采场覆岩关键层破断规律的数值模拟

运用自行研发的岩层破断过程分析系统(SFPA2D),分析了采动影响下采场上覆岩层中关键层的破断垮落过程.数值模拟结果再现了采动影响下关键层破断垮落的全过程及关键层中应力、直接顶上支承压力的变化规律,初步揭示了工作面推进度与超前峰值支承压力之间的关系,并进一步分析了关键层的破断对工作面前方煤体中支承压力的分布和地表沉陷所产生的影响.     

综放采场覆岩冒落与围岩支承压力动态分布规律的数值模拟

在岩层控制的关键层理论基础上，运用RFPA2000软件，模拟了综放采动覆岩的冒落过程，得到了采动覆岩的破断垮落规律和围岩支承压力的动态分布规律，进而得到了综放采空区的支承压力分布情况。采空区的破碎冒落覆岩可划分为3个区，即自然堆积区、结构支撑区和压实稳定区，这对老塘破碎岩体压实状态描述及渗流特性分析具有重要的参考价值。     

长壁采场动、静支承压力演化规律及应用研究

 采场支承压力分布特征是煤矿支护设计、冲击地压防治的重要依据。在列举采场矿压显现异常案例的基础上,基于采场应力演化及顶板岩层运动的观测结果,提出了长壁采场动、静支承压力的观点,阐述了该观点的工程意义,并根据形成特征建立了相应的计算模型。研究结果表明,长壁采场存在动态和静态等两个支承压力,动态支承压力形成和演化是采场顶板破裂带岩层运动的结果,以煤体屈服为主要特征,静态支承压力是破裂带上方岩层载荷转移的结果,以关键层载荷转移为主要特征,两者在形成根源、形成特征、形成时间、可监测性、影响距离等方面存在不同。最后,展望了长壁采场动、静支承压力学术观点在采矿工程设计及冲击地压防治等方面的应用前景。研究为解释采场矿压显现异常和解决该领域的工程问题提供了理论依据。     

跨采巷道围岩应力集中系数解析

为了确定上覆工作面采动对底板巷道稳定性的影响程度,首先,以海孜煤矿7煤工作面开采为例,根据其工作面支承压力分布形态,基于弹性力学理论建立了底板应力分布的力学模型,分析了采动支承压力在底板中的传递规律,并将采动支承压力与巷道围岩应力有机结合在一起,得到了上覆工作面开采过程中,底板巷道围岩的最大、最小主应力集中系数的变化规律,开采过程中围岩最大主应力集中系数的极值为1.28;其次,应用数值模拟软件FLCA3D建立了跨采巷道计算模型进行了验证,得出巷道围岩最大主应力集中系数极值为1.22,结果证明理论模型是可靠的。此模型可为底板巷道围岩控制提供基础的理论和技术支持。     

采动影响下巷道群稳定性数值分析研究

以采动巷道群稳定性为研究对象,采用数值计算模拟研究方法,研究了工作面煤柱不同留宽对巷道群稳定性的影响.分析了不同煤柱留宽时采场侧向支承压力分布规律;分析采场侧向支承压力对巷道群的影响.得到留宽140m时煤柱内侧向支承压力影响至煤柱内部70m左右,在采宽120m时,煤柱内部的垂直应力就已受到采动支承压力以及巷道支承压力的叠加影响.在不对巷道群加强支护的情况下,合理的煤柱留宽为120m.     

基于微地震监测的覆岩多层空间结构倾向支承压力研究

 随着开采深度的不断增加,矿山动力灾害日趋严重,采场周围岩(煤)体变形失稳是顶底板突水、煤与瓦斯突出、冲击地压(岩爆)等矿山动力灾害发生的根本原因,而岩层运动范围扩展后深部采场的采动应力场分布规律研究是解决上述问题的理论基础。将采场上方直至地表的岩层视为采场上方的覆岩空间结构,基于微地震监测结果,针对倾斜煤层,圈定采场覆岩多层空间结构的范围,研究覆岩空间结构岩层运动发展规律,并建立覆岩空间结构下的采场倾向支承压力计算模型。利用力学方法,针对倾斜煤层研究倾向支承压力的动态分布规律和计算方法,得到了倾向支承压力的计算公式;利用上述计算方法,研究了华丰矿1410工作面倾向支承压力分布规律,并与现场1410工作面微地震监测结果所揭示的倾向支承压力分布进行了对比分析。研究结果表明,上述方法适用于深部采场岩层运动范围扩展后的、倾斜煤层倾向支承压力的定量化估算和预测     

岩层移动与控制的关键层理论及其应用

采用模型实验、 数值模拟、 现场试验和计算机图像分析等方法, 对关键层判别方法以及关键层运动对采场矿压显现、 覆岩移动与地表沉陷及裂隙场分布的影响规律等问题进行了深入的研究。 从两层坚硬岩层破断顺序的研究入手, 揭示了关键层上载荷分布规律及其对关键层破断顺序的影响, 并由此建立了判别覆岩中关键层位置的方法。 研究了关键层破断块度对“砌体梁”结构下沉曲线形态的影响, 并提出了“砌体梁”结构下沉曲线的拟合方程。 确定了关键层对采场矿压显现产生影响的判别条件与影响规律, 揭示了关键层破断前后煤柱支承压力分布规律。 揭示了表土层与关键层间耦合关系的一些基本规律及其对改进地表下沉预计方法的指导意义。 揭示了覆岩移动过程中离层与“导水、 导气”裂隙两阶段发育规律与“O”形圈分布特征。 编制了采动裂隙量化分析的图像处理软件FIMAGE。 将关键层理论应用于我国卸压瓦斯抽放实践, 建立了卸压瓦斯抽放的“O”形圈理论, 并在淮北、 阳泉矿区卸压瓦斯抽放中得到应用。 将关键层理论应用于地表沉陷控制实践, 建立了覆岩离层注浆钻孔布置的原则, 指导城下条带开采试验, 取得了显著的经验效益。     

近距离跨采对巷道围岩稳定性影响分析

针对近距离跨采时，工作面与底板岩巷的不同空间位置关系，采用数值力学分析，详细地分析了工作面开采引起的围岩应力演化过程及特点、近距离跨采引起底板岩巷围岩位移的特点以及巷道位置对其围岩稳定性的影响。研究结果表明，煤柱上支承压力分布是开采影响岩层相互作用的结果，是开采引起集中应力在煤层与直接顶界面上的直接反映。近距离跨采巷道围岩位移受开采引起的整体位移场影响较大，而不单纯决定于煤柱侧支承压力的作用。留设保护煤柱时，底板岩巷应位于集中应力区的外侧或跨采时工作面应推过足够距离，使巷道靠近采空区应力恢复区的下方。最后通过实例给予了分析。     

大倾角煤层工作面采场围岩矿压分布规律光弹性模量拟模型试验及现场实测研究

以平煤集团香山矿戊9-0-22090大倾角煤层工作面为工程背景,通过室内光弹性模拟模型试验和工作面现场矿压实测,对大倾角煤层工作面开采后采场围岩矿压分布规律进行研究.光弹试验和现场实测结果表明:倾角对煤层工作面开挖后采场围岩应力分布、支承压力的分布有显著影响.大倾角煤层工作面开采后,采场顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于一般缓倾斜煤层工作面,采场支架载荷的分布、来压显现程度、来压步距沿采场倾斜方向均不同.工作面煤层开采后,采场顶板应力分布是高度不均匀、不对称的,在采空区两侧保护煤柱角高度集中,形成支承压力区,采空区上方形成支承卸压区.采场顶底板应力释放,两侧煤柱出现应力集中,采场四个角部位出现较大剪应力.剪切应变主要出现在采场下端部顶板和上端部的底板,而体积应变主要出现在煤层较近顶板和两侧煤柱.研究成果,对香山矿和类似条件下大倾角炮采煤层工作面的开采和顶板的支护的优化和管理具有一定的指导意义.     

短壁开采覆岩关键层黏弹性分析与应用

根据短壁开采条件下保护煤柱的布设特点，建立由保护煤柱支承的关键层力学分析模型。针对不同采场设计参数进行关键层受力及变形的弹性和黏弹性分析，得到弹性介质关键层下沉量的理论计算式，及黏弹性介质关键层变形随时间变化的表达式。评价不同采场参数对关键层随时间变形的影响，给出理想的建筑物下短壁开采设计参数范围，为“三下”开采设计和长期地表沉陷预计提供理论依据。     

关于综放开采的岩层运动和矿山压力控制问题

应用内外应力场理论，根据鲍店煤矿的生产实践，结合实验室相似材料模拟研究，对分层开采，网下综放，全厚综放三种不同开采条件下的冒落岩层厚度、导水裂隙带高度、地表沉陷特征以及支承压力大小及分布特点进行了分析和探讨，并建立了相应的计算模型，为现场综放回采工作面、回采巷道矿压控制以及综采放顶煤完全开采提供了理论依据     

龙脖河地区构造—地层及成矿作用讨论

龙脖河地区地层系统是一套由印支（ 青藏滇） 板块俯冲碰撞扬子板块造山时形成的混杂的构造复合地质体。其主体地层应为二叠纪的泥砂质－ 火山岩建造,混有元古宙岩块和三叠纪岩块。其成矿作用主要受二叠纪火山岩相及火山机构控制。采用造山带区域地层学———非史密斯地层学方法来恢复其原始状态,有利于查明成矿作用、矿体产出规律,找矿才会有新的突破     

二维应力场下承压地层中渗流的液固耦合问题

考虑到多孔介质渗透率随孔隙变化的特点,研究二维应力场下承压地层中渗流的液固耦合问题,提出了解耦方法;并求出耦合条件下的孔隙压力与介质应务的解析解,计算表明,耦合效应不容忽略。     

粤东地区地层含矿性探讨

应用于崇文教授的地层丰度概念和计算方法，通过典型地层剖面的元素丰度、元素组合、元素分布型式、叠加系数等的研究，表明粤东地区主要成矿元素钨与浅源重熔型花岗岩有关；锡与深源同熔型花岗岩有关；铅、锌既与本区地层有关，又与本区火山－岩浆活动有关；铜、金、银则主要与深源火山岩有关，地层本身难于提供成矿物源。     

煤矿岩层控制的研究重点与方向

简要介绍煤矿开采中岩层控制问题的工程特点、研究重点及以岩层运动为中心的矿压理论与体系。从煤矿开采中岩层控制的现实状况和现代高新技术迅猛发展的实际出发，提出应用高新技术研究煤矿岩层控制问题的主要发展方向     

岩层与地表移动相似材料模拟试验的误差分析*

  针对相似材料模拟实验研究的现状和特点,从相似原理、相似材料、边界条件、温度、湿度等方面对岩层与地表移动模拟实验的误差来源进行了分析,将实验误差分成了可控制的、可改正的和不可避免的三类,从理论上研究了压缩下沉和模型边界开裂引起的移动误差分布规律,为观测数据曲线形态异常的改正提供了理论依据,从而有助于改进模拟实验的精度。     

赣西萍乡─高安成矿区带地层含矿性统计分析

本文以赣西地区区域长剖面的地球化学测量数据为基础，运用二次算术平均及相关分析方法，探讨了地层含矿性。认为本区金矿是在低背景条件下形成的，石炭系华山岭组为金的独立赋矿层位，二叠系茅口组、石炭系黄龙组、泥盆系锡矿山组及余田桥组、双桥山群宜丰组是金、银、铜、铅、锌多金属矿的赋矿层位。容矿岩石为碎屑岩系及不纯碳酸盐岩。不整合面及层间破碎带是矿化定位空间。     

黄土地层盾构隧道施工的掘进试验研究

 黄土是一种典型的非饱和结构性土,其强度与土体结构特征密切相关。黄土地层中盾构法隧道施工开挖面稳定性受施工参数影响较大,控制不当容易造成开挖面土体松动或坍塌,严重影响隧道结构安全及周围环境。针对我国首次在黄土地层中修建的地铁盾构隧道西安地铁2号线,采用自主研制的土压平衡式模型盾构机开展室内掘进实验,研究黄土地层条件下盾构掘进对地层的扰动情况以及盾构施工关键参数的匹配问题。研究结果表明,黄土地层中盾构掘进引起的地层横断面沉降曲线与黏性土地层存在差异,曲线形式具体表现为下部呈深V型、上部区域呈缓和的盆状,并得到地层损失率K和地表沉降槽宽度系数i;地表位移时程曲线具有突变性,存在明显的三阶段特点;盾构顶推力的变化直接影响隔舱土压力的变化,掘进过程中隔舱土压力和出土率表现出一定的随机性,出土率有随顶推力的增大而呈减小的趋势,并与推进速度成反比。     

CRG桩在岩溶地层的试验研究

介绍CRG桩施工方法及首次施工的情况,并讨论在岩溶地区施工中遇到的岩层稳定性控制、孔内沉渣清理、桩管的吊装与驳接及灌浆问题。CRG桩按嵌岩桩设计,分析静载试验结果,发现本次的静载试验结果只发挥桩的侧阻力而没有发挥桩的端阻力,对其产生的原因进行分析。同时,总结CRG桩在岩溶地区施工工艺,为后续在花岗岩和泥质砂岩持力层中试验成功及工程应用积累经验。