浅埋煤层长壁开采围岩应力场特征研究

利用数值模拟及现场观测,研究了浅埋深长壁工作面围岩应力场特征,得出上覆岩层中可形成承压拱结构,该结构能否稳定存在直接关系到工作面矿压显现,并提出将承压拱结构能否稳定存在作为判别某一煤层是否为浅埋煤层的方法。分析了采高和工作面长度对承压拱结构稳定性的影响程度,结果表明:采高对承压拱结构的临界高度及结构稳定性影响十分显著,当采高达到一定值后,上覆岩层中不能形成稳定的承压拱结构;工作面长度对于承压拱结构的稳定性具有很大影响,但当工作面达到一定临界长度时,再加长工作面对覆岩结构稳定性影响程度降低。     

浅埋煤层长壁开采顶板结构稳定性分析

针对浅埋煤层单一关键层长壁开采时顶板岩体结构的破断特征，建立了顶板岩体关键层塑性状态下的结构模型。利用机动法确定了老顶岩板初次来压时载荷的上限值和塑铰线的位置，得到了顶板岩体关键层的最小破断跨距。根据浅埋煤层初次来压期间顶板控制的关键区域在采区工作面中部的特点，探讨了空间顶板结构动态平衡下的特性，提出了老顶破断后塑性铰接体系非稳定的必充条件，给出了几何非线性结构在不同回转运动状态下的稳定性准则。     

浅埋煤层长壁保水开采探究

本文通过对现有的关于浅埋煤层研究成果的总结认识,以陕北神府东胜煤田为典型案例,对现状下浅埋煤层长壁保水开采的可行性进行了探讨。提出了在不改变长壁采煤方法即不以减少生产为代价的基础上,全部或局部的控制和保护地下潜水的几种可行性措施。     

浅埋煤层长壁开采顶板结构稳定性分析

针对浅埋煤层单一关键层长壁开采时顶板岩体结构的破断特征,建立了顶板岩体关键层塑性状态下的结构模型。利用机动法确定了老顶岩板初次来压时载荷的上限值和塑铰线的位置,得到了顶板岩体关键层的最小破断跨距。根据浅埋煤层初次来压期间顶板控制的关键区域在采区工作面中部的特点,探讨了空间顶板结构动态平衡下的特性,提出了老顶破断后塑性铰接体系非稳定的必充条件,给出了几何非线性结构在不同回转运动状态下的稳定性准则。     

刀柱式长壁工作面合理开采参数模拟分析

通过有限元数值模拟方法，分析刀柱式工作面顶板及煤柱的稳定性，探讨合理煤柱间距与煤柱尺寸，并分析了隔离煤柱的尺寸与位置。     

浅埋煤层长壁工作面保水开采地表水位变化分析

为了解决保水与采煤这一矛盾,在论证了保水开采机理及其可行性后,神东矿区补连塔煤矿32202长壁工作面在正常回采过程中,根据浅埋煤层保水开采适用条件的初步分类研究成果,确定采高为5.3 m以下,并选用高强度液压支架和大功率高可靠性配套设备,保证工作面推进速度大于15 m/d。工作面回采后,地面水井水位观测显示,工作面中部10号水井水位,在采后25 d左右就渐趋稳定;靠近回风平巷的18号水井水位,在近1个月后才能够稳定。工作面回采稳定后,10号水井水位相对于地面升高0.66 m,18号水井水位相对于地面下降0.87 m,对第四系松散含水层影响较小,地表主要植被能够正常生长。工业性试验表明,以工作面快速推进为核心的长壁工作面保水开采技术在适宜地质条件下能够取得成功,为我国西部浅埋煤层矿区的生态环境建设和提高煤炭资源回收率提供了借鉴。     

长壁开采条件下的巷道三岔口稳定性研究

采用理论分析和数值模拟方法,研究长壁开采条件下顺槽和开切眼相交的三岔口处煤柱、顶板、底板的应力和位移分布特征。研究结果表明:煤柱在三岔口拐角处形成较大的三角形卸压区,此处煤壁片帮严重;交叉口顶板下沉剧烈区和底鼓区集中在三岔口中心处。根据位移和应力分布特征确定出三岔口周围的危险区域半径大约是巷道的宽度,并建议此处加大锚杆支护的深度和密度。这一研究成果可给同类条件下的矿井建设提供参考。     

浅埋煤层长壁开采支架阻力及安全界限

依据浅埋煤层矿压显现特征,给出浅埋煤层长壁开采工作面支架合理工作阻力及安全界限的确定方法。工作面支护强度的提高,相当于增加关键层下方工作面处的变形刚度k值,可使基岩层关键层破断距有所减小,顶板的破断位置偏向采空区,顶板台阶下沉范围和下沉值均减小。     

浅埋煤层长壁开采顶板岩层的不稳定性态

针对浅埋煤层顶板关键层破断后的不平衡特性和运动特征,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了顶板结构的不稳定性态,给出了关键层破断后顶板结构回转失稳的必要充分条件,建立了铰接体系在回转状态下的稳定性准则,确定了有无支护时顶板岩层稳定状态下的开采高度.研究发现,顶板破断后岩块的台阶下沉与回转失稳必居其一;回转失稳由两岩块相向旋转形成;岩块在铰接处出现塑性铰只是顶板结构回转失稳的必要条件,顶板结构呈瞬变体系才是体系失稳的充分条件.结果表明,根据浅埋煤层长壁工作面顶板结构的结构特征、岩体材料和上覆厚松散沙层等赋存状况,可进一步确定顶板破断后岩块的运动状态和结构呈瞬变体系时的几何特征;采高是人为控制顶板结构稳定的要素之一,单纯降低采高并不一定安全,控制最大回转角才能保证老顶破断后岩块的稳定性.     

浅埋深薄基岩地表水体下重复开采危险性分析

煤层重复采动的覆岩破坏规律较为复杂,尤其是面临浅埋深薄基岩层下地表水体下的安全开采。以某矿实际地质情况为基础,通过构建数值模拟模型及现场实测反演确定出2-3煤层开采时的覆岩力学参数,在此基础上,进行3-1煤层重复开采的数值模拟分析,最终确定了重复采动影响下的覆岩破坏高度,并论证了该区域的重复开采的安全可行性。     

输气管道下急倾斜煤层开采应力分布规律

以输气管道途经的沉陷区为工程背景,运用有限差分法FLAC3D计算软件,模拟急倾斜煤层开采过程中不同开采水平下地表浅部应力变化过程,探讨了地表浅部应力分布规律,分析了地表裂缝产生的原因及应力变化对输气管道安全的影响。研究结果为合理解释地表裂缝的出现及输气管道运营安全评价具有重要的理论和实际意义。     

长壁开采三顺槽锚杆轴力演化特征研究

利用数值模拟方法,研究长壁开采三顺槽在工作面不同开采阶段中锚杆和锚索的受力变化特征。研究结果表明:工作面回采过程中,顺槽中的锚杆轴力处于动态变化之中,锚杆预紧力的施加应和采动响应相适应;三顺槽中顶锚杆中间的三根直锚杆轴力增加较大,应施加较小预紧力以期望得到大工作轴力;三顺槽中顶锚杆两边的斜锚杆轴力变化较小,应施加较大预紧力以得到大工作轴力;三顺槽中两边顺槽靠近中间顺槽的帮部中心附近锚杆轴力增大较大,应施加较小预紧力,其它帮锚杆轴力变化较小,应施加较大的预紧力已获得大工作轴力;中间顺槽锚索轴力增加较小,可以施加较大的预紧力,两边顺槽锚索轴力变化较大,均应施加较小预紧力。     

浅埋深整体性强的软岩条件下的长壁综合机械化开采

中国煤矿工程机械装备集团进出口公司（简称ＣＭＥ）１９９７年向印度出口了３套综采成套设备,在中国专家指导下,首先在巴兰布矿Ｐ－１首采工作面安装好设备,于１９９８年５月１１日投产。至１９９８年１１月初已采出３３．８万ｔ煤炭,１１月２３日工作面推至７３５ｍ...     

煤矿采空塌陷区埋地管道力学分析

煤矿埋地瓦斯气体管道在遭到采空塌陷后,将使局部管道脱离地层支撑而悬空,严重时造成管道断裂破坏,给煤矿安全带来巨大隐患和威胁。采用基于Winkler地基梁模型理论推导和有限元数值模拟的方法分析采空塌陷对管道安全的影响。建立了管道遭受采空塌陷的几何大变形力学分析模型和有限元力学模型,采用非线性理论对力学模型进行求解。计算结果表明:理论推导计算方法和有限元法的管道分析结果具有较好的一致性,误差满足工程精度的要求;当采空塌陷区长度达到20 m时,管道发生失效屈服破坏;土弹簧刚度较小有利于管道的安全,管道通过增加壁厚和外径以及减小埋深能够有效提高管道的安全性。     

长壁留煤柱支撑法开采顶板结构分析及应用

采用长壁留煤柱支撑法开采时会产生两个问题：一是煤柱尺寸留设过小，在限定的开采区域内会发生工作面切顶事故;二是煤柱尺寸留设过大，又会形成跨几个区域大面积顶板垮落事故.为了解决这两种顶板垮落问题，建立了＂连续梁＂力学模型，计算出不同位置、不同性质的煤柱受力状况，并运用RFPA2D软件对郭家湾煤矿采场围岩破坏进行了数值模拟，对顶板结构进行了分析，并得出两种问题顶板垮落的不同特征.据此，提出了设立关键点和关键区的监测方案，通过监测不同敏感区域的煤柱，来解决这两种顶板灾害问题.     

拉拔状态下全锚锚杆轴向应力分布规律研究

锚杆轴向荷力分布研究是个应关注的课题,由于围岩物理力学性质的复杂性,使得深入到围岩中锚杆的受力情况也变得很复杂,时至今日对锚杆的受力机理仍然认识有限。文章通过拉拔试验得出锚杆轴向力与锚深的关系,锚杆轴向力与外载荷的关系、并首次提出了关键外载、外载阂值、轴向应力传递速率的概念。     

深部长壁开采采动应力壳演化模型构建与分析

结合走向长壁开采特点及深部开采采动应力壳演化和采动裂隙发育特征,构建了采动应力壳演化的三维分析模型,引入移动坐标系统和椭球面方程,获得了非充分采动条件下首采工作面和护巷煤柱宽度影响下采动应力壳演化形态方程和采动裂隙发育范围。基于影响采动应力壳演化和采动裂隙发育特征的因素分析,获得了采动应力壳壳体演化形态方程和采动裂隙发育各参量间的关系。分析表明,采动应力壳演化最易在煤柱侧壳基、壳肩或壳顶发生失稳,其演化失稳模式主要有压缩失稳模式、拉伸失稳模式、剪切失稳模式和复合失稳模式,整体揭示了采动应力壳演化特征及其与采动裂隙发育的动态效应。     

浅埋综采工作面矿压显现的推进速度效应分析

为给综采工作面支架工作阻力计算和岩层控制提供依据,基于神东某矿综采工作面地质及开采技术条件,采用FLAC3D和3DEC数值模拟,研究了不同推进速度(时步100,500,1 000)的矿压显现规律.研究表明:不同推进速度工作面超前支承压力、煤壁水平位移、顶板断裂位置均存在明显差异,随着综采工作面推进速度的加大,工作面超前支承压力峰值距离、影响范围呈减小趋势,峰值大小及集中系数、煤壁水平位移量呈现减小趋势,工作面覆岩断裂位置位于采空区后方并远离采空区.通过现场观测,支架工作阻力随着工作面推进速度的增加而减小.     

不同开采条件下煤层底板破坏深度的测试研究

邢台矿的 9#煤层 ,占矿井储量的 66 %以上 ,但受奥灰水的威胁 ,列为D级储量。现用注水试验的方式 ,测试了不同开采条件下 2 #煤层的底板破坏深度 ,导出了底板破坏深度的计算公式 ,因 2 #煤层与 9#煤层的底板相似 ,故为 9#煤层带压开采提供了科学依据。