基于弹性剪切梁模型的采场基本顶来压预报

采场基本顶初次来压对工作面带来严重的矿山压力显现,对生产和人身安全造成严重威胁。将顶板剪切梁模型用于分析采场基本顶初次来压,确定了基本顶最大等效剪力所在位置,得到了基本顶初次垮落步距的计算公式。随着采空区跨度的不断增加,基本顶等效剪力不断增大。当最大等效剪力达到极限值时,基本顶初次来压,且基本顶断裂位置出现在煤层内部。     

较坚硬火成岩老顶损伤垮落步距的计算预测

结合淮北矿务局杨庄煤矿Ⅲ532综采工作面坚硬难放火成岩顶板特征,分析计算了不同荷载下损伤前后老顶初次垮落步距值,得出工作面强放失败的原因,损伤后计算值与现场测试结果较为一致,为后续工作面放顶工作开展提供了重要的技术支撑,该方法对于类似条件下的老顶垮落研究具有理论和工程指导意义.     

采场上覆岩层垮落步距计算方法

影响采场的运动岩层由直接顶和基本顶组成。已知工作面直接顶、基本顶厚度及岩性的条件下,在工作面回采前,运用板和梁2种力学模型对直接顶初次垮落步距、基本顶初次来压步距和基本顶周期来压步距进行推算,为工作面顶板控制提供技术支持,确保采煤工作面安全生产。     

直接顶岩层力学特性对综放采场煤岩破坏的影响规律

通过相似模拟实验，分析研究了综放采场在直接顶岩层相对于顶煤具有不同厚度和强度时，直接顶与顶煤的宏观破坏特性、位移特征、相互作用的影响规律，以及对支架围岩关系的影响，分析了直接顶在相对于顶煤不同赋存条件下的介质属性，研究结果对于采场支架与围岩关系的深入研究具有重要意义。     

浅埋深综采放顶煤工作面上覆岩层破断规律研究

根据上覆岩层的结构判定老顶及关键层的种类,提出了关键层分为2类4种,提出相对应的老顶初次来压步距和周期步距计算公式,并通过数值模拟软件RFPA,对来压步距和垮落方式进行模拟。通过对顶板进行支护,选择合适的支架,记录支架的来压情况,对顶板的步距进行验证,结果表明:老顶的初次垮落步距为34 m,周期来压步距为14 m,周期来压步距出现一大一小的情况,具有现场指导意义。     

直接顶岩层特性对综采工作面周期来压步距的影响

基于老顶-直接顶协调变形机理建立力学分析模型,求解得出老顶周期来压步距关于围岩赋存条件、直接顶参数、老顶参数、工程相关参数等4类12种参数之间的函数关系式。对上述函数关系式进行因素分析。结果显示周期来压随着直接顶重度的增大而减小,而随其他直接顶参数增大而增大,并且分析得出周期来压步距的主要影响因素包括直接顶弹性模量、直接顶厚度,在进行矿压控制时应对上述主要因素给予充分考虑。     

采场直接顶初次断裂的安全系数判识与确定方法

地下煤炭回采过程中,直接顶的完整情况将首先影响到工作面生产的安全,并决定着支护结构的安设时机。由于地下开采条件的复杂性,目前工程中直接顶断裂往往根据经验和简化的承受均布荷载的"梁"模型来判断,判断结果不准确。而现在通用的ANSYS、FLAC、UDEC等有限元和离散元分析软件均不能自动识别破坏位置并产生破裂。基于岩土弹塑性模型,应用FLAC这一具有拉破坏与剪破坏功能的软件,采用有限差分强度折减方法,对采场直接顶断裂进行了极限分析,建立了判断数值模型中岩层破裂垮落的准则,解决了现在通用软件不能有效判断岩层垮落的问题,同时,构建了判断直接顶初次断裂的安全系数评价方法。定义了适用于采场的3种安全系数:强度折减安全系数、超载安全系数及采场推进距离的安全系数,即采场直接顶初次断裂的安全系数。     

考虑煤岩材料非均匀性的特大采高工作面周期来压分析

考虑煤岩材料的非均匀特性对特大采高工作面矿压显现规律的影响,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,研究神东矿区某８m 特大采高工作面周期来压规律.提出煤岩微结构密度参数,理论推导工作面非均质顶板周期垮落步距计算公式;建立非均质煤岩体工作面推进数值计算模型,结合现场实测结果验证理论模型和数值计算结果的合理性.结果表明:考虑煤岩材料非均匀特性,周期垮落步距随煤岩微结构密度参数增大呈近似线性减小;周期来压过程,８m 采高工作面垮落步距约为１５m,与现场矿压监测结果较为吻合.研究成果对于掌握神东矿区８m 特大采高综采工作面周期来压规律和保障特大采高综采工作面的 安全开采具有重要参考意义.     

俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律研究

为研究俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律,对袁店某矿7211俯采工作面进行了矿压监测,分析了工作面液压支架支护阻力的循环变化规律及支架的适应性。建立了俯采采场老顶初次破断和周期破断力学模型,得出了破断准则和破断步距理论计算式。采用UDEC软件模拟了7211工作面推进过程中顶板运动破坏和煤壁稳定性规律。研究表明:俯斜开采时沿层向分力与煤壁压缩变形位移方向相反,煤壁稳定性增强;层向分力使直接顶压裂裂隙受到挤合,其整体性得到加强,俯采有利于顶板管理。研究结果为今后类似条件下开采、巷道布置与支架选型提供了科学、可靠的依据。     

似膏体充填开采采场稳定性及顶板移动变形的数值模拟与分析

以济宁矿业集团太平煤矿工程概况为试验背景,借助于FLAC3D数值模拟程序数值模拟似膏体充填开采工艺,揭示了似膏体充填开采采场稳定性及顶板移动变形规律,为似膏体充填开采实践提供了理论指导与技术支持。     

采场顶板岩层移动规律观测及支护工作状态分析

极松散"三软"煤层的开采十分困难,顶板控制的好坏又是关系安全高效生产的关键之一。这就迫切要求控制设计的合理性,以避免因控制设计的盲目性而导致顶板事故。因此,在回采过程中,对大刘煤矿2煤层2103工作面进行矿压观测十分必要,从而进一步指导工作面顶板控制设计,选择合理的支护方式,优化支护参数,使2煤层能够安全高效的回采。     

分段空场崩落采矿法顶板稳定性分析

蜂子山铅锌矿ⅪV1主矿体上下盘围岩均不稳固,试验应用改进的分段空场崩落采矿法。采用三维有限元对其护顶矿层和隔离矿柱的稳定性进行模拟分析。通过比较4种方案的应力、安全率和塑性区分布,优选了合理的采场结构参数。研究结果表明:矿房回采时,护顶层厚度对顶板稳定性有显著影响,顶板稳定性随护顶层厚度增加而提高;采场跨度对顶板稳定性也有较大影响,随采场跨度增加而降低。选取适当的护顶层厚度和控制采场跨度可有效保证空场稳定性,论文研究成果可为实际采矿设计和岩层控制提供理论依据。     

大倾角仰(俯)采采场顶板破断的薄板模型分析

为了研究大倾角仰采、俯采采场顶板破断机理,建立了大倾角仰、俯采顶板薄板力学模型,利用薄板理论并结合力学分析、数值计算对大倾角俯采及仰采工作面破断时的基本顶岩层应力分布特征与破断机理进行了分析计算,得出了薄板极限破断准则和破断步距理论计算式.结果表明:大倾角仰(俯)采采场顶板破断形式不同于近水平煤层顶板的"O-X"型破断;倾角影响并决定着采场顶板倾向方向的破断特征;走向仰(俯)角对顶板岩层初次破断特征和周期破断特征呈现出不同的影响.     

基于CT-GRNN模型的采场顶板位移预测

将混沌学理论与广义神经网络相结合构建了基于CT-GRNN的采场顶板位移预测模型。首先应用Matlab混沌工具箱, 对顶板位移数据进行混沌判别, 得出顶板位移数据混沌时间序列的特点, 进而对顶板位移数据进行相空间重构, 最后采用广义回归神经网络对采场顶板位移进行预测。以新桥矿E15、E27采场顶板位移预测为例, CT-GRNN模型的预测误差分别为2.1%和2.6%, 相比传统BP神经网络预测（预测误差分别为5.7%和4.8%）, 精度得到大幅度提高, 可作为采场顶板位移预测的一种新手段。     

基于FLAC3D的采矿方法优选及采场结构参数优化

为保证贵州簸箕田金矿复杂矿床安全、高效开采,利用FLAC3D数值模拟软件分别对3种采矿法(上向进路充填采矿法、上向水平分层充填采矿法、下向分层充填采矿法)不同采场结构参数进行了数字模拟分析。结果表明,采场高度3 m、宽度6 m的上向进路充填采矿法最优,更符合矿山开采安全、稳定、经济要求。研究成果对类似复杂矿山开采具有指导意义。     

大采高工作面末采顶板事故分析研究

结合1246大采高工作面正常回采期间矿压显现及贯通期间压力显现,对该面末采顶板事故进行分析,分析得知,末采阶段支护不到位、工作面推进缓慢是发生事故的主要原因,同时工作面四周均为采空区,该面形成孤岛,支承压力影响较大。文中一并给出大采高采场末采矿压特点及影响因素分析,为指导类似工作面末采回撤提供借鉴。     

基于模糊评价的留矿法采场结构参数优化研究

为了研究抱伦金矿采场稳定性并确定合理的采场结构参数,应用FLAC有限元模拟方法,计算了不同采场结构参数下的围岩应力、应变特征,分析总结了矿房地压分布规律,初步确定较优的结构参数。根据数值模拟结果,全面考虑采场结构参数的影响因素,采用模糊评价理论,得出了不同开采技术条件下的采场最优结构参数,并将优化的采场结构参数应用于工程实例,目前已安全采出矿石量超过10万t,取得了较好的效果。该研究为工程领域采场结构参数优化设计提供了一种新的方法。     

基于危险源理论对邹家山矿采场顶板事故影响因素分析

针对目前非煤矿山顶板冒落事故分析系统偏重于人为原因的问题,本文采用危险源理论,结合顶板事故发生机理,对邹家山矿采场顶板事故进行危险辨识。结果表明:顶板厚度、矿体厚度、矿体埋深、矿体倾角、抗压强度、断层以及空顶时间是影响邹家山顶板冒落事故的主要因素。