蹬空上提面矿压显现规律的数值模拟研究

提高工作面回采上限是节约煤炭资源的重要途径之一。针对既蹬空又提高上限的工作面,回采前需研究其矿压显现规律。通过FLAC3D数值模拟能很好地分析蹬空、上提对工作面回采的影响。数值计算结果表明:蹬空上提段超前支承压力峰值较蹬空非上提段大,蹬空上提对工作面顶板下沉量的影响较蹬空非上提大。     

顾北煤矿半孤岛工作面矿压显现规律研究

 摘要：工作面围岩压力分布及矿压显现规律是巷道合理布里和煤柱合理留设的关健因素，采用数值模拟、相似模拟、现场实测综合方法获得了围岩压力分布及矿压显现规律.孤岛工作面沿空巷道矿压显现剧烈，支护难度大。本文以顾北煤矿1212（1）综采工作面为研究对象，首先分析了煤层的地质条件与顶底板的情况，并制定了矿压观测的内容与方法，进而对综采支架工作阻力、巷道围岩变形进行实测分析，得到矿压显现的规律，从而为工作面的高产、高效、安全、低耗创造良好的技术条件。     

深井大采高综放工作面围岩巷道变形研究

根据山东新巨龙矿大采高综放工作面煤层地质和巷道布置的现场条件,制定合理的观测方案。采用现场实测结合理论分析的方法,研究了大采高综放面在深井条件下的矿压显现情况。重点对工作面回采巷道在回采过程中的变形规律进行了实测研究,对巷道的表面和深部位移变化情况进行实践总结。得出了该条件下巷道在回采期间的变形规律,提出了回采巷道变形三个阶段的特征与相互关系,对改善巷道的维护有着积极的意义。     

沿空留巷顶板稳定性分析及其控制

 根据沿空留巷上覆岩层的后期活动规律，将顶板变形视为“给定变形”，建立顶板力学模型，采用变分法，推导顶板下沉量计算公式。依据具体的地质力学参数，验证力学模型的合理可行性，并研究分析顶板下沉量与各影响因素之间的定量关系。通过分析表明，在直接顶弹性模量较大时，巷旁支护阻力的变化对顶板下沉量影响不大；在直接顶弹性模量较小时，巷旁支护阻力对顶板下沉量影响较大。直接顶厚度在3~11.5m范围内变化时，随着直接顶厚度增加，顶板下沉量明显减小。当巷内和巷旁支护阻力较高时，顶板下沉量随着直接顶弹性模量增大而明显增大；当巷内和巷旁支护阻力较小时，直接顶弹性模量的变化对顶板下沉量影响较小。顶板下沉量与巷道宽度、煤层厚度、巷帮塑性区宽度、顶板旋转角度成线性增大的关系，与巷帮煤体残余强度、充填体宽度成线性减小的关系，与巷帮煤体弹性模量成反比例关系。根据各影响因素与顶板下沉量之间的关系，提出巷内支护采用“分期联合支护”，巷旁采用“超前复合加固”等控制沿空留巷顶板稳定性的措施。     

沿空掘巷围岩控制的时效特征

针对掘巷滞后时间、沿空掘巷围岩经历掘巷和回采两次扰动的影响,采用理论分析、数值模拟和工程实践研究了沿空掘巷的开挖巷道和回采过程窄煤柱对围岩的控制作用.研究结果表明开挖巷道最佳时间和煤柱宽度的选择是沿空掘巷在掘进和回采期间控制围岩稳定的关键.沿空掘巷实体煤帮加固,延缓围岩小结构的失稳破坏;合理选择加固煤柱的支护结构对提高煤柱承载能力和维护其稳定至关重要.工程实践证明沿空巷道在掘巷和回采过程中围岩变形明显不同,两帮加强支护能有效地控制沿空掘巷的围岩稳定.     

高档放顶煤工作面矿压显现基本规律

对孔庄矿井７１７７高档放顶煤工作面进行了矿压观测与分析，探索了ＺＷＭ网格式液压迈步放顶煤支架工作面矿压显现规律。     

沿空留巷底板变形力学分析及底臌防控

上覆岩层垮落产生的动载荷通过巷帮煤体、巷内支护体以及巷旁支护体传递给底板,造成工作面后方一段距离的沿空留巷底臌变形加剧。为了控制上覆岩层垮落引起的底臌变形,在分析沿空留巷力学环境的基础上,建立底板力学模型,计算出沿空留巷煤帮弹性压缩区、塑性区、破裂区的宽度,以及煤帮对底板的作用力。应用关键层理论,确定顶板硬岩层位置及其破断顺序,以及垮断极限层的层位;采用顶板载荷条带分割法,计算出巷旁支护体对底板的作用力,并引入等效载荷的概念,构建底板等效载荷分布力学模型,将沿空留巷底臌与上覆岩层垮落紧密联系起来,分析上覆岩层垮落对底板的受力及变形影响,推导出底臌变形计算式。研究结果表明:上覆岩层垮落引起的底臌主要是由于塑性区煤体和巷旁支护体下方底板岩层高应力压剪破坏,以及巷道底板和采空区底板在强卸荷条件的拉伸破坏共同影响造成的。基于此,提出了降低塑性区煤体和巷旁支护体传递给底板的作用力,提高采空区冒落矸石对底板的作用力,防止巷道底板岩层拉伸破坏,巷旁支护体宽度、刚度与底板岩层强度相匹配等底臌防控措施,并应用于工程实践。     

基于神经网络的综放回采巷道支护设计

综放回采巷道支护设计大多依赖于设计者的经验,采用工程类比法。由于其影响因素很多,且定量因素与定性因素并存,有相当一部分综放回采巷道的支护形式与围岩(煤)的变形特性不相适应,巷道支护的参数选择不合理,造成巷道支架折损严重,维护困难,严重影响煤矿的生产和安全。为此,建立了综放回采巷道支护设计二级神经网络模型,并以实际支护方案为样本,对模型进行学习训练,形成智能推理网络。实际应用表明:该方法简便,支护决策结果与实际相吻合,实用价值较高。     

回采巷道围岩稳定性模糊综合评判研究

通过引入回采巷道围岩稳定性分类指标及指标的聚类中心值,建立回采巷道围岩稳定性模糊关系矩阵.根据具体情况确定了各分类指标的权重,然后采用模糊评判方法对淮南潘一矿2322(3)工作面区段回风平巷围岩稳定性进行研究,取得较满意的结果.     

多源煤基固废充填体强度演化规律及声发射特征

为探究多源煤基固废充填体力学特性,制备29组尺寸为70.7mm的立方体试件,采用单轴压缩实验系统得到不同龄期充填体试件抗压强度,利用XRD,SEM微观观测技术分析原材料的微观形貌及物质成分组成,并采集不同龄期试件断面微观形态结构,揭示充填体强度演化规律;基于响应面法研究各组分对不同龄期(3,14,28 d)充填体强度的影响,应用声发射测试系统监测试件破坏过程中声发射特征。研究结果表明：各因素对试件强度影响的显著性大小为：粉煤灰>矸石>脱硫石膏>气化渣与炉底渣的1∶1混合物;响应面法得到粉煤灰及矸石对充填体试件的抗压强度影响较大;新生成的棒状结晶物及蜂窝棉絮状胶凝物质随龄期的增长逐渐增多,从而使充填体强度增高;试件3 d强度最小,3～14 d强度增加幅度最大,14～28 d强度增加幅度次之;塑性变形阶段,有少量能量释放,试件表面出现细微裂纹,并逐渐演变成贯通裂隙;屈服破坏阶段,声发射振铃计数陡然增大,试件内部集聚的能量突然释放,试件表面出现明显贯通式裂隙,并逐渐裂开、崩落;峰后阶段,试件依然具有一定的强度,声发射事件依然存在,并伴随能量释放,研究成果可为工程现场充填材料...