浅埋煤层沟谷下开采动载机理研究

为了分析南梁煤矿工作面过沟谷底部时发生动载问题的原因,通过相似模拟研究、理论计算分析,对工作面过沟谷矿压显现的机理进行了研究。研究表明:工作面过沟谷底部时易发生切顶、煤壁片帮、台阶下沉等动载现象。在实验和理论分析的基础上,提出了工作面在推进过程中形成关键层"非均布载荷梁"结构,建立了关键层非均布载荷梁结构力学模型,得到了上覆岩层运动过程中相邻关键块失稳形成"滑移回转载荷"的计算公式,揭示了非均布载荷梁的破断以及瞬间滑移回转载荷的形成是导致动载发生的机理,为预防工作面过沟谷底部时发生动载提供了理论依据。     

安山煤矿软岩巷道底鼓机理及控制技术

为了有效控制吸水膨胀性软岩巷道的底鼓,以安山煤矿31煤四盘区主运大巷为研究对象,以载荷作用和水理作用为综合影响因素分析了巷道的底鼓机理,提出了卸压槽防治底鼓的措施。利用FLAC~(3D)数值模拟软件,研究了不同深度切槽下的巷道围岩应力分布与位移情况,进一步确定了卸压槽参数。研究表明采用切槽卸压减缓了巷道帮角应力集中效应,使得底板垂直应力向深部转移,卸压槽壁的挠曲变形吸收了底板的变形量。现场实践证明采用的卸压槽和卸压参数能有效控制巷道底鼓。     

浅埋近距房柱式采空区上行综采的 "箱梁桥"结构分析

为了分析浅埋近距离煤层房柱式采空区上行综采时岩层结构形成及失稳机理,根据浅埋近距离煤层房柱式采空区上行综采时,覆岩运动破坏规律,建立了房柱、层间岩层、综采工作面的围岩构模型,即"箱梁桥"结构模型。通过对"箱梁桥"结构的力学分析,揭示了"箱梁桥"结构的形成机理及覆岩应力壳的演化规律,确定了应力壳高度等参数的计算公式。推导了"箱梁桥"结构系统平衡时需满足的解析条件以及稳定性判别条件,得到"箱梁桥"腹板下方房柱处形成应力集中区,腹板及其下方房柱的稳定性是"箱梁桥"结构保持稳定的关键。应用"箱梁桥"结构模型,进行了韩家湾煤矿2-2煤房柱式采空区上行综采1-2煤的工作面参数确定,开采实践表明应用该结构模型确定的参数合理。     

浅埋综采工作面覆岩裂隙发育及漏风规律研究#br# #br#

浅埋煤层煤炭开采过程中,上覆岩层发生全厚切落产生垂直裂隙,使工作面、采空区出现漏风现象,威胁矿井的生产安全。为了分析该类地质条件煤层开采上覆岩层裂隙发育及漏风特征,基于南梁煤矿30100工作面实际地质条件,对30100工作面开采过程中的裂隙发展进行还原,通过物理相似模拟实验对采空区裂隙进行模拟演化,揭示了该类煤层开采过程中覆岩导气裂隙的发育规律过程,同时进一步采取数值模拟验证,提出了采取封堵防治措施可有效减少工作面漏风,并确定了封堵的粘滞阻力、距离、施工周期等参数,具有较高的可行性。     

基于隔水土层失稳模型的顶板突水致灾预测研究

为了分析隔水土层在应力场与渗流场共同作用下的失稳规律,采用有效应力原理及椭圆弧拟合下沉曲线对隔水土层稳定性进行了理论分析,求得判别公式;基于平面固液耦合试验平台,采用高精度水量监测和红外成像监测技术,进行浅埋煤层顶板突水致灾演化试验,对理论判别结果进行验证,同时揭示了开采扰动及渗流作用下隔水土层的两种破坏失稳规律。研究表明:在薄基岩情况下,隔水土层失稳与开采参数存在密切联系,导致顶板突水事故发生在两个开采时期,即工作面开切眼时期和工作面经过数次周期来压时期。前者土采比(Tc)较小,隔水土层发生"铆钉式剪切破坏";后者土采比(Tc)较大,隔水土层发生"椭圆弧拉伸破坏"。两种破坏形式的揭示可为进一步研究浅埋煤层顶板突水预测提供参考。