浅埋煤层沙土质冲沟坡体下开采矿压显现特征

为了分析在冲沟坡体下浅埋煤层开采工作面矿压显现特征,基于冲沟发育的矿区浅埋煤层地质条件,以工作面背沟开采为主要方式,采用物理模拟和理论分析的方法,研究了浅埋煤层冲沟采动坡体活动特征.结果表明:冲沟坡体下开采时,基本顶初次破断具有不对称性;冲沟采动坡体被地表超前裂隙切割成多边块状,并在两侧坡体的夹挤摩擦作用下缓慢回转下沉;相同地质条件下,坡角越大,采动坡体对工作面矿压显现影响越大.同时,建立了在冲沟坡体下采场基本顶初次破断的力学模型,分析认为在冲沟发育浅埋煤层条件下,基本顶初次破断时开切眼侧与推进侧岩块长度比值为1～1.33.     

地下采矿对岩质坡体稳定性影响的参数敏感性分析

为了获得地下采矿对岩质坡体稳定性的影响规律,采用数值模拟方法,结合正交试验,分别就开采过程中煤层厚度、开采深度、采空区的面积、工作面与坡体的相对位置以及煤层倾角等因素变化对坡体稳定性的影响过程及其敏感性进行了分析。结果表明,采矿活动对坡体稳定性的影响随采空区面积和煤层厚度的增加而增加,随煤层倾角以及采空区与坡体距离增大而减小,开采深度对坡体稳定性的影响表现在先增加后降低,当深度在200~250 m 时开采对坡体稳定性的影响最大。在满足生产需求的条件下,控制采空区面积是减少开采对坡体稳定性影响的最有效手段。     

端帮压煤井工开采下采高对坡体稳定性的影响研究

为探究端帮压煤井工开采采高对边坡稳定性的影响,本文通过FLAC3D数值模拟软件,探究采高对临界状态下坡体水平位移、潜在滑移面以及边坡安全系数的影响。结果表明:坡体中最大水平位移均出现在4号煤层与坡面相交处,随着采高的增加坡面监测点的水平位移均有小幅下降;坡体中出现两条潜在滑移面,一条滑面从坡脚处起始后贯穿至,另一条从4号煤层与坡面相交处起始后贯穿至坡顶;边坡安全系数随采高的增加而呈线性规律降低。采高为6m时,边坡安全系数依然大于1.2的中长期边坡稳定性要求,边坡处于稳定状态。因此,该矿可在边坡稳定性要求满足的条件下将9号煤层全部采出。     

山区地下开采坡体稳定性分析及滑坡预报系统的设计

山区地下煤层开采引起的地表移动和变形情况十分复杂,采动坡体的稳定性不仅跟地质采矿条件及覆盖岩性质有关,还跟采动程度、地形地貌、坡体形态、岩(土)性质、浅层构造等因素有关,因而,山区采动坡体稳定性的预测难度很大.本文在分析山区采动滑坡诱因、现有的山区采动坡体监测技术及坡体稳定性分析的基础上,提出构建基于GIS的山区采动滑坡预报系统,从而实现矿区绿色开采及灾害及早防治.     

高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程分析

为研究高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程,采用离散元数值模拟的方法,建立了高陡地形条件下煤层采动数值计算模型,从水平位移云图和纵向位移云图来分析煤层重复采动诱发岩质斜坡变形的渐进破坏过程。得出高陡山体下重复采动诱发坡体崩塌经历了3个阶段,即煤层初始变形阶段、重复采动导致坡体不均匀沉陷开裂阶段,坡体整体失稳垮塌阶段;同时得出坡体的不均匀变形引起整个坡体不同位置产生不同形式的破坏,坡表的最终失稳形式有滑坡和崩塌2种,主要由坡体的原始地形坡度和地层岩性决定。     

某金属矿山板裂围岩采场结构布设优化

为研究板裂围岩采场结构的合理布设方式,在对某金属矿山现场节理和采场破坏情况充分调研的基础上,通过对浅埋板裂结构岩体的力学分析,给出板裂围岩赋存条件下采场安全系数的计算式,计算出不同采场规格和板岩倾角条件下采场的安全系数,研究了浅埋板裂围岩采场的合理结构布设。利用数值分析和位移监测的方法,校验研究结果。研究结果表明:在板裂围岩条件下,采场规格一定时,随着板岩倾角从0°增大到90°,采场的稳定性逐渐增强;板岩倾角为0°时,应加强顶板支护;板岩倾角为45°左右时,采场斜顶须加强支护;板岩倾角为90°时,采场最稳定;沿着板岩倾角为90°左右方向的采场结构布设最为合理。研究结果可为类似金属矿山合理地布设浅埋板裂围岩采场结构提供参考。     

煤炭资源开采对坡体变形影响规律模拟研究

为了研究煤炭开发造成的地表沉陷对坡体变形影响规律,基于FLAC数值模拟软件建立背坡和向坡开采两种数值模拟模型,分析对比了向坡和背坡开采对坡体变形的影响规律。研究结果表明:水平地表下煤炭资源开采对坡体的影响较小,坡体变形量较小;而坡体下煤层开采时,坡体的水平与垂直变形增加幅度均较大。背坡开采的垂直变形较向坡开采有大幅度增加,背坡开采的垂直位移最大值发生在坡体中部,向坡开采垂直位移发生在坡体端部,背坡开采和向坡开采垂直变形量最大值分别为3.9 m和1.5 m。研究成果可为类似条件下煤炭资源开发提供参考依据。     

正断层倾角变化对其下盘隧道围岩影响的研究

对在正断层下盘开挖隧道时,断层倾角β对隧道围岩的影响进行了研究.研究发现,β=53°是隧道围岩位移、应力和安全系数等变化的一个转折点;当β为90°～53°时,断层发生了下盘向下移动的活化,断层由正断层转化为逆断层,当β<53°时,断层两盘都有向下的位移,且上盘的位移要大些;断层破碎带对隧道开挖导致的变形有明显的屏蔽作用,这种屏蔽作用主要发生在断层倾角较陡时的情形;隧道围岩最大位移主要分布在隧道的顶部,且围岩最大位移-断层倾角β关系曲线呈近似的"U"字形;围岩强度按安全系数进行折减后就可得到隧道的失稳或破坏状态,隧道围岩稳定安全系数-断层倾角β关系曲线呈近似屋脊形,当β=53°时安全系数最大.结果表明,β的变化对隧道围岩的位移、应力和稳定性有重要影响.     

基于黄土沟壑区边坡稳定性影响因素分析

借助坡体稳定性评价指标得出坡体稳定性的5个具体影响因素,并通过正交实验获得了5个因素影响程度排序:坡体角度δ>坡高h>内摩擦角φ>内聚力c>土体容重γ。结合一个坡体算例,通过边坡稳定性分析软件Slide结合正交试验法进一步验证了稳定性影响程度排序的可靠性,并得出坡体角度是影响稳定性的最重要影响因素,在此基础上进一步分析得出坡体角度与坡体稳定性和边坡安全系数之间的具体函数关系。     

不同煤层倾角的底板采动破坏特征分析

根据山西龙矿盘道煤业有限公司2#煤层工作面地质及水文地质条件,利用FLAC3D数值仿真软件采用变化煤层倾角的方法,对工作面底板采动破坏进行流固耦合数值模拟,分析与研究不同煤层倾角地质条件下工作面推采过程中底板采动破坏深度的变化特征。研究表明:随着煤层倾角的增大,煤层底板最大采动破坏深度呈现先增大后减小的趋势,且在煤层倾角为30°的地质条件下底板塑性破坏区深度最大。同时将理论计算与数值模拟相结合,对煤层底板进行了突水性预测,为工作面的正常开采提供了理论依据。     

庞庞塔矿大倾角松软厚煤层综采工作面支架稳定性控制技术

针对庞庞塔矿9-801大倾角松软厚煤层综放工作面支架下滑与倾倒的问题,对大倾角煤层工作面综放开采的影响因素和支架稳定性进行分析,得到煤层倾角大于31°时超过支架极限倾倒角,支架易发生倾倒;煤层倾角大于19°时超过支架下滑极限倾角,支架易发生下滑。结合该矿实际生产条件,提出了工作面弯曲布置、伪斜布置和支架防倒防滑措施,为9-801工作面安全高效生产提供了技术保障。     

下伏采空区的寓仁隧道残余变形预测研究

寓仁隧道拟穿越太岳煤矿采空区的上覆岩层区域,该区域属于近水平煤层群,各工作面开停采时间较近且距离相近,不同工作面采空区产生的沉降变形共同影响隧道沿线安全,所以准确预测采空区残余变形对隧道的影响是保障隧道建设及使用安全的关键。本文采用变采厚概率积分法对山西省太岳煤矿不同停采时间的多个采空区在2020年后的残余变形量进行预测,并分析了采空区残余变形对寓仁隧道线路的影响。分析结果表明,新建寓仁隧道线路上的潜在的最大地表沉降量为366 mm,沿隧道方向最大残余水平位移为112 mm,垂直隧道方向最大残余水平位移为27 mm,最大残余倾斜变形为1.98 mm/m,最大残余曲率变形为0.033 mm/m2,均出现在隧道起点附近位置;新建寓仁隧道残余沉降量等变形量和工作面停采时间有一定相关性,停采时间越短变形数值越大,因此隧道长期稳定性受2205工作面影响较大;通过分析倾斜和曲率等参数,认为隧道有南北侧向坡度倾斜趋势及轴线受拉开裂或压缩隆起的复合变形。本计算结果可为隧道穿越采空区提供场地变形预测作为参考。     

露-井联采下煤层倾角对边坡稳定性影响规律研究

随着我国煤矿井下支护技术和设备的快速发展,利用井工开采露天煤矿端帮呆滞煤技术也日渐完善,为了研究不同煤层倾角条件下,露-井联采叠加扰动对露天煤矿端帮边坡稳定性的变化规律,依据煤层赋存条件及开采方式将端帮边坡下煤层倾角分为水平、水平、顺倾、逆倾3种类型,采用理论推导分析井工开采对端帮边坡的破坏原理,根据安家岭露天煤矿的岩体力学参数建立数值模型,通过数值模拟方法从端帮边坡的高应力区分布、变形破坏程度和破坏范围3个方面进行研究,得出露天煤矿端帮相同开采工艺、不同煤层倾角条件下边坡稳定性变化规律。结果表明:煤层倾角越大,工作面两侧高应力区影响范围越大,合理控制开切眼位置与边坡面的距离,可避免井采高应力区对边坡稳定性的影响;端帮下煤层倾角越大,井工开采后边坡的破坏范围越大;煤层为顺倾赋存状态时的对边坡的破坏程度大于水平赋存状态,而逆倾赋存状态破坏程度小于水平赋存状态;端帮下煤层顺倾状态不利于边坡稳定,煤层逆倾状态有利于边坡稳定。     

不同开采条件下露天矿火烧区边坡参数优化研究

针对弃采高变质煤和全煤层开采条件下火烧区边坡不稳定的问题,以别斯库都克露天煤矿KT3剖面为例,对边坡参数进行优化分析,采取不同的边坡参数调整方案后,进行边坡参数修正后的稳定分析,计算结果表明边坡稳定系数达到安全储备系数的要求,研究结果为露天煤矿安全开采和边坡综合治理提供科学指导。     

煤层开采对边坡稳定性的动态影响研究

为了研究煤层开采过程中对边坡稳定性的影响,采用强度折减法对采动条件下不同物理力学参数的边坡稳定性进行了计算和分析,得到了边坡粘聚力c不同折减百分比下安全系数的大小。采用莫尔-库伦强度准则对ANSYS软件计算得到的各节点的应力进行判断分析,得出了边坡不同物理力学参数下的塑性区和滑动面位置。研究结果表明,采动对边坡的扰动程度越大,边坡的物理力学参数降低越多,所对应的安全系数也就越小,在一定范围内安全系数与粘聚力c的折减百分比成线性变化。     

大倾角煤层长壁开采空间应力拱壳形态研究

大倾角煤层特殊的赋存条件,造成在大倾角煤层开采中顶板空间应力场的演化规律、顶板破断垮落后所形成的围岩结构等较缓倾斜煤层开采时异常复杂,导致维持顶板稳定性的难道加大。基于大倾角煤层开采物理相似材料模拟实验和数值仿真结果,分析了在大倾角煤层开采中围岩结构的基本特征和应力拱壳的基本特性,认为非对称空间应力拱壳是开采扰动破坏原岩应力平衡后,上覆岩层在自我组织能力作用下所形成的主应力迹线的空间展布形态,空间应力拱壳沿走向对称,沿倾向非对称,且当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳中间区域沿倾向的形态基本保持不变。据此,在考虑冒落矸石非均匀充填效应的基础上,建立了沿倾向和沿走向的三铰拱力学模型,推导给出了沿倾向非对称拱和沿走向对称拱的轴线方程,并通过算例对研究结果进行验证。结果表明,文中给出的轴线方程能较好的描述采场空间应力拱壳的基本形态;当工作面推进距离远大于工作面长度时,空间应力拱壳沿走向两端对称区域的形态基本保持不变;沿走向对称应力拱的拱高和跨长在倾斜方向上呈先增大后减小的趋势;最大垮落高度在倾向方向的中上部区域,该区域走向应力拱的跨长和拱高也最大。     

端部约束作用下巷旁支护体承载与破坏规律研究

为了预测不同端部条件及不同煤层倾角下巷旁支护体的变形和破坏规律,利用FLAC3D构建巷旁支护体模型,通过试算法,获得模型内聚力和内摩擦角随塑性剪切应变的折减函数关系,使数值模型与充填材料在物理压缩试验中获得的应力-应变关系和破坏规律一致。基于该种赋值条件,对巷旁支护体在不同端部条件下的变形破坏规律进行研究,获得以下结论:无端部约束下,峰前支护体内的应力分布近似均匀,可自由侧向变形,且倾角对支护体进入塑性时的峰值载荷大小没有明显影响;存在端部效应时,支护体的峰值承载能力有所提高,并将在侧向产生非均匀变形。在端部约束条件下,随着倾角的变化,支护体的破坏形式不同:当倾角为0°~10°时,呈现多重剪切破坏;10°~25°时,呈现双裂隙的剪切破坏;25°时,边界单元呈现摩擦剪切破坏。此外,在倾角作用下,存在端部约束时,在支护体的锐角处应力集中程度最高,在进行支护设计时应补强支护。