基于UDEC采场上覆岩层应力分布及破坏规律研究

采空区这一多孔介质对采空区瓦斯抽放与采空区瓦斯运移规律有重要的影响作用。基于UDEC软件对工作面上覆岩层的垮落规律进行研究,分析采空区在形成过程中采场上方岩层的应力分布和破坏规律,从而在水平与竖直方向上明确地对采空区进行划分,得出冒落带与裂隙带的高度分别为15.9 m与29.5 m,顶板初次垮落步距与离层区的宽度分别为41.6 m与120 m。这将为采空区的瓦斯治理及高抽巷位置的确定提供一定的科学依据。     

采场上覆岩层移动变形值计算

在下部采动煤层的顶板岩层内布置巷道，其位置选择与采场上覆岩层移动状况密切相关。依据煤矿地表移动计算公式和采场上覆岩层活动规律，建立采场上覆岩层移动变形概率积分法预计计算模型。根据最大下沉量、主要影响半径、拐点移动距等移动参数与埋深的关系，利用参数坐标系确定采场上覆岩层移动下沉计算公式。并结合实例进行岩层移动变形预计计算，计算结果与实际观测数据十分接近。     

采场上覆岩层应力分布规律的数值模拟研究

针对采场围岩应力复杂多变和难以预测的实际问题,以FLAC3D模拟软件建立了三维空间力学模型,开展了采场上覆岩层应力的动态演化和分布规律数值模拟分析,得出了工作面不同推进距离采场上覆岩层在走向和倾向上应力的分布特征,可为采场合理支护方式、支护参数和矿山压力及其控制等有关问题提供数据支持和依据,保障采煤工作面安全有序进行。     

放顶煤采场上覆岩层运动和破坏规律研究

本文通过放顶煤现场实践和立体相似模拟分析，初步总结探讨了放顶煤采场上覆岩层运动拱结构特征及其矿压和控制规律，借鉴了拱壳结构力学分析手段，对放顶煤采场上覆岩层形成拱结构从宏观上作了初步分析。     

大倾角煤层采场上覆岩层的运动与破坏

采用现场实测、相似模拟实验以及离散元模拟相结合的综合研究方法，对沿倾斜方向采场上覆岩层的运动与破坏进行了系统的研究．证实了剪切滑移区的存在，并按覆岩运动规律与破坏特征对围岩进行了分区．     

采场上覆岩层移动参数的试验研究

通过多煤层同采时下部煤层开采对上部煤层开采影响的试验结果分析，得出试验矿上，下部以开采时上覆岩层移主有规律、有 移动参数。     

采场上覆岩层面接触块体结构的力学机理分析

在现场观测的基础上,建立了直接顶面接触块体结构的物理力学模型,并分析了其力学实质,提出了面接触块体结构的力学定义.同时基于块体理论中确定关键块体的思想,运用矢量分析法确定了面接触块体结构中的关键接触面,对其进行了力学分析,从而深入研究了面接触块体结构的力学特性,获得了结构整体所受的挤压力和摩擦力的解析式,并且针对大阳泉煤矿8113综放工作面进行了实例计算,所得结果与现场矿压观测结果基本吻合.     

采场上覆岩层垮落带、断裂带的高度与其硬度的关系

采用单一长壁式全部垮落法开采缓倾斜、倾斜煤层时,影响"两带"高度的主要因素是:煤层采高的累计和上覆岩层的硬度,根据公式可以更准确地计算出"两带"的高度。     

采场上覆岩层破坏高度主控因素

"三带"高度在水体下采煤中具有十分重要的作用,在采矿工程的其他方面以及地面建设工程程评价中也有一定的作用,而准确地预测"三带"高度就必须弄清其主要影响因素,本文针对覆岩破坏高度的影响因素进行了定性分析和灰关联分析,从而确定采场覆岩破坏高度的主要影响因素。     

前和矿10号煤层上覆岩层采动裂隙分布规律研究

根据矿上资料,结合10号煤层现场条件,通过理论分析的方法,研究了其上覆岩层采动裂隙场的演化规律、分布形态及范围,为上邻近层的采动卸压瓦斯抽采的提供理论基础,对瓦斯抽采钻孔或巷道的布置及参数选择具有重要的指导作用。     

煤层开采覆岩破坏数值模拟研究

煤层开采引起的岩层与地表变形移动,可使位于开采范围内的地表水渗入井下,威胁煤矿生产安全。因此,研究覆岩破坏规律,特别是导水裂缝带的高度就显得极为重要。快速拉格朗日分析法是一种新的数值分析方法,尝试将其应用于综采放顶煤条件下冒落带和裂隙带高度的预测,基于山西省某煤矿一工作面进行模拟,并将数值模拟结果与经验公式计算数值以及实测数值进行对比分析,论证了FLAC数值模拟程序在预测煤层开采覆岩破坏状况中应用的可行性。     

基于采场覆岩空间结构的宽条带开采技术研究

基于采场覆岩空间结构理论,分析厚硬岩层组在控制地表沉陷中的作用.根据厚硬岩层组与煤柱组成的空间支撑结构原理,提出大采宽留宽宽条带开采设计思路,并推导该宽条带开采参数的设计方法,理论分析了其可行性和优越性.结合现场实例,设计相应的条带开采参数,通过FLAC3D数值模拟和现场观测相结合的方法,对比分析了大采宽留宽条带开采实施前后地表下沉系数,以及对地表沉陷的控制效果.结果表明,基于采场覆岩空间结构的大采宽留宽宽条带开采技术是可行的,能够在控制地表沉陷的同时,提高了条带开采的效率和资源回收率.     

采场覆岩空间结构观点及其应用研究

介绍了采场覆岩空间结构的概念以及基于微地震定位监测技术研究覆岩空间结构的方法．指出了采场覆岩空间结构按照工作面采动边界条件,可以分为“θ”型、“O”型、“S”型和“C”型4类;采区与矿井范围内覆岩空间结构的形式,是由厚层坚硬顶板、埋深、工作面和采区之间煤柱以及断层煤柱等决定的,是随着开采阶段的不同而变化的．基于观测实例,阐述了微地震定位监测技术用于监测空间结构的形成过程和范围,以及确定底板有无突水危险、高应力场位置与冲击地压预测、导水裂隙带高度、开采上限、防水煤（岩）柱高度等方面的应用．展望了覆岩空间结构学术观点及其研究方法在采矿工程中的应用前景．     

采动覆岩破坏及离层发育特征的三维数值模拟

为了获得煤层采动覆岩移动及离层空间分布特征,考虑覆岩的碎胀性,根据抗弯刚度的不同在相应的界面设置接触单元,以基本顶初次跨落为时间起点,以初次跨落步距为初次开挖长度,以周期来压步距为开挖步长,以来压周期为开挖周期,应用数值模拟手段,获得了水平煤层开采时的覆岩破坏、移动与变形及离层的发展与分布的时空规律,确定了可充填离层的区域范围,为指导实施离层充填减沉技术及工程实践提供了科学依据。     

神东矿区覆岩破坏类型的探测研究

神东矿区主要开采侏罗系煤层,由于工作面覆岩松散层厚度、基岩厚度和埋深变化的复杂性,加之矿井水文地质条件变化较大,多次发生工作面突水、溃沙事故。采用以钻孔探测工作面覆岩破坏高度的研究方法为主,首次指出矿区存在覆岩破坏"两带"分布、覆岩破坏正常"三带"分布和超高导水裂隙带分布3种覆岩破坏类型。     

近距离多煤层开采覆岩破坏高度与特征研究

以新强煤矿为试验矿井,采用钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统探测了近距离多煤层开采覆岩破坏高度。研究结果表明,通过钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视系统探测综合分析,得到新强煤矿近距离煤层群开采垮落带高度约为80m,导水裂缝带高度为133.75m,裂采比为31.1～40.5。与新强煤矿导水裂缝带高度经验值较吻合,观测到的垮落带高度已与传统意义上的垮落带有所区别,应该属于导水裂缝带的严重开裂范围之内。     

大采高采场覆岩整体结构及控制研究

通过对相似模拟及数值模拟成果研究,深入分析了大采高采场破坏,运动规律的力学分区,构建了大采高采场覆岩整体结构模型,为采场围岩控制提供了理论依据并给出了顶板控制方案。     

采空区覆岩破坏变形特征研究

以成庄矿4322综采工作面为工程背景,采用分析软件RFPA 2D对该工作面采空区覆岩破坏变形特征进行了数值仿真模拟研究。结果表明:受采矿应力大小、类型及分布等差异性影响,导致不同层段覆岩垮落、裂隙发育程度及类型、裂隙发育高度不同,并在采空区覆岩自下而上依次形成“垮落带、裂隙带及下沉弯曲带”等三个特征明显的采矿破坏变形带。采空区稳定形成后,垮落带最大发育高度达24 m(约3~4倍采高),裂隙带最大高度可达56 m(约9倍采高)。     

红泥坡铜矿采场覆岩变形破坏规律试验研究

为探讨红泥坡铜矿采场上覆岩层变形破坏、岩层冒落演化规律,采用相似模拟试验开展了相关研究。研究结果显示:在空场条件下,当开采至第三分段时,采场直接顶板发生冒落,冒落高度达8～10m,上覆岩层位移0.1～0.3m,若继续开采,采空区冒落高度达29m左右,上覆岩层最大位移达到0.6m;当矿体开采第一分段时,上覆岩层应力状态变化已发展至近地表覆盖层的局部区域,开采第二分段时,地下采动作用对近地表覆盖层应力场的影响范围逐渐增大且覆盖层呈现出不均匀的变形状态,若继续开采,上覆岩层应力场将受到明显影响,研究结果对矿山生产规划及岩层控制具有理论指导意义。     

寺河矿采场覆岩结构及运动规律数值模拟研究

应用"关键层"理论与离散元数值模拟相结合,研究寺河矿大采高综采采场覆岩结构及运动规律,结果表明,顶板离层量的增加、顶板断裂线的前移是大采高工作面覆岩运动的两个特征.