煤层顶板极限跨距的估算

利用超声成像测井资料确定煤层直接顶板岩层分层厚度及岩性类型，并分的了平均声幅曲线与密度测井曲线的关系，结合其它参数，估算了煤层直接顶板极限跨距。分析表明所估算的直接顶极限跨距与实测直接顶板初次垮落步距具有密切相关关系。     

基于顶板能量释放的冲击危险性预测方法研究

因诱发冲击地压影响因素众多,相应的冲击类型划分多样,对于顶板型冲击地压,在已知岩性的情况下其断裂释放能量约为常数,顶板断裂特征一般遵循低位到高位的变化特点,根据采空区顶板垮落"三带"高度和微震定位震源位置,统计每一循环顶板能量释放情况,找出能量释放的正常统计量,动态对比分析回采期间每一循环内顶板能量释放情况,评价后期一...     

坚硬顶板基本顶极限跨距的预测和实践

在观音堂煤矿1306工作面初次放顶期间，对二1煤上覆的坚硬难垮落顶板，在广泛收集地质资料的基础上，通过对基本顶初次来压时极限跨距的预测，指导顶板的安全管理工作。     

采场围岩能量演化及释放模拟研究

岩体应变能是集主应力、弹性模量、泊松比等综合物理量,能够更好地解释采矿过程中的动力现象。为揭示采动过程中采场围岩能量演化和释放规律,基于岩体应变能理论推导了能量演化与释放的计算方法,以平朔井工三矿为工程背景建立数值计算模型,模拟计算不同回采时刻采场围岩能量变化,结果表明:①采场围岩的应变能峰值随着工作面的推进而逐渐前移,煤层能量峰值主要集中于煤壁前方8 m以内,煤层的应变能相对较高,顶底板坚硬岩层中的能量值相对较低;②开挖开切眼后,开切眼上方为能量释放区,开切眼煤壁前后为能量积聚区;在该矿地质条件下,工作面正常回采时,工作面煤壁上方8 m以内为能量主要释放区域,煤壁前方2～8 m为能量主要积聚区;因此,对于煤壁上方应及时支护,防止其能量的快速释放而引起冒顶;对于具有动力灾害倾向的煤壁前方应采取措施控制应力集中。     

基于能量法的露天开采下采空区顶板安全厚度研究

为了确定露天开采下采空区顶板安全厚度,基于力学理论,分析了露天开采下采空区顶板受力特性,建立其固支梁力学结构模型。根据能量守恒原理,推导了由顶板弯曲应变能、水平荷载做功和垂直均布荷载做功组成的采空区顶板结构总能量方程,获得了采空区顶板势能函数解析式。采用突变理论,建立了采空区顶板系统的尖点突变模型,获得了采空区顶板失稳判别式,推导出采空区顶板安全厚度计算模型。对某露天矿采空区顶板厚度进行了应用案例分析,理论计算出的最终采空区顶板临界厚度为11.34 m,与现场安全预警经验值12 m基本一致。表明所建立的采空区顶板安全厚度计算模型合理可行,可为露天开采下采空区顶板安全厚度设计提供一定的理论依据和工程指导。     

地下矿山采场顶板厚度数值模拟研究

通过结构力学解析法对顶板沉降量的计算,估算出能维持顶板稳定的厚度取值范围,运用FLAC3D软件建立了开采环境再造采场数值模型,并对不同厚度顶板进行模拟计算,揭示了顶板厚度对采场稳定性、应力分布以及顶板沉降量的影响规律,表明了塑性区、应力扰动范围以及沉降量都随着顶板厚度的增加而减小,且减小的幅度趋缓。以顶板沉降量为判据,模拟结果得出,顶板厚度是6m时的最大沉降量为6.376cm,满足矿山安全要求;同时,兼顾顶板施工工艺、构筑成本和服务年限,得出顶板的最小安全厚度宜取6m。     

地下矿山采场顶板厚度数值模拟研究

首先用结构力学解析法计算对顶板沉降量,估算出能维持顶板稳定的厚度取值范围;然后运用FLAC3D软件建立了开采环境再造采场数值模型,并对不同厚度顶板进行模拟计算,揭示了顶板厚度对采场稳定性、应力分布以及顶板沉降量的影响规律。模拟结果得出,顶板厚度是6 m时的最大沉降量为6.376 cm,可满足矿山安全要求;同时,兼顾顶板施工工艺、构筑成本,得出顶板的最小安全厚度宜取6 m。研究结果对指导采矿设计具有重要意义。     

地下矿山采场顶板厚度数值模拟研究

通过结构力学解析法对顶板沉降量的计算,估算出能维持顶板稳定的厚度取值范围,运用FLAC3D软件建立了开采环境再造采场数值模型,并对不同厚度顶板进行模拟计算,揭示了顶板厚度对采场稳定性、应力分布以及顶板沉降量的影响规律,表明了塑性区、应力扰动范围以及沉降量都随着顶板厚度的增加而减小,且减小的幅度趋缓。以顶板沉降量为判据,模拟结果得出,顶板厚度是6m时的最大沉降量为6.376cm,满足矿山安全要求;同时,兼顾顶板施工工艺、构筑成本和服务年限,得出顶板的最小安全厚度宜取6m。     

下向进路式采场充填体顶板力学模型及稳定性分析

在应用下向充填采矿法的矿山中,回采工作直接在充 填体顶板下进行,研究充填体顶板的安全性和稳定性具有重 要意义.以甘肃某镍矿为工业背景,引入薄板模型和尖点突 变理论,构建了采场充填体顶板的力学模型,分析了充填体 顶板发生突变失稳的临界条件,确定了采场充填体顶板的安 全厚度,并进行反演推算得出该矿山目前所能承载的充填体 最大厚度.研究结论表明:影响充填体顶板稳定性的核心因 素是顶板厚度,某镍矿现有的采场结构参数能够满足持续下 向充填开采矿体的顶板厚度安全需求.研究方法为探究采 场充填体顶板稳定性问题提供了新的思路.     

基于梁模型的采场顶板稳定性分析

针对多层矿开采的特点,将采场顶板岩层假设为简支梁,结合岩梁和材料力学理论、岩石力学知识,推导出顶板最大拉应力与其上方岩层厚度之间的关系式,据此得顶板岩层与其相邻的矿层厚度比对顶板稳定性的影响。此外由采场层状顶板的跨距计算方式,得到其极限跨距并作为判断顶板稳定的依据。     

基于改进梁模型的地下空区顶板安全厚度分析

针对天然水平应力程度对地下采空区的影响,以某地下矿山采空区为工程实例,将地下空区顶板视为改进梁模型,结合岩梁、结构力学和材料力学理论,以顶板岩层抗拉强度为控制条件,推导出地下空区不同跨度下顶板的安全厚度。研究结果表明,顶板安全厚度随空区跨度的增加而增大,近乎呈线性关系。低水平应力时随空区跨度增加对顶板厚度整体影响都较小;当采空区跨度较小时,不同水平应力程度对顶板安全厚度的影响可忽略不计;当空区跨度达到一定程度时,随空区跨度的增加改进梁模型计算的顶板安全厚度增加幅度变大。     

用沙坝矿采场顶板稳定性模拟分析

贵州开磷矿业公司用沙坝矿主体为缓倾斜矿体,采用机械化盘区分段充填采矿法开采,通过研究采场跨度与顶板稳定性之间关系确保了作业人员安全和稳定生产.建立合理矿山开采力学模型后,对不同跨度采场在未支护方案下进行数值模拟分析表明,采场整体位移变化基本服从近对称分布;靠近开挖边界处围岩位移最大,距开挖边界越远,围岩位移越小,且移动方向均指向采空区;采场跨度在20m以内,采场顶板不发生破坏;当超过25m以上时,采场顶板出现较大拉应力,顶板开始发生破坏.     

基于CFOA-PNN网络的采场顶板沉降量预测

针对环境再造采场顶板沉降影响因素复杂、数据离散等特点,选用一种仿生智能算法改进的概率神经网络(CFOAPNN),避免模型陷入局部极值,增加网络预测精度,建立采场顶板沉降量预测模型。模型选取岩体强度、充填体抗拉强度等8个主要影响因素。以广东某铅锌矿的29个代表性样本对模型进行训练、预测,并对比传统预测模型结果准确性,利用局部敏感性分析法评价模型影响因素对预测精度的影响。结果表明:最主要影响因素为充填体抗拉强度,其次为采场暴露面积。所构建的CFOA-PNN模型正确率为88.9%,明显优于传统预测模型。     

基于突变理论的采空区顶板安全厚度多因素预测模型

确定采空区顶板安全厚度对保证矿山作业安全具有重要意义。本文采用有限差分软件FLAC3D,基于尖点突变理论和强度折减法研究西石门铁矿采空区顶板安全系数与其厚度的函数关系,建立了顶板安全厚度判断方法。在此基础上,通过单因素试验研究了采空区纵深、跨度、高度、顶板粘聚力与抗拉强度对采空区顶板安全厚度的影响,结果表明：纵深、跨度、顶板粘聚力、抗拉强度与顶板安全厚度之间分别呈现线性、非线性正相关、非线性负相关、非线性负相关的变化关系;高度对顶板安全厚度的影响非常小。并建立了综合考虑采空区纵深、跨度、顶板粘聚力与抗拉强度4种因素的采空区顶板安全厚度预测模型,为确定采空区顶板安全厚度提供了一种新的研究方法。模型预测结果与某硫铁矿瞬变电磁勘探结果相吻合,验证了预测模型方法的科学性和有效性。     

回采速度对坚硬顶板运动释放能量的影响机制

坚硬顶板破断释放的弹性能是冲击矿压的主要能量源之一,针对回采速度对坚硬顶板破断释放能量的影响机制,运用理论分析结合现场监测手段,对垮落带内的顶板悬臂梁结构,建立了基于弹性地基假设的三角增压载荷悬臂梁模型,推导得到回采速度控制下顶板梁的下沉量、弯矩及弯曲弹性能密度的解析解。对距煤层较近的低位未触矸破断式砌体梁结构,建立回采速度影响下的回转角与破断步距及破断释放能量的解析式,并进行讨论得到结论:加快回采速度使顶板悬臂梁的悬臂长度L和峰值应力集中系数a增加,使峰值距煤壁位置x0减小,3者均能造成顶板弯曲变形能增大,释放弹性能增加,且悬臂长度L和应力集中系数a影响效果更为明显;高速回采造成采空区充填程度低,促使关键块B的回转角增大,造成关键块A的破断步距增大,破断释放的能量也大幅增加,甚至促使原本为低位未触矸破断的砌体梁结构变为高位悬臂梁结构,其破断释放的弹性能更大,大能量矿震产生的动载易叠加高静载煤体诱发冲击,同时使超前段顶煤支护失效,造成冒顶事故;通过对关键层及围岩结构的判别,证实了两种坚硬顶板的破断模式,且微震监测表明坚硬顶板破断释放大能量矿震与回采速度有明显的正相关性,并得到坚硬顶板条件大采高工作面临界回采速度为4 m/d,科学指导了胡家河矿的开采强度优化。     

综采工作面基本顶厚跨比对其初次断裂失稳影响规律

综采工作面基本顶初次断裂失稳机理对工作面支架选型及采场围岩稳定性控制至关重要。通过建立顶板力学模型分析得出:综采工作面基本顶初次断裂前,基本顶厚跨比从初始状态减小趋近极限状态时,其内部最大主应力σ1与最大剪应力τmax均逐渐增加;当厚跨比接近02时,σ1与τmax均出现陡增,但σ1增加速率大于τmax,易在基本顶两端顶部发生断裂,且基本顶初次断裂时极限厚跨比n1一般大于02。在不发生滑落失稳条件下,基本顶极限厚跨比n1随回转角θ的增大近似呈线性增加;证明了基本顶铰接结构回转初期(θ为0°～3°)易发生滑落失稳。在仅考虑厚跨比影响的条件下,基本顶铰接结构发生回转失稳的临界条件为极限厚跨比n1=0624。然而,当n1<0624时,回转极限平衡角大于岩块回转平衡角所允许的最小值时,亦会造成铰接结构回转失稳。同时,在考虑支架弹性变形的基础上,建立了基本顶铰接结构滑落失稳对工作面支架动载系数计算方法,当直接顶与基本顶离层量Δh为0时,动载系数Fsd取最小值;Δh不为0时,Fsd随Δh增加而增大,但随直接顶与支架刚度之比、直接顶自重与基本顶传递载荷之比增加而减少。最后,通过对不同综采工作面初次来压时支架工作阻力与动载系数进行计算,验证了理论分析的有效性。     

采场顶板冒落机理及控顶技术探讨

金属矿地下开采过程中，采场顶板稳定是矿山正常、高效回采的前提。而采场顶板冒落机理复杂、影响因素多，若缺乏严格的控顶措施，会带来严重危害。本文从顶板冒落机理出发，总结归纳出六种控顶措施，并分述其作用原理及优缺点，为矿山的采场顶板管理提供了重要的理论依据。     

卢安夏铜矿露天开采下采空区顶板安全厚度研究

地下采空区给露天生产带来了极大的危害,采空区顶板安全厚度的确定是露天生产的重要安全保障。为了研究卢安夏铜矿露天开采下采空区顶板安全厚度,通过对矿山原有采矿技术条件和地质资料的分析及现场实地测量和调查并结合钻孔探测等手段,确定了露天矿下采空区的分布情况。以此分析地下采空区与露天境界空间关系并对露天边坡危险区进行区划,利用理论计算和数值模拟手段对最危险区域的采空区顶板安全厚度进行研究。结果表明:在最危险区域范围内,对不同采空区范围,不同位置的采空区进行模拟结果分析,露天开采的采空区隔离层安全厚度为16m(2个台阶高度),采空区对露天开采的影响较小。