回采巷道顶板岩层破断演化过程研究

为了研究回采巷道顶板岩层破断的演化过程,基于两端固支的超静定梁模型,探讨了围岩应力重新分布过程中顶板岩层的弹塑性载荷及变形。理论分析表明,通过对各阶段应力临界值的计算,可以对顶板岩层的破断进行有效的预计,也为确定巷道合理的支护时间提供了理论依据。     

采场厚硬顶板破断失稳与能量聚散演化研究

针对采场厚硬顶板强矿压问题,在采场厚硬顶板采动失稳影响特征分析基础上,运用力学理论构建采场厚硬顶板采动承载力学模型,分析采场厚硬顶板采动承载状态及能量积聚演化发布规律,从能量转化角度分析采场厚硬顶板破断致积聚能量释放与强动压显现关系,推导出工作面液压支架动载响应估算方程,揭示厚硬顶板破断失稳强矿压显现影响特征。研究结果表明,1)厚硬顶板在破断失稳前处于覆岩承载状态和自身弹性势能积聚,在破断瞬间显现略高于重力作用的加速运动失稳,加之悬伸跨度较大,导致厚硬顶板条件工作面动压显现尤为强烈;2)悬伸跨度、上覆岩层荷载是厚硬顶板采动承载和能量聚散演化的关键影响因素,上覆岩层荷载、自身厚度和强度是厚硬顶板极限悬伸跨度的关键影响因素;3)在工作面液压支架动态阻力响应的力源构成中,厚硬顶板破断积聚能量释放所形成的动态阻力占比最高,上覆岩层荷载做功转化所形成的动态阻力占比次之;4)在工作面液压支架动态阻力响应的影响因素中,厚硬顶板的悬伸跨度、上覆岩层荷载起直接加剧影响,岩层厚度增加厚硬顶板极限悬伸跨度,进而间接加剧动态阻力响应,直接顶厚度可对动态阻力响应起缓冲降低作用,支架控顶距的加剧影响程度不明显。     

强冲击大采高工作面关键层周期破断规律研究

为探究强冲击大采高工作面关键层周期破断规律,以内蒙古鄂尔多斯母杜柴登矿井30202工作面为例,采用即时加载带理论对上覆岩层进行了划分,在进行了钻孔揭露覆岩层位分析后,理论计算了坚硬砂岩组覆岩周期破断步距,结合微震监测数据分析了影响工作面冲击危险的关键层位。研究结果表明30202工作面上覆岩层中,中高位顶板周期破断对工作面冲击危险存在重要影响,中高位顶板周期性破断期间大能量事件频发,须做好工作面周期来压期间冲击地压防治安全技术措施。     

采动影响下黄河北煤田顶板破断过程研究

为分析采动影响下黄河北煤田顶板破断过程,利用离散元数值模拟软件UDEC模拟黄河北煤田薄煤层采场顶板破断过程,得到薄煤层采场上覆岩层运动规律参数,即直接顶、基本顶初次来压步距和周期来压步距,结合相关理论进行对比分析,丰富和完善薄煤层采场上覆岩层运动规律,为采场顶板的控制设计提供依据。     

采动巷道矿压显现特征及力构协同防控技术研究

以西北地区典型冲击地压矿井为工程背景,研究采动巷道冲击地压力构协同防控技术的有效性,通过对典型厚硬顶板条件下重复采动巷道冲击地压显现特征及主控因素的分析,采用"点-面-区"相结合的方式对深部厚硬顶板采动巷道应力分布进行了探测,确定了回风巷冲击地压严重的主要原因为区段煤柱侧向覆岩结构破断和采动应力的叠加作用。提出冲击地压防治要从采动巷道围岩结构和应力环境双方面入手,通过调整采动巷道围岩应力环境,人为干预高低位岩层破断位态,增加高低位厚硬顶板破断所释放弹性能量的传递损耗,优化巷道围岩支护参数,提高工作面超前应力峰值附近巷道刚性支护系统瞬时吸能让压能力,并根据采场煤层赋存条件、围岩结构特征和应力环境不断改变的特点,动态调整各种措施的时空组合方式进而实现采动巷道的围岩稳定性控制。通过典型冲击地压工作面现场防冲实际,验证了采动巷道冲击地压力构协同防控技术的有效性,为西北地区深部厚硬顶板条件下采动巷道冲击地压防治提供理论指导。     

硬厚岩层破断规律研究

以某矿10202工作面为工程背景,通过理论分析,建立硬厚岩层梁式破断力学结构模型,分析了工作面在推采过程中,硬厚岩层破断的力学机理,并利用UDEC建立二维离散元模型,研究硬厚岩层破断规律,揭示硬厚岩层在不同厚度下初次破断步距的变化情况。     

浅埋煤层厚硬顶板破断与冒落的数值模拟

基于采场覆岩的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数服从Weibul分布的假设 ,运用岩体破裂过程分析 (RFPA2D)系统 ,模拟浅埋厚硬顶板冒落与支承压力的动态变化规律 ,分析了浅埋煤层厚硬顶板的破断机理。研究表明 :浅埋煤层厚硬顶板的破断与冒落规律与普通埋深煤层中覆岩的破断与冒落规律有显著差异 ,其初次破断与冒落形态为拱形 ,周期破断与冒落呈全厚切落和拱形交替发生。这些研究对西部大量浅埋煤层矿区矿压控制具有重要的参考价值     

采动影响下煤柱巷道布置优化研究

为进一步研究厚煤层上区段工作面回采后巷道的布置层位和护巷煤柱的宽度,以山西省某矿6208运输巷为工程背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法。在采动影响下,理论计算煤柱宽度的值为7 m并分析煤柱应力分布的特点。利用UDEC数值软件模拟分析不同煤柱宽度下,巷道分别沿煤层顶板、底板掘进布置时其顶底板、实体煤帮、煤柱帮以及巷道一侧煤柱内部的变形和应力分布规律;得出巷道层位不同,最优的煤柱宽度也不同。相比宽煤柱下,窄煤柱对煤柱巷道具有相当的稳定效果,更有利于煤炭资源的节约和回收。在可允许变形条件下,最终确定试验巷道沿煤层底板掘进,其护巷煤柱宽度为7 m,围岩控制效果良好。     

厚煤层一次采全高低位厚硬岩层垮落致冲机理与防治

基于某矿31103工作面煤层及顶板的基本参数,结合该工作面已发生冲击事件,发现低位厚硬岩层垮落是该矿发生冲击地压的主要原因.为此,以防治低位厚硬岩层垮落诱发冲击地压为目的,选取该矿31103回采工作面顶板垮落控制为工程背景,采用现场调研、理论分析等方法,研究了厚煤层一次采全高低位顶板支托层与随动层的运动规律,建立了采空...     

孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理研究

以某矿1304孤岛工作面具体条件为研究基础,对孤岛工作面顶板破断规律及动压致灾机理进行研究。通过理论分析与公式推导,得到顶板最大拉应力、最大弯矩值及释放弹性能的大小,不仅提供了顶板最大拉应力、最大弯矩及释放弹性能的计算方法,而且为研究顶板破断规律及减少冲击灾害提供依据。     

上覆硬厚岩层破断规律的机械模拟实验研究

采用机械模拟试验方法,研究了硬厚岩层破断时的支承应力及覆岩运移。研究表明:硬厚岩层强度高、破断扰度大,作为主关键层控制其上覆岩层运动,破断前积聚大量弹性能,在采空区边缘形成较高的应力集中区,破断后能量瞬间释放,且在短时间内迅速下沉,极易造成压架和围岩大变形等问题,诱发冲击地压,需加强破断前后支护。     

采动影响下巷道底鼓现象防治研究

针对回坡底煤矿1021巷道巷道受煤柱应力传递影响出现底鼓现象等问题,采用力学分析及数值模拟手段分析得到巷道底板将会产生非对称性的底鼓现象;模拟了底板钻孔充填加固不同深度5个方案,确定加固深度为3 m效果最好,确定了具体的底鼓防治方案参数;最后进行了现场应用,得到在此方案下可以保证巷道安全稳定。     

大采高综采面坚硬顶板破断特征相似模拟研究

为保障神农煤业15102工作面安全高效回采,采用相似模拟的方法,研究了大采高综采面坚硬顶板破断特征。研究表明,工作面推采初期,低位岩层逐渐出现离层,垮落岩块充实采空区,随着工作面推辞,低位岩层层间裂隙逐渐闭合,高位覆岩出现层状垮落,工作面推采结束后,在工作面端头形成传递岩梁结构,研究成果为工作面开采工艺和支架选型提供参考。     

深埋特厚冲击地压煤层回采巷道采动应力场分布规律研究

为了掌握深埋特厚冲击地压煤层回采巷道采动应力场分布情况,为矿井后续区段煤柱尺寸优化、确定回采工作面超前支护长度、精准降低煤柱内应力集中等关键性基础工作提供数据支撑.胡家河煤矿利用应力监测法现场试验研究402102回采工作面采动应力场分布规律.试验结果显示,402102回采工作面超前采动影响范围为0～150 m,各巷道超...     

顾北煤矿13521工作面顶板水力压裂保护采动大巷技术现场试验研究

顾北煤矿1煤层顶板中存在多层关键厚硬岩层,厚硬岩层传递远场采动应力,致使采区大巷围岩控制困难,为此在顾北煤矿13521工作面开展了顶板水力压裂应力转移保护采区大巷技术现场试验。试验结果表明：水压力监测数据良好地反映了水力裂缝在目标岩层中的扩展发育过程,典型的水压力变化过程可以分为系统充水阶段、系统增压阶段、初始起裂扩展阶段、裂缝稳定扩展阶段、系统泄压阶段、关泵停水阶段六大阶段;压裂过程中的本孔-邻孔-围岩出水现象反映了压裂效果的好坏,现场施工现象反映出单孔裂缝扩展范围至少为20 m;通过进行顶板高-低位坚硬岩层组合致裂,有效切断了采动应力向采区大巷的传播路径,工作面附近采区大巷变形量均小于5 cm,采区大巷变形得到了有效控制,试验结果可为具有类似问题的矿井提供参考。     

厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压防治技术研究

为研究厚硬顶板宽煤柱临空巷道冲击地压致灾机理,以彬长矿区文家坡矿4104工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,研究分析了两次回采扰动下宽煤柱垂直压力分布状态及覆岩活动规律,得出了该矿工作面集中动、静载荷的演化机制及冲击地压致灾机理。针对4104工作面临空巷道44.5m宽煤柱及顶板以上20m处厚硬砂岩岩层,设计了基于帮部煤体爆破卸压及顶板深孔爆破预裂卸压的动静载荷分源治理补强方案,通过微震监测结果分析,相比措施调整前临空巷道围岩活动性降低了95%,防治效果显著。     

大采高工作面顶板破断与失稳形式研究

利用弹性力学理论,将大采高工作面顶板简化为梁结构,分析基本顶初次破断和周期破断后岩块的失稳形式,研究影响顶板结构稳定性的主要因素,指出了结构产生滑落失稳和回转失稳的条件,阐述了大采高工作面顶板结构的失稳形式。结果表明,基本顶破断后岩块的高长比对结构的稳定性起关键作用,保证了大采高工作面的安全生产。     

厚煤层大采高综采面顶板破断规律及机理研究

以杭来湾煤矿首个大采高30201工作面为例,通过数值模拟、理论分析和现场实测的方法,分别对工作面开采过程中顶板破断规律进行研究。基本顶以“悬臂梁”、“砌体梁”的结构形式周期发生破断,造成工作面大、小周期来压显现。建立了工作面顶板力学模型,给出来压步距的计算方法。现场实测表明最大步距67.6 m是平均步距34.4 m的1.97倍,说明约2次小周期来压才有1次大周期来压。     

高位硬厚岩层破断规律力学分析与数值模拟研究

以杨柳矿10416工作面为工程背景,通过理论分析,建立硬厚岩层梁式破断力学结构模型,分析了工作面在推采过程中,硬厚岩层破断的力学机理,并利用UDEC建立二维离散元模型,研究硬厚岩层破断规律。研究结果表明:硬厚岩层初次破断步距与其最大拉应力、硬厚岩层厚度、煤层与硬厚岩层之间的岩层厚度正相关,与其上覆载荷、岩层移动角负相关。     

印度某矿采场上覆厚岩层破断行为实验研究

依据印度东部煤田有限公司(ECL)Jhanjra煤田R-Ⅵ煤层2号钻孔地质资料和开采工艺参数等数据,运用相似材料模拟试验对含厚顶板的上覆岩层在工作面推进过程中的矿压规律进行分析。研究表明:厚顶初次来压步距长,破断时动压现象非常明显;厚顶的破断对上覆岩层的破断起到控制作用,破断后,上覆岩层与厚顶保持同步协调运动。随着工作面向前推进,在工作面前方煤壁形成支承压应力增高区;在采场上方靠近煤层的顶板中,形成拉应力增高区,导致顶板产生拉伸破坏;工作面前后方剪应力呈中心对称分布,并在前后方煤壁上端形成压剪破坏。