上覆巨厚坚硬岩浆岩破断运移规律的实验分析

针对工作面上覆巨厚坚硬岩浆岩条件,采用相似模拟实验研究方法,研究了巨厚岩浆岩的破断运移规律。通过分析实验现象和实验数据,得知岩浆岩的初次破断是两端支承悬空结构中部下位及端部上位拉破断所致,岩浆岩破断后下位离层闭合,岩浆岩初次破断后的覆岩呈现拱形状态。岩浆岩2次周期性破断结构具有几何相似性,破断岩块呈平行四边形形态,并能够形成铰接结构,周期破断后并不随之失稳运动。岩浆岩及其上位岩层几乎发生同步运移,岩浆岩作为主关键层控制着采场覆岩运动,对覆岩结构有决定作用。     

巨厚坚硬顶板变形及垮落的动态演化特征研究

义马煤田赋存一层巨厚坚硬岩层,是矿区诸多动力灾害的主要诱因.本文以义马煤田千秋矿21221工作面为工程背景,开展了顶板岩层冲击倾向性的实验测定,采用相似模拟和数值分析方法研究了工作面回采过程中巨厚坚硬顶板运动特征,分析了巨厚坚硬顶板垮落垂直位移动态演化规律,建立了采动应力分布与顶板运移的关系.研究结果表明:巨厚坚硬顶板...     

煤矿开采上覆巨厚岩浆岩破断运移规律

选取济宁2#煤矿上覆厚度大、坚硬、无层理的岩浆岩层作为研究对象,通过现场调研、力学性质分析、物理相似模拟实验研究了煤矿开采上覆巨厚岩浆岩的破断运移规律。结果表明:岩浆岩初次破断为拱形,周期破断呈类平行四边形,破断后岩块无法形成铰接结构,立即失稳,没有表现出"砌体梁"平衡结构;采空区上部破断后块体搭接形成的多支点平衡结构缓慢下沉,不会造成地表的突然塌陷。     

巨厚坚硬顶板条件下断层诱冲特征及机制

为了揭示巨厚坚硬顶板条件下断层诱发冲击地压的前兆特征及诱冲机制,基于义马跃进煤矿25110工作面为研究对象,对某段时间内冲击现象的发生规律进行了归纳分析,针对断层诱发冲击地压的典型案例,结合微震监测数据,分析了冲击地压发生前的微震能量与频次及微震活动的时空规律,并采用数值模拟研究了采动影响下断层带附近应力场的分布特征,从地质构造、微震活动、应力场3个方面讨论了该工作面冲击地压发生的原因及机制。研究表明:巨厚坚硬顶板被F16逆断层及两正断层切割,易造成顶板大面积运动,为冲击地压的发生提供了动载条件;工作面发生冲击前微震能量与频次下降,断层带附近区域微震活动减少,有明显"缺震"现象,为冲击地压的发生积聚了能量;受采动、断层及相邻工作面采空区影响,25110工作面形成了高强度支承压力,断层带至下巷附近应力高度集中,尤其下巷底板存在较高的水平应力,为冲击地压的发生提供了力源条件。     

深部临空巨厚坚硬顶板断裂矿震规律及成因研究

为研究特厚煤层临空巨厚坚硬顶板断裂的矿震规律,以250105工作面实际工程地质及开采特征为研究背景,采用微震监测技术对矿震事件进行了定位和统计分析,得到了矿震事件多集中在工作面采空区侧及工作面前方0~100 m。同时,采用数值模拟,分析了不同开挖阶段工作面围岩的应力分布状态,得到了工作面前方20~90 m及靠近回风巷侧顶板岩层0~40 m均为应力高度集中区域。研究结果表明,250105工作面回采期间矿震事件主要集中分布在工作面前方及工作面临空侧,厚硬顶板的破断对矿震事件的诱发起主要控制作用。     

巨厚岩浆岩下部开采时的破坏机理分析

针对山东某煤矿在矿井生产过程中,巨厚岩浆岩的存在对下部和断层构造附近开采可能造成地质动力灾害,影响生产和危及人身安全,本文在踏勘和收集资料的基础上,分析了巨厚岩浆岩的破坏机理;通过相似模拟实验,得到了巨厚岩浆岩在下部开采时的破坏规律,为“巨厚岩浆岩下开采上覆岩层的地表沉陷规律和冲击动力灾害分析与防治研究”打下基础,为防止和控制工程地质灾害,保证煤矿安全生产提供了保障,具有一定的经济、社会效益。     

巨厚坚硬岩层下基于防冲的开采设计研究与应用

在我国多个分布有巨厚坚硬岩层的矿区,巨厚坚硬岩层运动导致的强矿震和强冲击地压致灾后果严重,治理难度大,已经成为这些矿区矿井安全生产的主要障碍。通过分析巨厚坚硬岩层下冲击地压的发生规律,提出了此类矿井冲击地压存在“关键工作面效应”、“震动诱冲效应”和“冲击震动效应”3个共同特点。“关键工作面”是指该工作面在开采时会导致巨厚坚硬岩层发生断裂和强烈运动,并开始出现强烈的矿震或冲击地压;“关键工作面效应”是指“关键工作面”开采过程中发生的强动力灾害;“震动诱冲效应”是指巨厚坚硬岩层断裂震动在地层中产生的动应力传播到处于高应力状态的煤体上后,诱发的冲击地压灾害,其显现特点是“震源与冲击显现位置不一致”;“冲击震动效应”是指当开采到关键工作面位置后,巨厚坚硬岩层的传递压力将急剧增加,当部分煤体达到发生冲击的条件时即可发生冲击,同时引起能量巨大的震动,这类冲击的显现特点是“震源与冲击显现位置一致”。采用覆岩空间结构理论、地表沉陷观测、微震和应力监测数据,提出了辨识关键工作面的方法;阐述了山东能源集团3个不同类型巨厚坚硬岩层冲击地压矿井采用保护层开采、负煤柱设计、关键工作面确定与参数设计、避开震动损害边界开采设计、小煤柱设计和顺序开采工作面参数优化设计等综合方法,实现防冲安全的具体做法。     

上覆巨厚砾岩层失稳诱发重力型冲击地压研究

千秋煤矿是一个冲击地压灾害严重的矿井,其上覆巨厚砾岩层破断失稳对冲击地压的发生有着很重要的影响。本文通过相似模拟试验和理论分析,着重研究上覆巨厚砾岩层破断失稳诱发的重力型冲击地压机理,并对上覆离层垮落砾岩层诱发的冲击载荷进行估算。研究结论与现场实测吻合的很好,并针对该类冲击地压提出了监测与预防相结合的防控思路。     

燕子山矿坚硬顶板冲击地压机理分析

采用理论分析研究了燕子山矿综采面坚硬顶板冲击地压机理,运用弹性力学薄板理论,建立顶板冲击破断机理力学分析模型,推导出了顶板初次垮落前的最大弹性弯曲应变能表达式,得到工作面坚硬顶板垮落前的最大弹性弯曲应变能与顶板上覆岩体容重、开采深度、采空区悬顶面积、坚硬顶板的厚度、顶板岩层的弹性模量和泊松比等因素有关;运用MATLAB数值分析软件结合燕子山矿8403工作面顶板实际参数,绘制出顶板应力三维立体应力云图,分析得到顶板的破断特征,与顶板的"X-O"破坏理论相符。     

巨厚坚硬顶板工作面的底板破坏规律

针对郭庄矿开采9#煤时受巨厚坚硬顶板和底板奥灰水双重威胁的情况,利用现场钻孔注水试验手段与数值模拟的方法对9#煤底板进行破坏深度探测及破坏规律的研究.现场钻孔注水试验结果表明,工作面煤层底板监测钻孔控制深度内的底板岩层均发生了不同程度的破坏,最大破坏深度介于18.80~21.00 m,9#煤与下伏奥灰层间距不足20 m;数值模拟结果表明,坚硬顶板条件下,强制放顶比充填开采对煤层底板产生的破坏程度大.     

云煤一矿两软一硬大厚差煤层顶板活动规律研究

以现场实测资料为基础,通过实验室相似模拟试验对云煤一矿两软一硬大厚差煤层上覆岩层垮落的特征及覆岩的移动规律、煤层工作面覆岩应力及超前支承压力的分布规律以及煤层工作面顶板的下沉规律进行了相关研究。研究的相关结论可指导生产实践,并为类似条件下煤层顶板控制提供理论参考依据。     

新型流固耦合相似模拟材料的抗水性实验研究

相似模拟实验是研究矿井突水机理的一种重要手段,流固耦合相似模拟材料的高抗水性能至关重要。以石圪台煤矿存在顶板突水溃砂风险的工作面为对象,开展了流固耦合相似材料配比实验工作。针对实际岩层(中砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、煤层、细砂岩),利用中粗砂、石膏、碳酸钙、石蜡和凡士林按一定配比均匀搅拌压制成试件,各组试件经自然养护后测定其渗透率,并计算渗透系数,同时结合现场隔水层渗透性参数和岩土渗透性分级标准,将渗透系数小于10-5cm/s作为抗水性良好的判别准则,共完成48组实验。研究结果表明:随着石蜡掺量增大,试件的强度变大、柔性减弱,当石蜡的掺量大于8%时抗水性能良好;在掺入8%石蜡的基础上,掺入8%凡士林可以减少试件弹性模量,增强变形能力;凡士林和石蜡的合理搭配,优势互补,可制作出抗水性能较好的流固耦合相似材料。     

"两硬"浅埋深厚煤层顶煤顶板运移规律研究

为在浅埋深“两硬”条件下的特厚煤层实施综放开采技术,对坚硬顶煤顶板的破断、运移规律进行了现场观测和分析研究．通过理论分析,建立了顶板断裂的力学模型．利用深基点观测方法,在安家岭井工矿4101综放工作面设置矿压观测站,对工作面顶煤顶板的不同层位进行深基点观测,获得了顶煤顶板随工作面推进垮落和运移情况的数据,分析总结了该工作面顶煤顶板的活动运移规律．观测结果表明：4101工作面顶煤随工作面的推进随采随冒,顶煤顶板运移起始点距煤壁较近,顶煤距煤壁前方15m左右开始移动,顶板岩层移动距离约距煤壁前方10m,顶板运移滞后于顶煤的运移,且顶煤冒落时位移量不大．4101工作面顶煤可随采随冒,顶板能够及时垮落,不需对顶煤顶板采取人工处理措施．     

煤层硬度与厚度对冲击矿压影响的数值模拟

在坚硬顶板和底板的“两硬”条件下,对不同煤层厚度和硬度对煤岩体中的垂直应力分布的影响,也即反映了对煤岩体中发生冲击矿压危险性的影响进行了模拟．通过组合煤岩试样的试验结果验证了数值模拟的正确性,根据煤岩体相互作用的理论分析了其原因．在“两硬”条件下,煤层厚度与硬度的变化对煤体中的应力分布有着很大的影响,从而对煤岩体系统中冲击矿压的发生有着很大的影响．随着煤层厚度的减小,在煤岩体中产生的应力集中将增大;随着煤层硬度的增加,煤岩体中的最大垂直应力也将增大,从而也增加了冲击危险性．     

坚硬特厚煤层随工作面推进上覆岩层运动规律研究

文章以神华宁煤矿业集团汝箕沟煤矿为工程背景,采用理论分析和数值模拟的方法对32211工作面坚硬特厚煤层上覆岩层运动规律进行研究和分析,得到了在坚硬特厚煤层的条件下上覆岩层运动规律变化与工作面推进步距的关系,即随32211工作面推进步距的增加,支承压力、传递岩梁、破断拱的高度都会相应的增大,但最终趋于稳定。这一研究结论对于坚硬特厚煤层条件下工作面的安全生产和支护设计都有一定的指导意义。     

下伏煤层开采引起的大巷变形规律模拟研究

针对泉沟煤矿要采出-115大巷下压煤,同时要保证上部的大巷正常使用的技术难点,进行了下伏煤层开采大巷围岩活动规律的模拟分析.研究了下伏两煤层开采引起的岩层运动规律及其对-115大巷造成的影响.此外,采用RFPA数值模拟系统,就大巷支护方式、下伏煤层与大巷距离、下伏煤层开采顺序等因素对-115大巷围岩稳定性造成的采动影响的普遍规律进行了系统分析,并提出相应措施.研究结果表明：-115大巷的原支护不能保持其稳定性,通过采用必要的加强支护措施后,大巷的稳定性是有保证的.     

坚硬顶板大断面巷道的破坏机理及合理支护研究

针对关岭山煤矿开拓巷道的地质条件、围岩性质及破坏机理,通过理论分析,确定开拓巷道的支护参数,再运用UDEC数值模拟软件,对不同支护参数条件下巷道围岩的破坏变形情况及应力分布情况进行分析,从而优化巷道支护参数,得出开拓巷道的最优支护方案和支护参数。     

葛泉矿坚硬顶板综放开采三维数值模拟

为了揭示以大青灰岩为坚硬基本顶的综放工作面开采过程中顶板应力分布及其演化特征,根据邢台葛泉矿风井1192综放工作面工程地质和开采技术条件,结合顶板坚硬、初次来压冲击大、动栽系数高等特点,运用数值模拟(FLAC3D)程序对不同直接顶厚度条件下的综放工作面开采过程进行了三维计算和综合分析.研究表明,在10 m范围以内,直接顶厚度越大,基本顶的初次来压步距就越大,并在10 m处达到峰值,容易造成冲击地压;俯采工作面的围岩变形破坏力学过程和应力转移模式,是造成顶板来压前后最大主应力位置差异性的重要原因.研究成果为确定基本顶与工作面之间的安全距离、预防冲击地压、保障工作面安全生产提供了重要的理论依据.     

抚顺西露天矿软硬岩互层反倾岩体边坡稳定性分析及治理

软硬岩互层反倾岩体边坡具有形成机理复杂、内部节理构造隐蔽性强以及致灾因素多等特点,因此其防治工程难度相对较高。抚顺西露天矿地质灾害风险较大,矿界周边特别是东北部建筑物较多,人口密集,亟需采取强有力的综合治理措施。基于抚顺滑坡历史灾害统计和研究区域精细化工程地质勘查,多角度分析了矿区北帮E1000边坡失稳机理,采用强度折减理论验算刚体极限平衡的反分析方法对现有的滑坡形态进行了反演分析;以反分析获取的泥页岩互层抗剪强度参数为基准,对设计的疏干排水、削坡、充水回填以及综合治理方案的边坡稳定性进行了演算。研究表明:综合治理方案具有投资强度小、安全性高(安全系数为1.506)、治理措施适宜等特点。