采空区顶板大面积垮落的空气冲击灾害研究

基于近年来采场顶板大面积垮落所形成空气冲击灾害的频发性与严重性,在总结以往研究结果的基础上,用矿压理论与流体力学理论的分析方法,论证了长壁采场空气冲击灾害发生的客观条件、灾害模式、研究的重点内容、解决问题的途径以及最新研究进展.主要结论有:采场空气冲击灾害的发生条件与灾害模式是存在差异的;顶板垮落的空气冲击灾害过程存在共性,均需考察冲击时间、灾害程度以及防灾工程设计与防治等;应用非稳态可压缩流体的理论研究该问题.     

采空区边缘煤层顶板的断裂与垮落探查

在上阶段采空区内的综放面上风巷中,论文采用巷探和钻探的方法,对采空区边缘附近煤层顶板的断裂、垮落与沉降形态进行探查,获得了在具体的地质、采矿条件下煤层回采后采空区边缘附近煤层顶板断裂、垮落的实际资料,包括顶板岩层的断裂线位置、断裂高度、断裂角以及沿煤层倾斜方向顶板岩层的垮落形态等数据.     

采空区垮落顶板形态及其演化特征

揭示采空区垮落顶板形态特征对于近距离煤层上行开采、含水层下开采以及废弃采空区瓦斯分布等具有十分重要的意义。从开滦矿区12_-1号煤层开采后垮落顶板的现场地质雷达探测结果出发,综合运用材料力学、矿压理论与UDEC数值模拟的方法,对采空区垮落顶板形态的典型特征、形成机理进行了充分研究,描述了采空区"正-倒置三角形"垮落顶板形态动态演化特征,给出了采空区"正-倒置三角形"垮落顶板形态的概念。研究结果:(1)通过地质雷达探测反演结果可知,煤层顶板分层明显,采空区垮落顶板呈现正置三角形区域与倒置三角形区域交替出现的形态,其中正置三角形区域内下位岩块堆砌整齐、上位岩块堆砌杂乱,而倒置三角形区域内下位岩块堆砌杂乱、上位岩块完整性好;(2)采空区垮落顶板形态的出现是基本顶及其控制的上覆岩层周期破断与已破断的关键岩块再次破断共同作用的结果,当各关键岩块的极限抗弯强度小于受到的最大弯矩时即发生再次破断,且基本顶岩块与上覆岩层发生再次破断的位置不同,2者再次破断位置的差异导致采空区垮落顶板被分为正置三角形与倒置三角形区域;(3)提出了采空区垮落顶板"正-倒置三角形"形态的概念,当基本顶及...     

房式采空区下长壁回采顶板垮落特征研究

以鄂尔多斯地区房式采空区下煤层长壁开采为主要研究对象,采用支架工作阻力观测、理论分析了房式采空区下煤层长壁开采围岩应力场的分布和顶板的垮落特征,根据采场支架工作阻力的分布特征,认为房式采空区上部覆岩在一定的采高范围内存在上部大结构,综采工作面顶板及上方煤柱形成小结构,上部覆岩大结构与下部顶板小结构垮落的不同周期性,将会引起工作面周期来压的不等距和来压强度的不等强性。     

采空区顶板见方垮落的覆岩空间结构特征及形成条件

见方垮落是工作面采空区顶板的一种特殊形式垮落,基于覆岩空间结构理论及薄板结构模型,对其覆岩空间结构特征及形成条件进行研究。顶板见方垮落实质为某关键层初次整体垮落,形式呈正"O-X"破断,其形成条件极为苛刻,需顶板结构及强度、区段煤柱特性、采空区边界条件、工作面宽度、工作面推进距离等因素满足对应关系。判别工作面见方垮落时,需从采区内首采工作面开始,依次计算各工作面回采后关键层的破断情况。工作面宽度越大,关键层见方垮落所需的关键层厚硬程度更高,这是多数工作面所不能满足的,而将冲击地压工作面见方区域均划定为冲击危险区往往偏于保守。     

近距离房柱采空区下长壁采场顶板垮落特征研究

为了研究近距离房柱采空区下长壁采场覆岩随时间变化的渐进破断过程和采动裂隙的发展演化规律,以唐山沟煤矿某工作面为工程试验背景,采用物理相似模拟、顶板下沉梯度分析和图像增强算法方法研究了11-2煤房柱式开采后下部近距离的12煤长壁采场顶板岩层破断垮落及裂隙扩展情况.通过实验观察,并从能量释放的角度对岩层运移变化进行分析,结果表明:在近距离房柱采空区下,采用长壁回采工艺时,上部煤柱随时间变化产生破裂失稳,上覆岩层的能量以周期性的方式积累和释放,同时,每隔一个大的周期,有较大能量的突然释放.在此过程中,长壁采场顶板裂隙发育明显,裂隙扩展迅速,裂隙易与上部房柱采空区煤房导通,加速煤柱失效,并形成导水通道.     

大型采空区顶板冒落危害预测

某矿31-1#矿体采空区暴露面积6000 m2,高度达65 m,在其下部有一定矿量需要进行回采,空区一旦冒落,将对下部作业人员和设备造成巨大的危害。通过对采空区稳定性、冒落形式进行现场调查,并结合现场实际,建立了采空区顶板冒落危害预测模型,对空区顶板围岩大批量冒落和零星冒落进行了危害预测,并根据预测结果,提出了相应的预防措施。     

采空区冲击灾害防治研究

矿体在开采结束后,其采空区顶板会在高应力状态下积聚大量的弹性能,并在一定的条件下突然释放,形成冲击灾害。建立了采空区顶板大面积垮落时冲击气浪最大气流速度和破坏载荷预测理论模式,大大简化了冲击灾害发生时的理论分析、推导过程,为防灾工程提供了科学、简便的设计依据,对矿山安全生产和灾害预防具有重要意义。     

坚硬顶板初次垮落步距

本文以双向板为力学模型分析坚硬顶板的受力状态,破坏特征,得出了较符合实际的四边实体煤采场坚硬顶板的断裂步距计算公式。     

防治综放工作面顶板垮落引燃采空区瓦斯方法

分析了夏阔坦煤矿1007综放工作面顶板垮落过程中引燃瓦斯的原因。该矿通过采取顶板预裂爆破、高位长钻孔抽采瓦斯、"偏Y形"通风方式、平行升压、采空区注氮等综合防治措施,成功解决了综放工作面坚硬顶板垮落过程中产生火花引燃瓦斯的问题。     

国外难垮落顶板控制技术综述

难垮落顶板控制是采矿学研究的重要组成部分,在综合国外难垮落顶板控制技术的基础上,文章针对难垮落顶板控制技术,对前苏联、波兰和印度三个国家进行了归纳、总结和概述,希望对国内存在难垮落顶板的矿区提供参考和借鉴。     

蒙祥露天煤矿采空区垮落高度分析与采空区处理方法

露天煤矿采场内井工开采的小煤窑形成的采空区,由于挖掘高度和宽度、煤层顶板岩层强度的不同,采空区的垮落高度、范围、形状各异,在蒙祥露天煤矿开采过程的实践中,分析出特定条件下采空区垮落形状,并依据特定条件,总结出1套钻孔探测垮落高度位置和现场计算实际安全厚度的计算式。     

王封煤业回采工作面顶板垮落管理分析

王封煤业由于受历史采掘工艺、矿井地质条件、矿山压力显现、顶底板岩性等条件制约,面临各种设计及实际生产方面的挑战与创新。本文就矿井面临困难进行采煤方法的研究探讨,以及回采过程中的顶板垮落进行分析。     

厚松散层下煤层开采顶板垮落规律研究

运用松散介质力学理论和相似模拟实验研究厚松散顶板下煤层开采顶板垮落特征，详细分析了厚松散顶板下开采顶板垮落规律，得出了厚松散顶板下采煤采场支护阻力计算公式。厚松散顶板垮落特征与薄层状顶板垮落特征有着很大区别，顶板垮落形态似抛物线拱状，且随工作面推进冒落拱动态向前移动，其形态、大小基本保持稳定，靠采空区侧顶底板移近量最大，工作面支柱载荷前后排较小中间大，研究结果成功地应用于工程实践。     

封闭采空区顶板垮落-空气冲击耦合模型与差分解法

基于牛顿第二定律和空气动力学原理,分析了矿山开采中突发性顶板垮落所伴随的飓风冲击灾害,建立了封闭采空区条件下顶板垮落-空气冲击的耦合模型,讨论了差分数值解法.借助数值解研究了封闭采空区条件下顶板块体运动速度的变化规律、冲击过程的作用时间,以及采空区所带巷道内压缩空气风流的速度变化规律.     

采空区顶板垮落与瓦斯涌出关系的模拟实验研究

利用自制的工作面顶板垮落与采空区瓦斯涌出模拟实验装置,研究了不同倾角、不同瓦斯浓度条件下来压过程中不同范围的老顶垮落与工作面瓦斯涌出之间的关系.根据试验结果探讨了一定条件下顶板垮落对采空区瓦斯场扰动后瓦斯扩散、运移及积聚特征,分析了受扰动的瓦斯场在工作面负压流场作用下进入回采工作空间对工作面瓦斯浓度影响的程度.该实验结果对工作面来压期间的瓦斯管理有参考价值.     

厚松散层下煤层开采顶板垮落规律研究

运用松散介质力学理论和相似模拟实验研究厚松散顶板下煤层开采顶板垮落特征 ,详细分析了厚松散顶板下开采顶板垮落规律 ,得出了厚松散顶板下采煤采场支护阻力计算公式。厚松散顶板垮落特征与薄层状顶板垮落特征有着很大区别 ,顶板垮落形态似抛物线拱状 ,且随工作面推进冒落拱动态向前移动 ,其形态、大小基本保持稳定 ,靠采空区侧顶底板移近量最大 ,工作面支柱载荷前后排较小中间大 ,研究结果成功地应用于工程实践