浅埋采场矿压及覆岩破断规律

通过对补连塔煤矿２２１１工作面的大型立体相似模拟实验及现场矿压观测，得出了浅埋深（≤１１０ｍ）、薄基岩、厚松散层下开采工作面矿压显现规律，并分析了当基岩厚度与采高之比ｋｍ≥１５时覆岩运动破断规律，对此种条件下煤层开采提供了理论依据。     

坚硬顶板周期来压覆岩破断力学机理研究

坚硬顶板破断运移规律一直是采矿领域研究的热点,针对覆岩内部破断裂隙分布不明晰的问题,以砌体梁理论中的关键块体为研究对象,建立了线性增压荷载下悬臂梁模型,根据弹性力学应力逆解法,在艾里应力函数满足双调和方程的基础上,采用叠加原理推导并验证了满足模型应力边界条件的内应力分量解析解。在此基础上,以Mohr-Coulomb屈服准则作为破断判据,推导了破断迹线隐函数方程式。采用Matlab软件计算和绘图得到了破断迹线,通过算例校验分析了岩石黏聚力、内摩擦角对破断迹线的影响规律,验证了破裂迹线求解的正确性。这对于进一步认识覆岩破断力学机理具有一定的意义。     

相邻亚关键层破断对采场来压的影响分析

采用具有2层亚关键层的采场矿压模型，通过力学分析，给出相邻亚关键层破断对采场来压步距影响的计算公式，并用具体算例及其数值模拟说明了相邻亚关键层破断与采场矿压所受影响间的相互关系．     

双系煤层开采上覆遗留煤柱下采场强矿压机理研究

针对同忻煤矿石炭系特厚煤层工作面在推出上覆遗留煤柱边界时易发生压架的工程问题,采用理论分析和数值模拟方法,研究双系煤层开采时上覆遗留煤柱下采场强矿压机理及发生条件。结果表明:石炭系煤层开采期间,上覆侏罗系遗留煤柱边界顶板两个关键块体形成的铰接结构会发生相向回转运动,从而导致双系煤层间的岩层发生剪切破坏失稳,这是造成上覆遗留煤柱下易发生支架立柱大幅下缩等强矿压的根本原因。     

采场覆岩中关键层上载荷的变化规律

运用有限元方法，分析了关键层上部的载荷及下部的支承压力受软弱几何特征及力学特性影响的变化规律。结果表明：受采动影响后，关键层上部岩层的作用一段不能视为均布载荷。     

近距离亚关键层大采高综放开采覆岩失稳机制及矿压规律

为研究郭家河煤矿覆岩破断失稳机理及矿压显现规律,综合运用关键层理论、断裂力学、相似试验及现场实测等多种方法,对老顶与亚关键层的失稳条件、破断形式、工作面来压特性进行了分析。结果表明:在当前开采条件下,老顶发生切落失稳,亚关键层发生回转变形失稳,工作面呈现"大来压"与"小来压"特性,降低采放比可有效减小矿压显现程度。     

覆岩结构对冲击矿压的影响及其微震监测

为了研究覆岩结构对冲击矿压的影响,以关键层理论为基础对某煤矿上覆岩层结构进行了划分,并利用微震监测技术对巨厚上覆岩层破断规律进行了分析,研究结果认为对上覆岩层可根据岩性、厚度不同划分成不同级别的关键层结构,这些结构初次破断形成的"O-X"型破断结构有主亚之分.大尺度的覆岩结构在破断过程中释放巨大能量形成矿震,是冲击矿压...     

采场覆岩复合关键层的判别条件

当采场覆岩中存在两层邻近坚硬岩层时,在一定条件下会形成复合岩层,整体变形破坏,其强度和刚度将大大加强,将对整个采动覆岩变形、破断、移动全过程产生影响。利用现代力学原理,推导出了两层硬岩中间有一层软弱夹层时,能形成复合岩层的条件是软弱夹层与硬岩接触面上的剪应力不超过接触面上的抗剪强度,据此建立了能形成复合岩层的判别公式,将复合岩层用一等效单一岩层代替,即可用单一关键层的判别方法判别复合关键层。     

坚硬顶板条件下采动岩体能量分布规律与矿压显现特征

为了揭示坚硬顶板条件下采动岩体能量分布规律与矿压显现特征,根据某煤矿地质和开采技术条件,采用理论分析和数值模拟方法,对采动岩体的能量场和应力分布进行了研究;根据破碎煤岩体的剩余能量,确定了强矿压显现的临界能量。数值模拟表明:工作面推进距离超过180 m时,工作面超前范围采动岩体能量达到了强矿压的临界能量,具有强矿压显现的危险;工作面超前支承压力影响范围约为40 m,应在该范围加强两巷支护。     

覆岩结构类型与开采覆岩损害特征分析

煤层开采打破了上覆岩层原有的平衡,必然引起岩层的移动、破断,导致应力场和裂隙场的改变,工作面出现矿压显现。上覆岩层的岩性和组合结构对工作面开采覆岩损害特征分布影响显著,一般岩性越坚硬,上覆岩层应力集中程度越高,采动裂隙越发育,矿压显现也越明显;坚硬岩层尤其是关键层对覆岩的破断运动起控制作用,覆岩破断发展到一定层位后软弱岩层往往是抑制覆岩破断进一步向上发展的关键。当工作面上覆岩层同时存在远近场关键层时,近场关键层的周期性破断引起裂隙带范围内岩层的运动和工作面周期来压;而远场关键层的周期性破断导致地表裂缝或台阶下沉,工作面压力急剧上升,有时甚至导致煤矿动压灾害,尤其是远近场关键层同步破断时动力现象更明显。通过地面钻孔使远场关键层提前破断是防止此类动力灾害的关键。     

泉头煤矿坚硬顶板大采高采场矿压显现规律研究

针对坚硬顶板大采高工作面顶板控制困难的问题,研究了工作面矿压显现规律。通过现场调研、力学分析建立了工作面上方坚硬顶板的"悬臂梁-砌体梁"结构的简化模型。力学分析表明工作面矿压显现主要受悬臂梁的影响,高位砌体梁对回采空间矿压显现影响不大。通过材料力学的计算原理得到晋城泉头煤矿15301工作面初次来压步距为47.76m,周期来压步距为19.43m。通过数值模拟得到工作面初次来压步距约为42.35m,周期来压步距约为17.28m,矿压实测周期来压步距平均16.19m。结果表明:理论计算和数值模拟结果与矿压实测周期来压步距接近,力学模型可以解释该矿顶板破断规律。     

深部开采矿井矿压异常显现研究

为了研究济三煤矿6304工作面在回采过程中的矿压异常显现现象,在矿压观测的基础上,通过理论分析和研究的方法,掌握了该工作面矿压异常显现特征。指出了该工作面矿压异常显现区域,基本顶垮落步距、煤厚、辅助运输巷沿空留巷、断层、富水顶板、开采深度是该工作面发生矿压异常显现的主要原因。工作面加快工作面推进速度、支架初撑力不低于3 389 kN可以有效确保深部开采矿压异常区域的安全生产。     

急-倾斜厚煤层坚硬顶板长壁综放采场矿压及控制

运用KG J-B型在线监测系统,观测总了急-倾斜厚煤层坚硬顶板长壁综放采场矿压显现规律,采取了针对煤帮及顶板的控制措施,确保了安全生产。     

巨厚岩浆岩下开采覆岩移动规律及采场压力变异性分析

应用UDEC2D计算软件,对济宁二号煤矿巨厚岩浆岩下煤层开采的覆岩移动规律及采场压力变异性进行了数值模拟,揭示了在开采过程中采场覆岩移动规律、工作面支承压力和支架阻力的变异性,系统分析了岩浆岩层作为关键控制层对覆岩移动和采场压力的影响。     

硬厚岩层下开采矿压显现程度的多因素敏感性研究

针对硬厚岩层下开采工作面矿压显现程度影响因素多样的情况,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合,建立了不同支撑条件下硬厚岩层岩体内应力表达式,分析了煤层埋深、硬厚岩层厚度及其层位等因素对矿压显现程度的影响,对硬厚岩层层位对工作面矿压显现的影响程度进行研究。研究表明:硬厚岩层的层位对浅埋煤层工作面矿压显现程度影响最大,硬厚岩层厚度次之,煤层埋深的影响较小;硬厚岩层距煤层的距离L与煤层埋深H比值λ0.35时,工作面来压强烈,当λ0.35时,工作面来压强度较小。     

巨厚岩层下重复采动采场支承压力分布规律数值分析

以鲍店煤矿10采区为背景,利用UDEC数值软件,研究高位硬厚岩层下近距离煤层开采超前支承压力及硬厚岩层底部应力变化规律。结果表明:上煤层开采时,超前支承压力及影响范围在硬厚岩层破断前达到最大值,硬厚岩层破断后,超前支承压力峰值呈周期性变化,变化范围较小,在硬厚岩层底部离层空间两端出现应力集中现象。下煤层开采时,超前支承压力集中程度高于上煤层工作面,在应力峰值外侧未趋于稳定,出现波浪形变化,硬厚岩层底部未形成显著的应力集中现象。     

综放工作面矿压规律实测研究

针对赵庄二号井1304综放工作面实际地质条件,合理布置测点,对工作面支架阻力实现连续监测,结合工作面顶板垮落情况、支承压力分布情况、回采巷道变形情况对综放工作面矿压规律进行分析研究,得出综放工作面矿压规律的同时也指出了开采过程中存在的问题并给出了建议。     

反程序开采底板岩层破裂区分布的探测研究

采用瑞利波探测技术、现场实测、数值模拟等手段,对木城涧煤矿+450 m水平近距离反程序开采三槽煤层的底板裂隙发育情况进行探测分析,得出受二槽煤开采引起的三槽煤底板的破坏程度的分区及其空间展布。研究结果表明：三槽底板处于二槽开采引起的裂隙带范围内;在距离三槽底板19～7.8 m处的岩体受二槽煤开采影响引起的裂隙尤为发育;三槽底板的中砂岩段岩层基本保持完整状态,该段为三槽底板稳定的关键层位。现场钻探试验与探测结果基本吻合,反映出了瑞利波探测技术探测反程序开采底板岩层裂隙发育情况的可信度,并通过数值模拟对反程序开采的卸压效果、卸压区域进行了分析。     

村庄群下条带开采工作面矿压显现规律研究

通过在葛亭煤矿村庄群下11601条带开采工作面从初采到末采期间的矿压观测,结合工作面各种矿压显现特征,确定了工作面初次来压步距和周期来压步距,掌握了工作面回采过程中顶板活动规律,为以后16煤层工作面的顶板控制提供了依据。     

浅埋深大采高坚硬顶板工作面矿压显现规律研究

基于关岭山煤矿15#煤层埋深浅、采高大、顶板坚硬的实际生产条件,通过现场监测,对关岭山首采工作面的矿压显现规律进行分析研究。结果表明:老顶周期来压呈现明显但不强烈的特点,平均动载系数为1.33,周期来压步距5.62-24.35 m,离散性较大,平均14.19 m,断层影响期间,来压时的影响范围增大,工作面支架阻力处于高位波动,工作面超前支承压力影响范围为14 m左右,支架初撑力控制较好,基本能够满足对顶板控制的要求,支架额定工作阻力选型合适,能够对顶板进行有效控制。