综放工作面侧向支承压力分布研究

布尔台煤矿42#煤层采用综放开采技术,工作面区段间留设25~30 m的宽煤柱,造成资源浪费。为节约煤炭资源,消除由于煤柱引起的灾害,决定采用沿空留巷方式。为掌握采空区侧向支承压力分布对沿空巷道的影响,通过理论分析建立沿空巷道围岩结构力学模型,确定了沿空巷道位置处的应力值。     

沿空留巷顶板稳定性分析及其控制

 根据沿空留巷上覆岩层的后期活动规律,将顶板变形视为“给定变形”,建立顶板力学模型,采用变分法,推导顶板下沉量计算公式。依据具体的地质力学参数,验证力学模型的合理可行性,并研究分析顶板下沉量与各影响因素之间的定量关系。通过分析表明,在直接顶弹性模量较大时,巷旁支护阻力的变化对顶板下沉量影响不大;在直接顶弹性模量较小时,巷旁支护阻力对顶板下沉量影响较大。直接顶厚度在3~11.5m范围内变化时,随着直接顶厚度增加,顶板下沉量明显减小。当巷内和巷旁支护阻力较高时,顶板下沉量随着直接顶弹性模量增大而明显增大;当巷内和巷旁支护阻力较小时,直接顶弹性模量的变化对顶板下沉量影响较小。顶板下沉量与巷道宽度、煤层厚度、巷帮塑性区宽度、顶板旋转角度成线性增大的关系,与巷帮煤体残余强度、充填体宽度成线性减小的关系,与巷帮煤体弹性模量成反比例关系。根据各影响因素与顶板下沉量之间的关系,提出巷内支护采用“分期联合支护”,巷旁采用“超前复合加固”等控制沿空留巷顶板稳定性的措施。     

放顶煤工作面支承压力分布

本文采用非线性有限元计算分析了放顶煤工作面老顶断裂前后煤层面、直接顶层面上支承压力分布规律及向底板传播规律。计算结果表明:老顶断裂前后煤层面上支承压力具有相同的分布形式,直接顶层面上则以断裂位置为界向两侧集中形成内外应力场,支承压力向底板的传播范围比普通采场要大。     

测定支承压力新方法

基于当前在煤矿中测量支承压力存在的难题,从支承压力与煤体的作用关系入手,利用摩擦力定律,提出了测量支承压力的便捷方法。运用该方法可以有效地测定井下各处的围岩支承压力值,并绘制支承压力分布图,指导沿空掘巷的设计与施工。     

旧采区复采过空巷群支承压力研究

以晋煤集团圣华煤业3101工作面为残煤复采背景,采用扩展SMP准则判断复采工作面煤柱的稳定性,并以RFPA软件数值模拟不同空巷跨度和不同煤柱宽度的空巷群情况下,对顶煤和煤柱应力分布进行研究。结果表明应力集中出现在靠近工作面的煤柱边缘,应力集中系数与空巷跨度和煤柱宽度比值成正比关系。     

晋城放顶煤采场煤体支承压力分布规律

建立了放顶煤开采采空区侧体支承压力分布和极限平衡区宽度的理论模型；通过对晋城古书院矿１３３０６综放工作面支承压力的现场观测，验证了理论模型，并总结出放顶煤开采采场煤体支承压力的分布特点。     

采动剧烈垮冒煤巷的支承压力分布规律研究

针对阳煤集团新元公司采动剧烈的垮冒煤巷普遍存在顶板严重下沉、巷帮严重臌帮和巷道底鼓等问题,对煤柱支承压力进行了现场实测和计算机三维数值模拟,分析研究采动剧烈影响下的煤巷支承压力分布规律,得出应力集中系数平均值达3.2及煤巷支承压力的分布范围,从而为采动剧烈垮冒煤巷的支护方案设计提供科学依据。     

大采高长壁综采工作面支承压力分布预测分析

根据极限平衡理论,就大采高长壁工作面采场支承压力分布规律及其主要影响因素规律进行了研究,得出极限平衡区宽度随着煤层采高和埋深增大而增大,支承应力峰值随采高的增加而有所降低。根据二向应力状态下采场前方极限平衡区和弹性区分布范围计算公式,分别对222203工作面和3101工作面支承压力影响范围和峰值点位置进行了预测,随后通过数值模拟、现场监测等方法测得的数据验证了理论分析结果。研究表明:采用二向应力状态下应力计算公式得到预测结果能够较好地反映工作面超前支承应力分布规律。     

基于Weibull分布的巷道围岩开挖损伤分析

首先,在假定微元强度服从双参数Weibull分布的基础上,分析了围岩微元破坏概率和临界破坏概率,依据围岩完整程度不同,分析了巷道开挖后的围岩损伤;随后,运用岩石破裂过程分析软件RFPA,分别对不同均质度的巷道围岩开挖损伤进行了数值模拟分析。结果表明,伴随围岩均质度增加即围岩完整程度增加,围岩起始损伤延后,临界破坏概率越来越小;在围岩微元所受载荷达到其统计平均抗压强度前,围岩的均质度越低其巷道开挖后的围岩损伤值越大;在微元所受载荷达到统计平均抗压强度后,围岩均质度越高其巷道开挖后的围岩损伤值越大,其巷道开挖后的危险率越高,且往往具有突发性;巷道开挖后的围岩损伤破坏程度与围岩完整程度和抗压强度关系密切;分析结果与模拟结果是一致的。     

基于BP神经网络的超前支承压力分布预测

通过对综采工作面前方煤体支承压力分布规律基础上的分析,采用非线性理论分析的神经网络对综采工作面超前支承压力分布进行预测,选取开采深度、煤层采高、煤层倾角、工作面长度、煤体强度、岩层稳定性及覆岩结构7个主要影响因素,构建基于BP神经网络的超前支承压力的预测模型。结果表明:该模型给出的预测值与现场实测数据吻合度较好,误差值均在可接受范围。     

大采高工作面超前支承压力分布规律研究

根据支承压力理论与相似模拟实验对石圪台矿2-2煤层开采工作面的支承压力影响范围和支承压力峰值点位置进行预测与研究。研究表明:工作面超前支承应力峰值点距煤壁约3 m,超前支承应力影响范围约为25 m;顶板初次来压步距为32.0 m,周期来压步距为10.5 m,与现场实测数据较吻合。     

大采高工作面的支承压力分布与观测技术研究

针对大采高工作面具有较强矿压显现特征的问题,通过与普通采高(≤3.5 m)对比,分析了大采高工作面支承压力分布的特点;采用新型的非金属超声波裂隙探测系统,对试验工作面的支承压力分布情况进行了观测研究,并取得了良好的应用效果.     

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。     

基于激光巷道断面检测仪的巷道非对称大变形特征分析

不同时期巷道全断面尺寸检测能够揭示巷道围岩变形特征及演化规律,为巷道支护设计和围岩控制提供依据。但对于非对称大变形巷道,传统的人工测量方法难以准确表征巷道变形特征。以某矿141511回风巷为工程背景,采用YJDM3.6矿用激光巷道断面检测仪对回采阶段不同位置断面进行了检测。结果表明:回采过程中,3 m宽窄煤柱沿空掘巷段和25 m宽大煤柱掘进段巷道断面均呈现非对称大变形特征,断面收缩率达65%~69%;随着回采工作面的推进,离工作面越近,141511回风巷非对称大变形趋势越发明显,且窄煤柱帮变形量明显大于实体煤帮变形量,巷道围岩控制应重视窄煤柱帮支护;YJDM3.6矿用激光巷道断面检测仪对非对称大变形巷道变形量快速检测及特征分析具有良好的适应性。     

错层位完全无煤柱巷道布置接续面巷道支承压力分布规律研究

传统放顶煤巷道布置时接续面巷道布置在上覆岩层未垮落区,巷道支承压力受埋深影响明显。认为错层位完全无煤柱巷道布置接续面巷道支承压力与埋深无关,基于关键层理论推导了接续面巷道支承压力。研究表明:错层位完全无煤柱巷道布置时巷道总处于垮落角之内,与巷道埋藏深度无关,在深部开采等高应力条件下,对释放巷道围岩应力与缓解冲击地压有独特的工程技术优势。     

大断面锚网支护巷道应力分布规律

以潞安矿区大断面锚网支护煤巷为研究对象,采用理论分析研究巷道断面尺寸对巷道围岩稳定性的影响,并采用数值模拟软件FLAC2D研究巷道围岩应力分布规律,同时研究不同锚网支护参数条件下的围岩应力变化规律,研究得出:巷道围岩应力降低范围增加幅度和剪胀变形区域,随巷道宽度增加呈非线性增大趋势;锚杆长度增大改善深部岩体应力状态,减小剪胀变形区域。继而提出以高强度、高预紧力和大锚固范围为核心的技术方案。     

动压下大断面巷道底鼓机理和治理对策

为解决采动影响下大断面巷道严重底鼓问题,采用理论分析方法,建立了采动影响下巷道底鼓力学模型,对大断面回采巷道底鼓特征、机理和控制技术进行分析。