浅埋近距离煤层群重复采动覆岩破坏规律分析研究

以陕北韩家湾煤矿浅埋近距离煤层群开采为研究背景,通过物理相似模拟试验和现场实测,对浅埋近距离煤层群重复采动条件下覆岩破坏规律进行研究。结果表明：2^-2煤层周期来压步距平均为14.53 m, 3^-1煤层周期来压步距平均为15.61 m, 4^-2煤层周期来压步距平均为16.50 m;采用下行方式开采煤层,下煤层回采周期来压步距大于上煤层回采周期来压步距。2^-2煤层模拟跨落带高度为18 m,裂隙带最大高度为44 m(发育至载荷层下部),3^-1煤层模拟跨落带高度为11.5 m,裂隙带最大高度为80.5 m, 4^-2煤层模拟跨落带高度为8 m,裂隙带最大高度为115.93 m, 3^-1煤和4^-2煤的覆岩裂隙均与上煤层采空区贯通。实测表明,物理相似模拟试验所得数据与现场实测数据相符,验证了相似模拟试验用于类似问题研究的可行性。     

极近距离沟谷地形下工作面矿压规律及支架适应性研究

针对沙梁煤矿极近距离沟谷地形下工作面矿压显现特 征及支架阻力的适应性问题,通过相似模拟试验,就沟谷下 坡、沟底、上坡和凸形地貌４个阶段工作面矿压规律进行了 研究.试验结果显示:在工作面回采过程中,共计周期来压 １１次,下坡开采阶段共有２次周期来压,平均来压步距为２１ m;沟底开采阶段共有３次周期来压,平均来压步距为３０m; 上坡开采阶段共有４次周期来压,平均来压步距为１５m;凸 形地貌开采阶段共有３次周期来压,平均来压步距为１７m. 通过现场实测,工作面回采过程的顶板运动规律与支架阻力 特性相适应,验证了沙梁煤矿工作面支架的合理性,采用的 ZY９２００/１５/２９型液压支架在工作面推进过程中能够满足工 作面支护要求,可保障工作面的安全生产.     

近距离下煤层迎采掘进巷道围岩失稳特征与支护设计

以象山煤矿近距离煤层开采过程中动压巷道为研究对象,采用理论分析、数值模拟和工程实践相结合的方法,对近距离下煤层迎采掘进巷道围岩失稳特征与支护设计进行探讨.研究结果表明:１２３０６工作面的超前动压对其采场底板２０m 范围内产生强烈扰动,破坏深度为１８ m,位于工作面后方５m;下部１２５０６工作面回风巷道极限平衡拱的高度为４．５９m,处于上煤层超前动压影响破坏范围内.通过数值模拟对比分析３种支护方案的控制效果,得出了超前动压影响下回风巷道围岩的最优支护方案.实施最优支护方案后,现场监测出 巷 道 停 掘 动 压 状 态 下 最 终 顶 底 板 移 近 量 为 ５１１mm,两帮移近量为４１５mm,有效控制了巷道围岩变形,解     

浅埋煤层群重复采动覆岩运移及裂隙演化规律研究北大核心

为了准确掌握单一煤层和煤层群开采覆岩裂隙演化规律及分布形态特征,通过物理相似模拟实验、现场钻孔勘探、理论计算等方法分析煤层开采过程中覆岩运移破断特征及采动裂隙的分布形态。结果表明:在重复采动条件下,覆岩出现离层裂隙和纵向裂隙并伴随超前裂隙的产生,形成“采空区-工作面”和“采空区-采空区-工作面”结构时,覆岩裂隙经历产生、扩张、闭合、再产生、贯通、再闭合等6个动态循环变化阶段;煤层群在一次采动时形成“梯形”裂隙区,二次及多次采动下,覆岩受上覆载荷作用,裂隙区向工作面两侧煤柱扩展,上煤层受本煤层边界煤柱和下煤层开采形成的“悬臂岩梁”支撑影响,使工作面两侧裂隙明显高于工作面中部,覆岩形成“M”形裂隙分布形态;覆岩受采动影响产生周期性破断,以单岩层或多岩层同时产生变形、运移、破断垮落,由此可见,覆岩中存在控制上部岩层的硬岩层和其控制岩层以组合梁的形式同步运移、破断。根据覆岩破断特征建立了基于Winkler弹性地基煤层群重复采动覆岩破断特征的组合岩梁力学模型,由模型计算得到覆岩裂隙演化高度和相似模拟实验及现场所测高度相近,由此表明,该模型可作为浅埋煤层群重复采动覆岩裂隙演化高度计算的依据。     

浅埋煤层群裂隙演化规律及组合承载结构载荷研究

浅埋煤层群高强度开采导致承载岩层破断形成组合承载结构，使覆岩裂隙分布形态复杂化，并对地表造成严重损害。为了研究浅埋煤层群开采覆岩裂隙演化规律与承载岩层承载结构关系及承载岩层保持稳定的支架工作阻力，以陕西北部神府矿区韩家湾煤矿2-2和3-1煤开采为研究背景，通过现场观测及相似模拟试验得到煤层群开采裂隙演化规律、承载岩层组合承载结构及两者相互关系，采用理论计算的方法建立了组合承载结构力学模型，研究组合承载岩层保持稳定的支架工作阻力。研究表明，煤层群开采覆岩裂隙演化过程可划分为4个阶段，分别为上煤层开采快速增长阶段、上煤层开采平稳增长阶段、下煤层开采快速增长阶段、下煤层开采稳定增长阶段；不同承载结构导致地表产生不同的裂隙演化形态及沉降特征，“台阶岩梁”结构地表产生台阶下沉，“铰接岩梁”结构地表产生连续下沉；通过地表沉降形式可间接判断上煤层承载岩层破断结构，由层间岩层充填率和采高得到了下煤层承载岩层破断结构，并揭示了浅埋煤层群开采承载岩层破断组合结构分为“台阶-铰接”结构、“铰接-铰接”结构、“铰接-台阶”结构、“台阶-台阶”结构的组合形态。由承载岩层破断组合结构建立了浅埋煤层群开采承载岩层承...     

软岩巷道底板破坏特征及控制研究

为研究软岩巷道在不同水平应力边界条件下底鼓变形失稳规律，以贯屯煤矿50213工作面回风巷为工程背景。根据软岩巷道底板破坏特征，运用压杆理论建立软岩巷道底板结构力学模型，通过力学分析，确定了底板失稳的判别条件及临界应力的计算方法，并采用底板岩层变形的挠曲方程推导得出底鼓量计算公式。通过相似模拟确定了不同应力状态下底板破坏机理及裂隙的动态演化过程，提出锚杆-混凝土组合结构控制底鼓的方法并应用于现场实践。研究结果表明：当加载至3.13 MPa时，巷道两侧形成应力集中区，并通过两帮传递至底板，剪切裂隙沿巷帮围岩内部发育至底板内部，该裂隙距两帮0.8 m，发育角度约45°。当加载至4.38 MPa时，底板在水平应力作用下向巷道临空面弯曲变形，底板中部产生拉伸裂隙。当应力加载至7.70 MPa时，底板破坏深度增加至1.2 m，裂隙数量增多，由于底板各分层挠度不同易产生离层裂隙，各裂隙相互贯通并向深部延伸，最大底鼓量为0.51 m，与理论计算结果基本一致。50213工作面回风巷底鼓主要是由底板岩性和应力集中所致，因此提出了以锚杆-混凝土组合结构来控制底鼓的防治措施，试验段观测结果表明，16 d后底鼓...