上行裂隙”和“下行裂隙”对隔水岩组稳定性的影响,建立了2个充填条带的非水平五跨连续梁力学模型,并给出了其放松结构,求出了岩梁的应力和弯矩表达式。考虑充填条带及其支撑岩柱的压缩变形,给出了条带充填隔水岩组的下沉曲线,提出了“上行裂隙”发育高度与“下行裂隙”发育深度和位置的计算方法。研究表明,上行裂隙发育高度随间隔宽度的增大而增大,下行裂隙发育深度随隔充比的增大而明显增大。充填位置、充填条带宽度、充填间隔宽度和隔充比是隔水岩组稳定性的主要影响因素。     

基于空隙率的冒落带动态高度研究

基于冒落带的形成过程,对冒落带的动态高度进行了系统的研究。研究表明,冒落带最终冒落高度主要取决于垮落岩石散体残余碎胀系数的大小,而残余碎胀系数的大小决定于垮落岩石散体的空隙率。据此,建立了基于分形几何的空隙率计算模型,并在所建的空隙率计算模型基础上,给出了残余碎胀系数与岩体初始碎胀系数的关系,推导出冒落岩石散体充填整个采空区最终冒带高度的计算模型。最后,结合工程实例,对所建模型进行了验证。     

巷道围岩支护的极限自稳平衡拱理论

根据巷道围岩垮落过程的自稳平衡现象,提出了巷道围岩极限自稳平衡拱概念,按照顶板围岩冒落区的拉破坏原则和无拉应力条件,给出了极限自稳平衡拱的椭圆曲线方程。考虑巷道两帮破坏区对顶板稳定性的影响,提出了巷道围岩的极限自稳平衡拱理论,揭示了巷道围岩的控制对象为自稳平衡拱内的岩体。基于巷道"底板-两帮-顶板"相互影响,巷道支护应当按照极限自稳平衡圈进行设计。结合大量的实践总结,提出了巷道支护要重视两帮和底板的原则,为软岩巷道支护理论与实践提供了新的借鉴。