深埋煤层覆岩结构与支架工作阻力研究北大核心

针对深埋煤层大采高工作面覆岩结构复杂,矿压现象强烈的特点,以羊场湾煤矿为工程背景,采用理论分析、相似模拟、现场实测等方法,建立羊场湾矿大采高覆岩结构力学模型,对大采高综放工作面覆岩结构的断裂和液压支架工作阻力进行综合性研究。研究表明:正常回采期间,基本顶未达到极限垮落距之前,直接顶和部分基本顶破断并不能充填采空区,以至工作面上方形成倒台阶式的“悬臂梁”结构,液压支架主要作用于防止悬臂梁结构发生回转失稳;来压期间,基本顶连同上部两岩层破断垮落充填采空区,工作面上方形成“砌体梁-悬臂梁”结构,液压支架一是提供防止直接顶“悬臂梁”结构发生回转失稳的压力,二是提供防止基本顶“砌体梁”结构回转的压力。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟覆岩破坏规律研究

通过计算分析,得出丁家城煤矿1煤层、3煤层理论覆岩破坏形式和高度,再利用实验室的相似材料模拟研究,得到模拟导水裂隙带最终发育高度,结合现场的实测数据,总结出了丁家城煤矿工作面回采期间的直接顶来压步距、老顶初次来压步距、老顶周期来压步距。综合分析分组上行开采覆岩破坏与运动规律,确定了1煤、3煤上行开采的可行性。     

煤层开采覆岩变形与破坏试验研究

顶底板赋存含水层的煤系地层在采煤影响下可能因导水裂隙的发育而导致突水危险。采用平面模拟的方法，通过实验室相似模拟试验，对某井田采煤过程中覆岩变形与破坏规律进行了模拟试验研究，获得了上覆岩层应力的分布以及随开采面推进的发展规律，结果表明，在本模拟条件下煤层开采导致上部覆岩破裂带触及上部含水层，因此需采取必要措施，以确保安全生产。     

深部煤层开采采场覆岩变形相似模拟实验

通过深部煤层采场回采过程的相似模拟,将得出的相应结论与现场实际情况进行分析对比,再现了覆岩裂隙场的发育过程以及应力场的变化情况,为深部煤层相似条件下工作面回采过程中开采裂隙场与应力场的关系提供了相应的参考。     

近距离煤层采空区下工作面覆岩运动及矿压显现规律研究

为了掌握碾沟煤业近距离煤层采空区下2101工作面覆岩运动及矿压显现规律,采用数值模拟和矿压观测的方法对工作面回采过程中覆岩的运动规律和矿压特征进行分析。结果表明:2101工作面回采过程中,来压受到本煤层基本顶的破断结构和上部03号煤层基本顶铰接结构的影响,覆岩无明显的周期来压现象,液压支架能够满足使用要求。     

大倾角煤层覆岩破坏规律相似材料模拟研究

针对某矿2317工作面地质条件,结合相似材料模拟基本理论,对大倾角煤层顶板破裂过程与覆岩破裂结构进行观测,并对直接顶、基本顶的破坏规律,大倾角煤层覆岩空间结构演化进行了研究,结果表明:随着工作面推进,工作面上位岩层在一定范围内裂断与分离,形成高位岩层的传递力结构;沿工作面倾斜方向中、上部区域内"三带"特征明显,且层位较高,而下部区域的顶板岩层形成的层位较低或不明显。     

近距离煤层下行开采覆岩运移规律试验研究

以新元煤矿地质条件为背景,采用相似材料模拟试验对该矿10煤、11煤开采过程中的覆岩运动规律及位移变化特征进行了系统研究。结果表明,下层煤开采会造成上层煤采空区上方相对稳定的岩层二次失稳垮落;两层煤依次开采过程中,均呈现出中部位移大、两边位移小的规律,且位移变化规律曲线形状也呈现出由"V"型转为"U"型。     

近浅埋煤层开采覆岩移动破坏规律相似模拟研究

以陕北榆林某矿3#煤层主产工作面为工程背景,依据相似理论,采用相似模拟实验,从位移变化、裂隙演化及采动应力3个方面对工作面开采后覆岩移动破坏规律进行分析。实验得出近浅埋煤层"三带"特征、矿压显现特征及岩层位移特征。     

急倾斜煤层开采覆岩运动规律

根据急倾斜煤层工作面顶板围岩赋存条件,建立相应力学模型,得出急倾斜煤层开采后顶板沿工作面倾向方向的弯曲变形公式,指出急倾斜煤层采后顶板弯曲在工作面下部和上部表现出非对称性,在工作面下部变形增大。结合新铁煤矿工程实例验证了该顶板弯曲变形公式,对急倾斜煤层顶板控制和巷道支护具有指导意义。     

近距离煤层群上行开采相似材料模拟试验研究

基于某矿上行开采的要求,为获得下组煤开采后覆岩破坏高度及裂隙带发育高度,进而研究特定地质条件下近距离煤层群上行开采的可行性,采用物理试验的方法对下组煤开采后覆岩的破坏高度及裂隙带发育高度进行了模拟研究,并分析了受采动影响的顶板矿压显现规律、覆岩破坏特征、围岩应力场及位移场的变化规律.结果表明:覆岩破坏高度约为18.4 m,裂隙带发育高度约为49.3m,上组煤处于下组煤裂隙带的中上部.因而,以上覆岩层“三带”判别法为依据,初步判定采取一定安全措施后该矿上行开采方案可行.     

大倾角薄煤层开采模拟实验研究

在我国,薄煤层储量占煤炭总储量的20%左右,随着煤炭可采储量的日益枯竭,薄煤层开采已经成为许多矿井煤炭开采中不可避免的问题.为了使薄煤层能得到充分合理的开发和利用,提高煤炭回收率,国内外进行了大量的理论和实验研究.本文针对大安山煤矿中区地质条件与煤的赋存状况,应用相似模拟理论和相似材料模拟实验方法,结合煤岩物理力学实验,通过观测煤岩失效过程,研究大倾角薄煤层回采时顶板冒落状况和矿压显现规律.实验结果以同状况对比的方式在安全性和经济性方面揭示了对大倾角薄煤层进行单一煤层开采的优点,对相关问题的理论研究和生产实践具有指导意义.     

近距离煤层群上行开采可行性相似模拟研究

采用相似材料模拟实验方法,对安徽祁南煤矿近距离煤层上行开采的可行性进行了研究。研究表明上行开采可行。     

大倾角薄煤层开采模拟实验研究

针对大安山煤矿中区地质条件与煤的赋存状况,应用相似模拟理论和相似材料模拟实验方法,结合煤岩物理力学实验,通过观测煤岩失效过程,研究大倾角薄煤层回采时顶板冒落状况和矿压显现规律。实验结果以同状况对比的方式在安全性和经济性方面揭示了对大倾角薄煤层进行单一煤层开采的优点,对相关问题的理论研究和生产实践具有指导意义。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟研究

通过理论分析计算,得出上下两组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟研究分析上下两组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值,模拟得出的结果对比,综合分析分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

浅埋煤层上行开采可行性相似模拟实验研究

采用相似材料模拟实验方法,对陕北东峁煤矿浅埋煤层上行开采的可行性进行了研究.研究表明:该矿浅埋煤层下部煤层开采后,覆岩破坏呈现“两带”特征,产生多条贯穿上部煤层的穿层裂隙,上部煤层沉降后保持连续,未出现台阶下沉;上部煤层开采时顶板岩层主要表现为已断裂岩块或新断裂岩块的回转失稳,工作面通过穿层裂隙处未出现滑落失稳与台阶下沉现象,且顶板矿压显现不明显,证明上行开采可行.     

逆结构面倾向开采顶板压力变化离心试验研究

以菏泽赵楼井田首采区具体地质条件为依据,利用离心模型研究了深埋煤层在逆倾向采动和结构面影响下,煤层顶板不同位置和结构面上下部位的应力变化规律,研究结果为煤炭深部开采条件下,巷道的合理布置及冲击地压的预防提供了依据。     

深井软岩巷道顶板深部围岩矿压规律及对策

随着矿井开采深度增加,软岩巷道变形加快,维修费用增加,制约着矿井的高产高效生产。结合某矿1203工作面运输顺槽底板瓦斯抽排巷地质条件,对深井软岩巷道顶板深部围岩矿压进行了观测,观测内容包括深部围岩位移和分区破坏情况。在对实测数据分析的基础之上,得出巷道顶板深部围岩位移演化规律和分区破坏规律。通过对观测成果进行分析,提出了巷道掘进和支护对策,要求改变现有的巷道支护方案并提高施工队伍素质与水平。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟

通过理论分析计算,得出上下2组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟,研究分析了上下2组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值、模拟计算结果对比,综合分析了分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

近距离煤层群上行开采薄煤层覆岩移动规律研究

为了安全有效的上行开采遗弃的煤炭资源,根据汾西张家庄煤矿煤层赋存条件及开采现状,通过理论分析及UDEC离散元数值软件模拟研究了10#煤层、9#薄煤层分别开采时上覆岩层破坏和移动规律。对比分析了泥岩和石灰岩2种典型岩性结构覆岩运动变形规律。通过监测煤层开采过程中覆岩随开挖时步位移变化,得出泥岩岩性结构覆岩开采稳定时间要短于石灰岩岩性结构覆岩,与现场情况一致。