基于四棱体积分计算理论的采场固定支承压力研究

根据支承压力的形成机理,应用四棱体理论对采场固定支承压力进行积分计算,并利用midas GTS对采场固定支承压力进行了研究,分析了采场固定支承压力的大小及其影响范围。结合现场工程实际,对其采场固定支承压力进行了计算和实测验证,该方法较弹性力学中的极限平衡理论计算更为直观简洁。结果表明:运用四棱体积分计算理论对采场固定支承压力进行计算,较其它计算方法更可靠、更有效。四棱体积分计算理论在矿井支承压力研究中值得进一步探讨和应用。     

深部大采高综放工作面支承压力分布规律

结合龙固矿2301大采高综放工作面地质及生产技术条件,通过理论分析、FLAC3D数值模拟及现场实测综合研究了工作面支承压力的分布规律。研究得出了工作面走向及倾向支承压力峰值的分布范围及峰值大小及应力集中系数,并揭示了支承压力随工作面的推进的分布规律,实测结果与数值模拟及理论分析结果相比误差较小。     

双向渐厚综放工作面超前支承压力研究

基于九里山矿15081孤岛综放工作面煤层厚度不均的现场情况,采用理论计算、Flac3D数值模拟及现场实测的方法,对该面的支承压力影响范围、峰值大小及峰值位置进行确定,验证了支承压力的变化具有“采厚效应”,同时发现了支承压力不仅与一次采厚相关,还与一定范围内的煤厚变化率相关,不仅为指导工作面安全放煤提供了理论依据,还为研究支承压力提供了新思路。     

东曲煤矿工作面超前支承压力分布规律研究

基于回采工作面超前支承压力对冲击地压、煤与瓦斯突出等现象有直接影响,结合东曲煤矿14305工作面的开采条件,通过理论计算及采用UDEC2D4.0数值模拟,对该工作面超前支承压力的分布规律进行研究,同时对现场实测超前支承压力数据进行统计分析,得出了超前支承压力的分布规律。14305工作面超前支承压力的影响范围约为35 m,超前支承压力峰值约为16 MPa,并距工作面8~10 m,应力集中系数约为2.2,可为东曲煤矿煤柱宽度、工作面支护参数设计提供技术支持。     

工作面支承压力峰值计算方法研究

为了确定区段煤柱尺寸和预防动力灾害事故(瓦斯事故、冲击地压、底板突水等),对支承压力分布规律进行研究。采用理论分析、数理统计研究方法,研究支承压力峰值大小,提出支承压力峰值大小的计算公式。以山西省内30个煤矿144个地应力测试数据为基础,进行支承压力峰值系数计算,得出峰值系数为2.88~5.06,符合国内学者的共识,支承压力峰值是3~5倍的上覆岩重,进一步验证了支承压力峰值的计算公式的合理性。     

东曲矿28808工作面支承压力分布规律研究

以东曲矿28808工作面实际赋存条件为工程背景,对影响支承压力分布规律的因素进行分析,研究各因素对支承压力峰值位置的影响规律;利用理论计算,得出支承压力的峰值位置,峰值大小,以及支承压力的影响范围,为工作面安全生产奠定基础。     

深井工作面侧向支承压力分布影响因素研究

根据高家堡煤矿一盘区的地质条件,在理论分析工作面侧向岩梁断裂结构力学模型的基础上,通过数值模拟方法,主要研究了工作面煤层开采厚度、工作面长度及相邻区段工作面非等长布置对侧向煤体支承压力分布特征的影响因素。研究结果表明:随着采厚的增加,侧向支承压力峰值向煤体深部移动,峰值强度降低;随着工作面长度的增加,岩梁在工作面两侧的断裂时间提前,支承压力明显影响区域增大,其影响程度随工作面长度的继续增加而减弱;相邻区段工作面非等长布置情况下,煤柱内支承压力基本呈非对称形态发展。研究结果对并掌握侧向煤体支承压力分布规律,确定合理区段煤柱宽度及顺槽掘进的合理滞后时间或滞后距离等具有重要意义。     

近距离煤层应力拱形态与支承压力分布演化研究

为了确定近距离煤层重复开采停采煤柱的合理宽度,以燕子山矿为工程背景,基于应力拱理论进行了研究。采用理论分析、数值模拟及现场实测研究了随重复开采应力拱形态和支承压力分布的演化规律及响应关系。结果表明：跨度、埋深与支承压力影响范围呈正相关,而拱高、集中应力系数与其呈负相关。重复开采引起应力拱左、右半拱的拱高和跨度按时空顺序分别增大至165 m和235 m,结合理论计算得超前支承压力影响范围由78 m增大至94 m。现场实测所得数据得到了相同的规律。应力拱的形态与支承压力分布的演化高度关联,随重复开采超前支承压力影响范围明显增大。研究成果可为近距离煤层停采煤柱宽度的留设提供科学依据。     

采空区矸石压实过程对煤柱支承压力的影响

为了研究采空区压力及煤柱上支承压力随采空区矸石压实程度的变化规律,通过实验室试验、数值模拟等方法,探讨建立了采空区矸石压缩模量与矸石压实率之间的关系式,分析了采空区矸石压力分布随矸石压实率变化规律;基于弹性基础梁理论和弹塑性极限平衡理论建立了煤柱上支承压力与采空区矸石压力间的关系式,分析了煤柱支承压力峰值大小、峰值位置受矸石压实率影响规律。最后,将采空区矸石压缩模量与矸石压实率之间的关系用于FLAC3D数值模拟,与理论形成对比,证明二者结果基本一致。研究表明:矸石压实率越大,采空区压力回升越快,压力恢复至原岩应力的位置距煤壁越近,对应的煤柱上支承压力峰值位置越靠近煤壁,压力峰值越小。     

大采高采场超前支承压力分布规律及应力峰值位置研究

根据三元王庄煤矿3045大采高工作面实际情况,在工作面前方巷道实体煤一侧布置了GMC20应力传感器,对超前支承压力进行了实测,并运用FLAC3D数值模拟软件,针对采场建立了工作面的实体模型,研究了工作面超前支承压力的分布规律以及应力峰值的位置。研究表明,王庄煤矿大采高采场实测支承压力峰值及位置与数值模拟、理论计算基本一致;应力峰值位于工作面前方10.3m左右,超前支承压力的影响范围为47m左右,结论可为大采高工作面超前支护方案的确定提供有力依据。     

大采深综采工作面支承压力分布规律研究

以淮南矿业集团潘三矿西区1622综采工作面为例,采用理论分析和数值模拟的方法对深井综采工作面支承压力的分布规律进行研究。结果表明,支承压力随着工作面推进距离的增加逐渐增大,当推进距离达到一定数值后,增加的趋势趋于平缓;而且随着支承压力峰值点到煤壁距离的增加,峰值点向煤岩体的深部转移,支承压力的影响范围逐渐扩大。最后对工作面前方的支承压力进行观测,观测结果与理论分析和数值模拟的结果比较吻合。     

不同采厚条件下超前支承压力分布规律的模拟研究

以义马常村煤矿煤层条件为基础,结合理论计算,利用UDEC离散元软件,对不同采厚条件下超前支承压力分布规律进行了模拟研究,结果表明:随采厚的增加,支承压力峰值变化不大,但峰值点向煤体内部迁移;支承压力极限平衡区宽度明显增大;支承压力峰值分布从点分布明显向区域分布变化。     

大埋深工作面超前支承压力影响范围实测研究

井下现场实测支承压力规律参数是研究工作面超前支承压力影响范围最直观、可靠的方法。以王楼煤矿七采区27304工作面为工程研究背景,通过巷道锚杆受力监测,对27304工作面超前支承压力影响范围进行了实测研究,分析出了工作面超前支承压力影响程度及范围,对确定工作面合理停采线位置具有重要指导意义。     

软岩层厚度对关键层上载荷与支承压力的影响

本文简单介绍了岩层控制中关键层理论的基本概念，并运用有限元法详细分析了软岩层厚度对关键层上部的载荷及下部的支承压力分布规律的影响．研究结果表明：关键层上的载荷与支承压力分布一样，都受软岩层厚度变化的影响，一般不可视为均布状态。     

软岩层厚度对关键层土载荷与支承压力的影响

本文简单介绍了岩层控制中关键层理论的基本概念，并运用有限元法详细分析了软岩层厚度对关键层上部的载荷及下部的支承压力分布规律的影响。研究结果表明：关键层上的载荷与支承压力分布一样，都受软岩层厚度变化的影响，一般不可视为均布状态。     

工作面超前支承压力分布规律研究

 对某矿岩浆岩侵入条件下首采工作面超前支承压力进行了研究,采用UDEC数值模拟软件分析了回采期间顶底板应力场的变化特征及超前支承压力分布规律。采空区支承压力接近原岩应力,回采工作面明显处于卸压区,回采煤体前方形成应力集中区。并使用钻孔应力计对回采煤体超前支承压力进行了实测分析,进一步研究了超前支承压力分布规律,为首采面的安全回采提供了技术支持。     

大采高工作面超前支承压力分布规律研究

根据支承压力理论与相似模拟实验对石圪台矿2-2煤层开采工作面的支承压力影响范围和支承压力峰值点位置进行预测与研究。研究表明:工作面超前支承应力峰值点距煤壁约3 m,超前支承应力影响范围约为25 m;顶板初次来压步距为32.0 m,周期来压步距为10.5 m,与现场实测数据较吻合。     

工作面采空区侧向煤体内支承压力分布规律研究

工作面采空区侧向煤体内支承压力由静态支承压力和动态支承压力叠加而成。建立静态支承压力及动态支承压力力学模型,推导出了静、动态支承压力分布方程式。基于静态支承压力和动态支承压力分布方程式及相关地质资料,求出了某工作面采空区侧向煤体内支承压力分布规律,对确保采煤工作面安全高效生产,提前防范顶板灾害具有重要指导意义。     

浅埋两硬煤层综放面支承压力分布规律研究

为研究浅埋两硬煤层综放面支承压力的分布特征,用钻孔应力计对安家岭矿4102工作面回采巷道两侧煤体内的应力进行了实测。研究表明:浅埋两硬煤层综放面超前支承压力、后方支承压力及侧向支承压力的影响范围较大,超前支承压力峰值位置到煤壁以及侧方支承压力峰值点到煤柱侧帮的距离都较小(3~4m),这是与普通煤层综放面超前支承压力峰值点前移及侧方支承压力峰值远离巷帮的规律不同之处,侧方支承压力峰值出现在工作面后方,在工作面采动影响稳定后,煤柱侧巷帮煤体内会出现明显的破碎垮落区、塑性区和弹性区。     

基于微观裂隙扩张的采场底板突水机理研究

基于矿山压力和岩层控制理论,分析了工作面附近支承压力及底板水压的空间分布特征,确定了两者对底板的力学作用机制。通过建立裂隙力学模型,从微观角度研究了支承压力和水压对裂隙的作用效果;以薄板理论为依据,从宏观角度研究了含水层水压对底板有效隔水层的作用机理,并给出底板突水极限水压值的计算公式。结果表明:支承压力的增大会导致裂隙渗透系数的减小;水压的增大会导致岩体强度的降低和裂隙劈裂长度的增加。采场底板突水的实质是采动引起的矿山压力和承压水水压共同作用下微观裂隙的扩张和底板有效隔水层的断裂。