深井近距离煤层上行开采巷道应力数值分析

为解决孙村煤矿深部二层煤开采过程中遇到的诸多问题,提出了上行卸压开采的技术方案.采用RFPA数值分析软件,对孙村矿深部近距离煤层上行开采条件下,上位煤层回采巷道的应力环境进行了分析;结合覆岩导水裂隙带的观测结果,探讨了上位煤层回采巷道的稳定性,证明上行开采条件下上位二层煤的回采巷道稳定性较下行开采有较大的改善;同时研究了上位二层煤开切眼的合理位置,为保证上行卸压开采的成功提供了理论依据.     

采动力学与岩层控制关键理论及工程应用

研究岩体采动力学响应和岩层控制技术对促进煤炭安全高效开采、保障能源稳定供给具有重要意义,是实现煤炭资源科学开采的理论基础。矿山岩体灾害(围岩变形、冲击地压等)频发,其形成-演化-发生全过程与采动力演化分布、岩层运动、开采扰动和能量演化密切相关。基于实用矿山压力控制理论,提出并阐述了采场岩层控制进展与控制准则,建立了定量分析的力学模型和设计方法,发展了针对性的岩体灾害控制技术,并创新研制了配套试验研究装备。采动力学与岩层控制理论将岩层控制分为采场岩层控制和巷道围岩控制;提出控制或利用采动岩层运动改变致灾条件,给出“给定变形”和“限定变形”准则;调控“3S”因素准则(围岩应力环境、围岩结构属性、围岩支护结构)改变围岩自稳能力。以岩体灾害控制为目标,提出了以“应力主控”为核心的释能主控技术;建立了岩体灾害控制大小原理和弱面判据(安全系数K、冲击危险性系数U);研发了采场矿压机械模拟试验系统、采动力试验系统和蠕变及动力扰动冲击加载试验系统,实现了实验室尺度还原采动力作用下岩体变形-破裂-运动过程,为研究采动力作用下岩体力学响应提供了试验装备;分别从采场岩层控制、地质软岩巷道控制、工程软岩巷道控...     

采场动态结构力学模型的仿真及其应用

以“以覆岩运动为中心的矿压理论”体系为核心内容,兼容当代最新的矿压理论研究成果,运用最新的信息技术手段,建立了采场动态结构力学模型;推导了覆岩裂隙带运动方程;导出了计算采场支承压力分布范围和计算内应力场分布范围的力学表达式。建立了采场上覆岩层(运动)数字化模型,并实现了动态可视化仿真系统。论文所取得的主要结论如下: (1)采场四周煤体上的支承压力主要来源于采场上方已经发生运动的岩层。从形状上看,该部分岩体为一上大下小的截头方锥体。在工作面开始回采初期,该截头方锥体的上下端面是相同的,可以看作是一个长方体,随着工作面的推进,该截头方锥体的上下端面都在不断扩大。在上端面上表现为地表移动范围的不断扩大;在下端面表现为支承压力分布范围的逐渐增加。大量的实验和现场工程实践证明,在工作面从开切眼开始推进到推进距离大约为工作面长度左右时,该截头方锥体的上下端面相对于中部以采空区边界为断面的长方体的扩展发展到最大。根据三维结构力学模型建立采场四周煤体上支承压力平衡方程,推导出了支承压力和内应力场分布范围的计算表达式。 (2)在建立了采场上覆岩层数字化模型的基础上,采用具备OOP特征的程序设计语言Visual Basic 6.0,开发了采场上覆岩层运动规律动态仿真系统。该     

深部构造复杂区大断面硐室群围岩稳定性模拟分析

以某煤矿-770 m扩容泵房为研究背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的综合研究方法,研究得到深部构造复杂区内大断面硐室围岩的变形破坏原因和稳定性控制对策,运用数值分析软件FLAC 3D 分析了耦合支护后泵房立体交叉硐室群应力场、位移场和破坏区特征,并对硐室稳定性和支护参数的合理性做出了评价。现场工业试验表明：硐室围岩变形量较小,30 d内顶底板移近量仅为12.5 mm,两帮移近量为7.5 mm,硐室围岩的稳定性较好,达到了理想的支护效果。     

控制设计在顶板管理中的地位

本文阐述了控制设计在顶板管理中的地位，分析了科学的顶板控制设计方法，最后介绍了顶板控制设计专家系统及其在煤矿生产中的应用。     

Study on ascending mining roadway layout of close distance coal seams in deep mine

To solve the problems appeared in mining process of No.2 seam, the ascending stress-releasing mining method was adopted. Studying on the reasonable layout of actual mining roadway in upper coal seams is the precondition of successful ascending mining. By using ＂device of leak measuring by blocking up double ends＂, it detected the height of overburden water flowing fractured zone originated from sub-coal seams mining. Thus it proved that the actual mining roadway of No.2 upper ascending seam was located in the smooth sagging zone. On the basis of analyzing the stress-releasing effect of sub-coal seams mining to upper coal seams by using RFPA software, it analyzed the stability of up-face coal seams and the reasonable location of starting cut in up-face coal seams. It also analyzed the reasonable gateway location in upper coal seams, which ensured the crossheading in upper coal seams out of the effect of sub-coal work face mining by using theory of underground pressure. Meanwhile, the reasonable pillars dimensions in upper coal seams by building the structure mechanics model of stope were researched. It can make the roadway driven along next goaf to be located in low stress zone, and be beneficial to keeping roads stable owing to less stress of surrounding rock. Finally, it tested the rationality of the layout method of roads in upper coal seams by engineering field measurement in 3221 working face.     

基于贝叶斯分类器的直接顶稳定性的预测方法研究

直接顶板是煤矿工作面空间直接维护控制的对象,其完整程度及运动特征将直接影响回采工作面的安全。为预测直接顶的稳定性,提出一种基于贝叶斯分类器的直接顶稳定性的预测方法。该方法预测准确率92.31%,可为类似工程的直接顶稳定性预测提供参考。     

单体支柱工作面底板控制设计

本文在顶板控制设计和底板比压研究的基础上，以采煤工作面新的工程质量标准为依据，将单体支柱工作面底板控制设计与顶板控制设计结合起来，既能满足工程质量标准对支柱钻底量控制的要求，又能满足对顶底板移近量限制的要求，避免了过去顾此失彼的现象。最后以实测工作面参数证实底板控制设计方法的正确性。     

似膏体充填工作面覆岩运动规律研究

为研究似膏体充填开采覆岩运动规律,采用自行研发的矿压传感器对曹庄煤矿81006似膏体充填工作面进行矿压观测,得到了81006工作面超前支承压力分布规律、充填体内垂直应力及已充填区域内顶底板移近量。结果表明:超前支承压力影响范围为10 m左右,煤壁前方应力场为单一的弹性应力分布;已充填区域内顶底板最大移近量为104 mm,充填体压缩率约为5.2%;充填体内应力计进入稳定状态后应力为15.06 MPa,与原岩应力13.75 MPa相近,充填体接顶效果较好,充填体可以支承上覆岩层的全部质量;工作面充填后,矿压显现较弱,覆岩较稳定,达到预期效果。     

尺寸效应对煤层冲击倾向性测试结果的影响

为研究岩石尺寸效应对冲击倾向性测试结果的影响,进行了高径比相同,直径区间为25~75mm的细砂岩试件的单轴抗压强度试验和颗粒流模拟分析。试验结果表明:小尺寸试件抗压强度较低,声发射产生时间较早、数量较多,峰前积聚能量较小;峰后为塑性失稳、劈裂破坏,能量释放速度较慢,冲击能量指数较小,冲击倾向性较弱;大尺寸试件抗压强度较高,声发射事件数量较少,并且主要集中在极限载荷附近,峰前积聚能量较大,峰后为脆性失稳、剪切破坏,能量迅速释放,冲击能量指数较大,有较强的冲击倾向性;得到了不同尺寸试件的冲击能量指数修正系数,减小了尺寸效应对冲击倾向性测试结果的影响。