千米深井大采高采场围岩应力分布规律数值分析

煤矿深部开采的应力集中异常突出,以唐口煤矿1305工作面为例,利用FLAC3D有限差分软件对千米深井大采高采场围岩应力分布规律进行数值分析。模拟结果表明:1305工作面回采时,在采空区四周煤体内形成对称的"双肺"状支承压力影响区;随着工作面推进,采场支承压力峰值及采空区上覆岩层破坏高度逐渐增大,工作面见方后,采空区顶板破坏高度与超前支承压力峰值变化趋于稳定,支承压力最大峰值约为72MPa,应力集中系数k为3.0;工作面煤壁前方与采空区两侧煤体内支承压力峰值随工作面推进向深部转移,且支承压力影响范围逐渐增大,压力峰值与工作面煤壁之间的距离基本保持在8~15m范围内。     

综放工作面初采强制放顶技术应用及优化措施

以新疆俄霍布拉克下1煤层工作面坚硬顶板条件为例,利用薄板理论分析了坚硬顶板破断步距。研究结果表明:下1工作面坚硬顶板初次破断步距较大。通过分析坚硬顶板岩性,选择超前预裂爆破方式处理顶板,并优化装药方式,使坚硬顶板初次破断步距由理论值53 m减小为30 m,坚硬顶板处理效果明显,从而消除了因采空区大面积悬顶而造成的风暴和冲击波等事故,为煤矿安全生产提供技术保障,同时为同类条件矿井提供实践参考。     

高位硬厚岩层破断规律力学分析与数值模拟研究

以杨柳矿10416工作面为工程背景,通过理论分析,建立硬厚岩层梁式破断力学结构模型,分析了工作面在推采过程中,硬厚岩层破断的力学机理,并利用UDEC建立二维离散元模型,研究硬厚岩层破断规律。研究结果表明:硬厚岩层初次破断步距与其最大拉应力、硬厚岩层厚度、煤层与硬厚岩层之间的岩层厚度正相关,与其上覆载荷、岩层移动角负相关。     

高位硬厚岩层破断规律及其动力响应分析

 以杨柳煤矿10416工作面高位硬厚岩浆岩条件为背景,建立高位硬厚岩层三边固支一边简支弹性薄板力学模型,利用瑞利–里兹法,推导出硬厚岩层挠曲函数与应力近似解析式,得到破断跨度的计算式,并根据覆岩破裂形态提出破断步距的计算方法。采用微震、支架压力及地表下沉等监测分析,揭示高位硬厚岩层破断失稳规律及其动力响应。研究表明：高位硬厚岩层破断前的挠度最大点为(x =a /2,y =13b/(10π)) (a为硬厚岩层走向悬露长度,b为硬厚岩层沿倾向的悬露长度);当a＜1.049b时,硬厚岩层首先沿倾向固支边发生破断,否则首先沿走向固支边发生破断;硬厚岩层初次破断形式为沿走向对称而沿倾向非对称的“O-X”型,且破断后侧向跨度固支侧大于简支侧。高位硬厚岩层破断及运移过程中微震活动加剧,产生强微震活动,破断失稳期间支架压力显著升高,并引起地表下沉明显变化。高位硬厚岩层破断失稳引起强烈的动力响应,采用理论计算和微震监测可以进行分析预测。     

逆断层倾角对断层两侧巷道围岩稳定性的影响

运用UDEC数值模拟软件,建立40°、60°、80°3种倾角的逆断层模型。通过分析巷道围岩塑性破坏特征、顶底板和两帮的移近量以及围岩垂直应力分布特征,研究逆断层倾角和上下盘关系对两侧巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明:巷道在逆断层上盘时,随断层倾角增大,围岩稳定性有降低的趋势;若巷道布置在逆断层下盘,断层倾角为60°时巷道围岩稳定性最差;若巷道布置在逆断层下盘,则顶底板移近量均小于在上盘时,而围岩塑性区范围、两帮移近量和巷道两侧应力的集中程度大于上盘,且断层倾角越大差值越大。     

巨厚坚硬岩浆岩不同配比的模型试验研究

针对工作面上覆巨厚坚硬岩浆岩条件,采用相似模拟的方法,研究了不同配比条件下岩浆岩的破断运移规律,对岩浆岩破断后诱发动力灾害进行了分析。研究表明:巨厚坚硬岩浆岩的配比不同岩浆岩的破断运移规律不同,当岩浆岩配比号为337时岩浆岩的初次破断是非全厚破断,破断后的岩块形状极不规则;当岩浆岩配比号为737时,坚硬巨厚岩浆岩初次破断为全厚破断,破断后的岩块形状成拱形;坚硬巨厚岩浆岩在失稳时释放大量的能量,能量传递到工作面,会对工作面产生冲击,导致工作面发生冲击地压。     

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。     

热管换热器回收矿井回风余热的可行性分析

针对东北和西北高原地区冬季煤矿回风存在能源浪费问题,提出了利用热管技术在煤矿建立回风余热回收系统。并以东北地区矿井为例,对热管尺寸,翅片大小以及热管数目和排列方式的确定等因素展开分析,从技术和经济效益2方面,论证了在我国寒冷地区建立煤矿回风余热回收系统是可行的。     

复杂采动条件下煤矿巷道围岩稳定性研究

依据济宁三号煤矿的地质条件和资料,采用有限元数值模拟软件FLAC3D模拟了183下05工作面胶带运输平巷先沿底板掘进,183上07工作面后回采;183下05工作面胶带运输平巷先沿顶板掘进,183上07工作面后回采;183上07工作面先回采,183下05工作面胶带运输平巷沿顶板掘进3种不同的183下05工作面胶带运输平巷布置层位与183上07工作面之间的采掘关系方案,得到了不同采动条件下的巷道围岩应力应变情况。结果表明,方案二胶带运输平巷沿顶板掘进巷道两帮垂直应力和水平应力与方案一相比基本一致,两帮位移量出现一定程度的降低,但是底板底鼓量显著增大。方案三巷道两帮的垂直应力明显大于方案一,顶板下沉和巷道底鼓量均明显增大,两帮最大变形量与方案一区别不大。     

近距离下部特厚煤层工作面安全错距研究

在近距离下部特厚煤层条件下,由于下部煤层厚度大,经验方法类比计算的工作面错距偏小。因此根据鲍店上部2煤层与下部3煤层实际情况,采用UDEC2D数值模拟及理论分析,综合研究了近距离下部特厚煤层工作面开采的安全错距。研究表明:近距离下部特厚煤层工作面同采时,不同工作面错距条件下的应力分布与覆岩运移特征有着明显的差异,当工作面错距大于50m时相互采动影响较小,确定工作面安全错距为60m。