煤炭开采与岩层运动 被引量：193

1

作者 钱鸣高 许家林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期973-984,共12页

采矿是从地层内获取煤炭资源的过程,是一次对矿区地层的扰动,必然引起岩层运动和地层内应力场与裂隙场的改变,从而影响矿压显现、地下水流失和地表沉陷等安全与环境问题。因此,采动岩层运动及其对安全与环境的影响规律是煤炭开采的基础... 采矿是从地层内获取煤炭资源的过程,是一次对矿区地层的扰动,必然引起岩层运动和地层内应力场与裂隙场的改变,从而影响矿压显现、地下水流失和地表沉陷等安全与环境问题。因此,采动岩层运动及其对安全与环境的影响规律是煤炭开采的基础科学问题,对这些规律的认识将提高煤炭开采的科学性。由于采动岩层运动的复杂性,至今仍然有很多问题没有解决。介绍了采动覆岩运动的块体结构形式、岩层运动对工作面空间维护的影响、岩层运动对覆岩裂隙演化与地下水和地表沉陷等环境问题的影响、岩层运动对采动应力场影响等方面的研究进展与存在的主要问题,明确了岩层运动研究的重点和方向。结果表明:采动岩层运动是一种坚硬岩层破断前的应力集中和破断后形成块体的力学行为,坚硬岩层的破断和块体运动具有突变和不连续性,破断块体互相咬合可能形成"大变形"结构,块体咬合结构的S-R稳定性将对矿压显现、采动裂隙和地表沉陷等产生重要影响。岩层运动是一个"黑箱",目前仅仅在控制原理上得到解释,达到"灰箱"程度。因此,岩层控制在很多场合只能是"宏观"控制。"砌体梁"结构力学模型的建立明确了支护原理和支架工作阻力估算原则。一般情况下,按照4～8倍采高岩柱自重估算支架工作阻力可以满足工程需要,在大采高或薄直接顶、浅部开采、特殊压架条件等情况下支架工作阻力估算应采用上限,个别条件下单纯提高支架阻力仍无法彻底解决压架问题,还需配套实施相关工程措施加以防范。根据覆岩关键层破断块体结构的稳定性,将我国不同表土层条件下的地表沉陷划分为3种类型,提出应根据地表沉陷的不同类型进行预测、控制与选择复垦方法。关键层的赋存与破断特性对采动应力分布影响显著。目前,由于应力集中引起的事故比瓦斯事� 展开更多

关键词 岩层运动 “砌体梁”结构 关键层 块体运动 科学采矿

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综采工作面支架与围岩双周期动态作用机理研究 被引量：14

2

作者 尹希文 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3072-3080,共9页

为揭示液压支架与围岩的动态作用机理,将工作面开采过程分为若干个顶板活动周期,将每一个顶板活动周期分为若干个采煤循环周期,在研究支架载荷变化特征的基础上,综合"砌体梁"理论、弹性基础梁理论以及牛顿第二定律,提出了支... 为揭示液压支架与围岩的动态作用机理,将工作面开采过程分为若干个顶板活动周期,将每一个顶板活动周期分为若干个采煤循环周期,在研究支架载荷变化特征的基础上,综合"砌体梁"理论、弹性基础梁理论以及牛顿第二定律,提出了支架与围岩在双周期内的动态作用模型。在顶板活动周期内,研究认为"砌体梁"结构中的关键块A触矸是判断循环末阻力变化趋势的关键节点,关键块A触矸前循环末阻力逐渐增加,触矸后逐渐减小。在采煤循环周期内,研究认为"砌体梁"结构主要由煤壁、液压支架和采空区矸石组成的不同弹性模量支撑体共同承担,根据增阻特征的不同,将采煤循环内支架与围岩的作用过程分为给定变形和给定载荷两个阶段研究,提出了液压支架动态增阻函数,认为在给定变形阶段液压支架时间序列曲线符合对数函数,在给定载荷阶段符合指数函数。通过寺河矿及新元矿综采工作面实测数据分析,认为现场实测与理论分析结果一致。以上研究成果可为顶板灾害预测预报及顶板岩层控制实践提供参考。 展开更多

关键词 支架工作阻力 双周期动态作用 支架增阻函数 “砌体梁”结构 支架与围岩关系

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近浅埋煤层双关键层工作面支架阻力确定 被引量：3

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作者 李国栋 曹启正 宋帅帅 《新疆大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS 2021年第6期715-721,共7页

针对近浅埋煤层双关键层破断呈现大、小周期来压现象,本文以陕北榆神府矿区某矿井42111综采工作面为工程背景,采用理论分析和现场实测相结合的方法,研究了近浅埋煤层综采工作面顶板破断特征及矿压显现规律,现场矿压观测结果显示42111工... 针对近浅埋煤层双关键层破断呈现大、小周期来压现象,本文以陕北榆神府矿区某矿井42111综采工作面为工程背景,采用理论分析和现场实测相结合的方法,研究了近浅埋煤层综采工作面顶板破断特征及矿压显现规律,现场矿压观测结果显示42111工作面顶板存在上、下两层关键层,双关键层破断后形成“双砌体梁”结构,其来压具有显著的大、小周期现象;通过建立顶板来压“支架围岩”相互作用力学模型,计算得到“双砌体梁”结构大周期来压时支架阻力不应小于10241.09 kN,现场所选的ZY12000/20/40D型掩护式液压支架额定支护阻力为12000 kN>10241.09 kN,满足设计要求.42111工作面支架阻力现场实测表明:支架阻力区间呈正态分布,均位于其额定阻力范围且富裕度较大,说明选择的液压支架型号、指标较为合理,支架对采场顶板的支撑作用较好,有效保障了工作面顶板安全. 展开更多

关键词 近浅埋煤层 双关键层 “砌体梁”结构 支架阻力

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基于UDEC的大倾角工作面支架与围岩关系研究 被引量：1

4

作者 刘建锋 《能源与环保》 2018年第9期190-193,共4页

大倾角工作面支架易发生滑动与咬架等现象,影响了工作面的正常生产以及工人安全。采用UDEC数值模拟分析方法,研究了大倾角工作基本顶"砌体梁"结构的稳定性,模拟分析了大倾角工作面支架与围岩的关系。研究得出:为了确保大采高... 大倾角工作面支架易发生滑动与咬架等现象,影响了工作面的正常生产以及工人安全。采用UDEC数值模拟分析方法,研究了大倾角工作基本顶"砌体梁"结构的稳定性,模拟分析了大倾角工作面支架与围岩的关系。研究得出:为了确保大采高液压支架工作稳定性,必须使液压支架接顶,而且降架幅度不能太大,工作面采高不能起伏过大等。该研究可为大倾角工作面支架设计提供理论依据。 展开更多

关键词 UDEC数值模拟 “砌体梁”结构 大倾角工作面 支架与围岩关系 液压支架

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房式采空区下特殊岩梁结构支架工作阻力分析 被引量：15

5

作者 魏立科 张彬 +2 位作者 付兴玉 王寅 李宏杰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2142-2147,共6页

通过改进台阶岩梁结构,提出"单回转岩块"结构,并得到该结构中支架工作阻力计算公式。对神东矿区石圪台煤矿31201工作面在实体煤下、房式采空区下和过上覆房式采空区集中煤柱3种不同条件下回采时,分别提出"砌体梁–单回... 通过改进台阶岩梁结构,提出"单回转岩块"结构,并得到该结构中支架工作阻力计算公式。对神东矿区石圪台煤矿31201工作面在实体煤下、房式采空区下和过上覆房式采空区集中煤柱3种不同条件下回采时,分别提出"砌体梁–单回转岩块"、"小错位砌体梁–单回转岩块"和"严重错位砌体梁–单回转岩块"3种覆岩错位砌体梁结构,并利用单回转岩块结构的支架工作阻力计算公式得到3种覆岩错位砌体梁结构下支架合理工作阻力。结果表明:理论计算结果与现场实测数据较吻合;工作面过上覆房式采空区集中煤柱期间,无法单纯通过提高支架阻力来避免压架灾害的发生。 展开更多

关键词 采矿工程 房式采空区 集中煤柱 支架工作阻力 单回转岩块结构 错位砌体梁结构

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沿空送巷的理论探讨 被引量：9

6

作者 翟所业 吴士良 《矿山压力与顶板管理》 北大核心 2003年第2期45-46,49,共3页

根据上覆岩层结构 ,建立了回采巷老顶岩梁的力学结构模型 ;利用数值分析法和流变学理论 ,导出了回采巷老顶岩梁的破断距及达到稳定状态时所需要的时间计算公式 。

关键词 沿空送巷 老顶岩梁 回采巷 数值分析 流变学 破断距 力学结构模型 砌体梁结构 下沉方程

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浅埋煤层群开采覆岩结构破断特征与地表变形规律研究

7

作者 王元贵 《山西煤炭》 2023年第1期123-128,共6页

为了研究浅埋煤层群开采覆岩结构破断特征与地表裂隙发育规律,以某煤矿地质条件与开采手段为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等手段对其进行研究。通过对浅埋煤层群开采关键层破断的结构特征进行分析,研究关键层破断与地表... 为了研究浅埋煤层群开采覆岩结构破断特征与地表裂隙发育规律,以某煤矿地质条件与开采手段为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等手段对其进行研究。通过对浅埋煤层群开采关键层破断的结构特征进行分析,研究关键层破断与地表沉陷规律,得出浅埋煤层群下位煤层开采地表移动变形规律,为浅埋煤层群开采地表稳定性控制提供依据。研究结果表明:关键层破断形成砌体梁结构,随着下位煤层继续开采,砌体梁结构容易发生滑落失稳,从而导致地表发生二次破坏变形,分析砌体梁结构失稳的影响因素可以为地表防治提供依据;通过对3#煤层覆岩破断特征与地表下沉规律进行模拟研究,得到了覆岩关键层破断对地表变形的影响规律,为矿井开采引发的地表变形问题提供了防治依据,从而减小了浅埋煤层群下位煤层开采对地表的二次破坏作用。 展开更多

关键词 浅埋煤层群 覆岩结构 地表变形 砌体梁结构

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不同岩性直接顶受关键块影响的数值分析 被引量：2

8

作者 代进 强华龙 +1 位作者 刘丽丽 孟庆新 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第4期4-6,共3页

采用"砌体梁"理论,建立了沿空留巷关键块的结构力学模型,运用计算机数值模拟程序对沿空留巷不同岩性直接顶的受力进行研究,分析了沿空留巷上方顶板的趋向力学平衡时岩层运动的规律。通过分析得到关键块对沿空留巷不同岩性的... 采用"砌体梁"理论,建立了沿空留巷关键块的结构力学模型,运用计算机数值模拟程序对沿空留巷不同岩性直接顶的受力进行研究,分析了沿空留巷上方顶板的趋向力学平衡时岩层运动的规律。通过分析得到关键块对沿空留巷不同岩性的直接顶受力变化情况,以及巷道直接顶的下沉规律。 展开更多

关键词 砌体梁结构 关键块 沿空留巷 数值模拟

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边角煤工作面空巷围岩结构特征分析

9

作者 韩月强 《煤》 2010年第9期82-83,共2页

运用岩层控制中的关键层理论及砌体梁理论对过空巷时的围岩结构特征进行了系统分析,认为采取适当措施,调整基本顶的破断步距,有利于工作面顺利通过空巷。

关键词 围岩结构 悬梁结构 砌体梁结构 过空巷

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基于断裂力学的特厚煤层综放开采顶板破断规律研究 被引量：21

10

作者 杨登峰 张凌凡 +2 位作者 柴茂 李博 白翼飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2033-2039,共7页

针对特厚煤层综放开采过程中矿压显现剧烈支架工作阻力难以确定的问题,结合特厚煤层工作面顶板岩层破断形成的悬臂梁-砌体梁力学结构模型。工作面来压阶段支架工作阻力不足时,引起砌体梁结构下沉使悬臂梁结构回转变形破断,造成上覆砌体... 针对特厚煤层综放开采过程中矿压显现剧烈支架工作阻力难以确定的问题,结合特厚煤层工作面顶板岩层破断形成的悬臂梁-砌体梁力学结构模型。工作面来压阶段支架工作阻力不足时,引起砌体梁结构下沉使悬臂梁结构回转变形破断,造成上覆砌体梁结构滑落失稳压架使工作面矿压显现剧烈的特点,建立了含中心斜裂纹的悬臂梁结构破断的力学模型,应用断裂力学理论,分析了悬臂梁破断失稳的影响因素,推导了支架荷载的表达式。结果表明:裂纹倾角和长度是悬臂梁破断失稳的主要影响因素;支架荷载除与悬臂梁自身因素有关外,还与砌体梁垮落步距等因素相关。结合塔山煤矿8102综采工作面地质条件,计算了支架荷载的理论值,验证了理论分析的合理性。理论研究成果对于分析特厚煤层开采时的支架荷载的大小,合理选择支架减少顶板事故具有一定的工程实际意义。 展开更多

关键词 特厚煤层 综放开采 悬臂梁-砌体梁结构 斜裂纹 支架工作阻力

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综放开采覆岩结构稳定性及支架支护阻力分析——以保德煤矿为例 被引量：4

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作者 张海鹏 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期48-53,共6页

以保德煤矿综放开采为工程背景,基于理论分析、相似材料模拟试验手段与方法,分析了大采高综放面覆岩的结构类型,应用弹性力学理论,建立了砌体梁结构、短悬臂梁结构的力学解析模型。研究表明:直接顶特征对矿压显现具有重要影响,覆岩的多... 以保德煤矿综放开采为工程背景,基于理论分析、相似材料模拟试验手段与方法,分析了大采高综放面覆岩的结构类型,应用弹性力学理论,建立了砌体梁结构、短悬臂梁结构的力学解析模型。研究表明:直接顶特征对矿压显现具有重要影响,覆岩的多关键层层序决定覆岩形成的悬臂梁结构是保德矿矿压显现强烈的根本原因,工作面三盘区支架工作阻力不小于16271.8 kN,目前所选择的支架工作阻力偏小,建议选择支护强度与工作阻力较大的支架。 展开更多

关键词 覆岩结构 相似材料模拟试验 工作阻力 砌体梁结构-短悬臂梁结构

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