综放工作面煤体裂隙演化规律研究

运用分形理论，通过现场观测，揭示了综放工作面在支承压力作用下煤体的压裂规律硬煤裂隙演化经历两次加密和两次扩展过程，中硬煤、软煤经历一次加密和扩展，中硬煤以裂隙加密为主、扩展为辅，软煤则以裂隙扩展为主、加密为辅.     

构造裂隙分布与巷道稳定性相关规律

构造裂隙分布对巷道稳定性有重要影响，根据巷道围岩构造裂隙的空间分布特征与巷道布置的匹配关系，初步分析了构造裂隙分布以及地应力状态组合对巷道稳定性的影响规律。并指出今后应进一步研究的方向。     

综放采场顶煤变形运动规律研究

本文根据现场观测、数值计算以及理论分析,详细阐述了放顶煤采场的顶煤变形运动规律,指出了顶煤变形运动可划分成四个区:顶煤变形区,压裂区,松动区和放落区。由此得出顶煤拱和半拱式放落规律。文章认为:放煤步距应小于或等于放煤口或尾梁长度的水平投影;一次放煤高度与控顶距和顶煤内摩擦角有关;支架受垂直压力和水平推力作用,垂直压力以顶煤和直接顶重力为主,水平推力可按松散介质侧压系数求得,由此导出了支架阻力计算公式。     

放顶煤采场老顶运动失稳规律研究

本文以缓斜特厚煤层为研究对象,用相似模拟实验和数值模拟两种方法对放顶煤采场老顶运动失稳做了综合研究,首次提出了放顶煤采场上覆岩层的大结构形式为“搭桥结构”,并对该结构的初次失稳、周期失稳及由此施加于放煤支架上的载荷进行了较为详细的研究。这对放顶煤开采实践理论研究具有一定的指导意义。     

采场顶板O-X型垮落空气冲击灾害预测

神东矿区煤层地质赋存特点是浅埋深、薄基岩及厚煤层,工作面长度大和推进距离远。开采实践中,均发生过采场顶板大面积垮落的空气冲击灾害。依据采场顶板初次来压的O-X型垮落模式,采用顶板关键块体的回转下沉理论,建立了采场顶板O-X型垮落的空气冲击灾害的耦合模型,用数值差分解法研究了顶板O-X型垮落过程中巷道空气冲击灾害的变化规律。结果表明:1)与顶板自由落体模型和整体切落耦合模型相比,空气冲击灾害时间延长。2)巷道口附近最大的空气冲击灾害发生在顶板垮落结束前,距顶板垮落结束尚有0.21 s的时差。3)距离出口越远,冲击风流速度越低,空气冲击灾害威胁愈小。4)在巷道的不同位置和不同时刻,冲击风速大小不同,在选定密闭墙位置的情形下,可按最大临界流速设计给定材料结构的抗冲击墙厚度参数。     

基于元胞自动机的房式煤柱稳定性研究

西部矿区浅埋煤层遗留大面积房式采空区,煤柱作为采空区内唯一的承载系统,其稳定性决定了整个采空区的稳定性,从而影响着下组煤层的安全开采。为了研究浅埋房式采空区煤柱破坏失稳演化规律,采用元胞自动机理论建立了浅埋房式采空区煤柱8Moore元胞自动机模型,并结合围压对煤岩单元储能极限的影响将煤柱元胞分为4个等级,以此定义了煤柱二维元胞模型储能极限分布规律,从各元胞间能量传递的角度分析了房式煤柱破坏失稳的演化规律;以石圪台煤矿3-1-1号煤层房式采空区煤柱为工程背景,通过数值模拟及现场揭露试验对提出的理论模型进行验证。研究结果表明:(1)煤柱的破坏失稳有2种演化模式,Ⅰ型演化模式下煤柱的弹性核区特征近似呈矩形,而Ⅱ型演化模式下煤柱的弹性核区近似呈四周凸起的多边形。(2)Ⅱ型演化模式中由于"等效元胞"的存在,其整体元胞储能极限高于Ⅰ型演化模式,在同样演化规则及外部施加相同广义能量的条件下,Ⅱ型演化模式的稳定性相对较好。(3)数值模拟结果表明,石圪台煤矿3-1-1号煤层房式采空区煤柱破坏演化规律与元胞模型Ⅱ型演化特征一致,计算平衡后的弹性核区形态特征也呈四周凸起的多边形。(4)现场揭露试验表明煤柱水...