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考虑采空区矸石压缩效应的沿空掘巷时机确定方法 被引量：15
1
作者 王猛 夏恩乐 +3 位作者 神文龙 刘小星 郑冬杰 刘鑫 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期928-935,共8页
合理沿空掘巷时机可有效缓解采掘接续压力、减小巷道变形。采用理论分析方法,建立考虑矸石压缩效应的沿空掘巷覆岩结构力学模型,分析"煤壁(柱)-矸石"承载体系对覆岩稳定的协同控制效应。关键块触矸后下位岩层反向力矩无法协... 合理沿空掘巷时机可有效缓解采掘接续压力、减小巷道变形。采用理论分析方法,建立考虑矸石压缩效应的沿空掘巷覆岩结构力学模型,分析"煤壁(柱)-矸石"承载体系对覆岩稳定的协同控制效应。关键块触矸后下位岩层反向力矩无法协调其稳定时,关键块持续回转下沉产生对矸石的压缩,矸石承载力、下位岩层支撑力和岩块间水平推力随矸石压缩量增加近似呈负指数关系递增,共同协调关键块稳定,据此提出掘巷时机计算方法。在基本顶断裂线内掘巷会对覆岩结构稳定产生扰动,掘巷产生的关键块附加力矩将由矸石持续压缩恢复的应力协调承担,掘巷扰动时间、顶板下沉量与煤柱宽度负相关,适当增加煤柱宽度有利于缩短掘巷扰动时间,减小顶板下沉。研究成果对确定沿空掘巷时机和设计煤柱宽度具有借鉴意义。 展开更多
关键词 沿空掘巷 矸石压缩 覆岩稳定 掘巷时机 煤柱宽度
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综采面覆岩结构稳定控制的推采速度效应 被引量：13
2
作者 王猛 宋子枫 +3 位作者 勾攀峰 李杰 张盛 郑冬杰 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期463-470,共8页
开采速度会影响采空区矸石压缩变形,改变基本顶断裂岩块运移位态,影响覆岩结构稳定及矿压显现.采用理论分析和现场实测的方法,建立了考虑矸石压缩效应的"砌体梁"结构模型,分析了推进速度与矸石变形的内在联系,揭示了推进速度... 开采速度会影响采空区矸石压缩变形,改变基本顶断裂岩块运移位态,影响覆岩结构稳定及矿压显现.采用理论分析和现场实测的方法,建立了考虑矸石压缩效应的"砌体梁"结构模型,分析了推进速度与矸石变形的内在联系,揭示了推进速度对覆岩结构稳定及控制的影响规律.结果表明:随推进速度加快,关键块C下沉量及回转角呈近似负指数关系衰减,进而增加岩块间挤压程度与水平推力,对控制关键块滑落失稳有利;矸石压缩对关键块B触矸后运动影响不大,故分析回转失稳时应回归B块断裂回转至触矸的过程.回转失稳主要与采空区充填程度有关.因提速增加的岩块间水平推力有助于补偿滑落失稳产生的附加载荷,减小支架受力,一旦结构实现自稳,所需支架工作阻力将趋于恒定. 展开更多
关键词 推进速度 矸石压缩 覆岩稳定 矿压控制 支架受力
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夯实矸石压缩-固结蠕变成岩过程及等价采高模型分析
3
作者 许磊 王思雨 +4 位作者 ELMO Davide 丁书学 刘洪林 李文峰 洪紫杰 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第6期27-37,共11页
目的为了研究被夯实矸石压缩-固结蠕变成岩过程及其等价采高模型,方法以亭南煤业公司1102矸石充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内试验、现场实测等方法进行研究。结果结果表明:矸石充填工作面最大控顶距=端面距+截割深... 目的为了研究被夯实矸石压缩-固结蠕变成岩过程及其等价采高模型,方法以亭南煤业公司1102矸石充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内试验、现场实测等方法进行研究。结果结果表明:矸石充填工作面最大控顶距=端面距+截割深度+顶梁长度+架后触矸距离;顶板回转下沉量等于最大控顶距乘以支架后倾角度正弦值;架后可充填空间高度等于采高减去顶板回转下沉量、欠接顶量、架后底鼓量。被夯实矸石在可充填空间内压缩-固结蠕变成岩的4个阶段及可充压缩率分别为骨架调整段(7.42%),缓慢压缩段(5.39%),固结沉降段(0.34%),蠕变成岩段(12.38%)。由该等价采高模型可知,1102工作面4阶段等价采高为骨架调整段0.94 m,缓慢压缩段1.10 m,固结沉降段1.11 m,蠕变成岩段1.48 m。结论通过概率积分法预测、数值模拟和沉陷观测对比可知,1102工作面走向和倾向主断面地表下沉曲线均为碗形。前两阶段地表下沉曲线平缓,后两阶段地表下沉曲线陡峭。 展开更多
关键词 矸石充填 等价采高 矸石压实 固结成岩
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矸石充填体机械压缩过程及宽条带岩层沉降分析
4
作者 轩召军 许磊 +3 位作者 相峥 蔡玲祥 郭帅 DAVIDE Elmo 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第2期125-132,共8页
以亭南煤矿1102宽条带矸石充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内试验、现场实测等方法研究了矸石机械压缩过程及岩层沉降规律。结果表明:散体矸石经2 MPa夯实后压缩了27.05%,变成矸石充填体,矸石充填体在可充填空间内机... 以亭南煤矿1102宽条带矸石充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内试验、现场实测等方法研究了矸石机械压缩过程及岩层沉降规律。结果表明:散体矸石经2 MPa夯实后压缩了27.05%,变成矸石充填体,矸石充填体在可充填空间内机械压缩过程及架后压缩率为(各阶段压缩与可充填空间高度比值):骨架调整段(7.42%),缓慢压缩段(5.39%);机械压缩等价采高为可充填空间高度与矸石充填体2个阶段可充压缩率的乘积;1102工作面矸石充填体在骨架调整段和缓慢压缩段的等价采高分别为0.94 m和1.10 m;1102工作面走向和倾向主断面地表下沉曲线均为“碗”形,骨架调整段到缓慢压缩段过程中,地表变形曲线变化不大,最终最大下沉量分别为39 mm和41 mm。 展开更多
关键词 矸石充填 充填开采 等价采高 矸石夯实 宽条带 岩层沉降
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西部鄂尔多斯矿区强矿压显现及顶板运动规律 被引量：4
5
作者 高学鹏 于凤海 +3 位作者 任强 张闯 张远志 罗波远 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期191-197,共7页
矿山压力显现研究对于围岩控制与动力灾害防治必不可少。为研究西部鄂尔多斯矿区矿压显现及顶板运动规律,基于红庆梁矿现场调研,分析了强矿压显现演化规律及其原因,建立了"软岩基本顶+砾岩关键层"的覆岩结构及相应的计算模型... 矿山压力显现研究对于围岩控制与动力灾害防治必不可少。为研究西部鄂尔多斯矿区矿压显现及顶板运动规律,基于红庆梁矿现场调研,分析了强矿压显现演化规律及其原因,建立了"软岩基本顶+砾岩关键层"的覆岩结构及相应的计算模型。基于采空区矸石压缩变形理论,确定了下部垮落岩体对砾岩层的支承荷载参数并推导了砾岩层破断步距表达式。研究结果表明:受上覆硬厚砾岩层运动影响,300~340 m推采范围为工作面强矿压显现区域,支架大面积泄液与煤壁大面积片帮为强矿压主要显现形式,最大片帮深度达1.5 m。采空区垮落岩体对砾岩层有一定的支承作用,影响砾岩层的弯曲下沉及其破断步距,在此条件下的砾岩层运动过程可分为3个阶段,分别为未触矸阶段、持续弯曲下沉阶段、砾岩层破断阶段。模型计算的砾岩层破断步距为306.9 m,现场验证为320m。上述研究可为相似地质条件下的超前支护设计和矿压显现控制提供参考。 展开更多
关键词 强矿压 顶板下沉 矸石压缩 弱胶结岩层 岩层运动
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注浆充填材料配比优化及矸石固结体力学性能研究 被引量：2
6
作者 姬文忠 《山西煤炭》 2022年第3期58-64,共7页
为确保井下堆矸注浆胶结充填开采取得良好效果,对注浆胶结充填材料进行配比优化和固结体力学性能研究,采用以矸石为充填料,粉煤灰等为注浆胶结料,通过材料复掺试验,研究不同材料掺量对抗压强度、流动度、失流和终凝时间等4项指标的影响... 为确保井下堆矸注浆胶结充填开采取得良好效果,对注浆胶结充填材料进行配比优化和固结体力学性能研究,采用以矸石为充填料,粉煤灰等为注浆胶结料,通过材料复掺试验,研究不同材料掺量对抗压强度、流动度、失流和终凝时间等4项指标的影响及其变化规律。结果表明:熟料-水泥体系抗压强度明显高于熟料-石灰体系,且熟料掺量对失流、终凝时间影响也较明显;掺入石灰可有效激发粉煤灰的活性,对材料后期强度起促进作用。采用综合平衡分析法得出注浆材料的最佳质量分数为粉煤灰80%、水泥10%、石灰5%、熟料5%,在单三轴试验下,固结体应力-应变曲线峰值应力能够达到要求,说明材料配比良好。 展开更多
关键词 矸石压缩 注浆材料 配比优化 应力-应变 强度特征
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Talbol级配下矸石集料承载特性与声发射响应特征研究
7
作者 罗肖龙 何祥 +3 位作者 杨科 尹满 何淑欣 文志强 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第12期27-31,共5页
为研究Talbol级配下矸石压缩过程中破碎变形特征及声发射响应规律,采用岩石力学伺服液压试验系统与声发射监测系统,开展了Talbol指数(n=0.2,n=0.5,n=0.8)和轴向应力(2.5、5.0、7.5、10.0 MPa)影响下矸石侧限压缩试验。研究了矸石压缩变... 为研究Talbol级配下矸石压缩过程中破碎变形特征及声发射响应规律,采用岩石力学伺服液压试验系统与声发射监测系统,开展了Talbol指数(n=0.2,n=0.5,n=0.8)和轴向应力(2.5、5.0、7.5、10.0 MPa)影响下矸石侧限压缩试验。研究了矸石压缩变形破坏与粒径分形特征,建立了矸石应力应变与AE事件、AE能量等声发射参数之间的关系。实验结果表明:n=0.5时,Talbol级配理论公式符合W.B.Fuller理论理想公式,矸石体系具有最大干密度,抵抗变形能力较强;同一轴向应力下,前期小颗粒粒径占比大,抵抗变形能力较强,Talbol指数n由0.2增大至0.8,矸石分形维数D由2.82减小至2.41,矸石体系较稳定,不易发生破碎;具有连续性小粒径级配的矸石体系具有较好的压实特性,能量—应变曲线呈相关系数达0.99以上的y=ax关系模型,矸石声发射能量分布形式的阶段性变化与前期研究相比,显著性较低。 展开更多
关键词 矸石压缩 Talbol级配 声发射 分形维数
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采空区矸石压缩特性对临空煤柱影响模拟研究
8
作者 郝晶 《江西煤炭科技》 2019年第2期136-138,共3页
基于不同压实程度下,矸石堆提供的支撑反力不同从而影响临空煤柱的稳定性这一事实,主要研究了矸石压缩的体积模量与压实率关系,利用FLAC3D数值模拟软件建立地层模型,在考虑到矸石区弹性模量变化的情况下,分析了不同压实率下,煤柱的应力... 基于不同压实程度下,矸石堆提供的支撑反力不同从而影响临空煤柱的稳定性这一事实,主要研究了矸石压缩的体积模量与压实率关系,利用FLAC3D数值模拟软件建立地层模型,在考虑到矸石区弹性模量变化的情况下,分析了不同压实率下,煤柱的应力分布规律,以及矸石堆的应力特征。在矸石与煤柱不同位置设置监测线,结果表明:随着矸石压缩率增加大,矸石堆应力回弹期逐渐缩短,而煤柱上垂直应力回弹速度也增快,同时煤柱应力峰值减小,但不同压实率下,煤柱竖直方向上不同位置应力变化趋势均基本相同。 展开更多
关键词 矸石压缩 压实率 压力分布 数值模拟
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确保地表建筑物安全矸石充填开采原料配比及充填量的确定 被引量：20
9
作者 题正义 秦洪岩 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 2014年第12期138-142,共5页
为确定某矿的矸石充填开采过程中最优充填材料配比和最佳的矸石充填量。设计了一种新型的矸石压缩模具,应用该模具和YE-200A液压试验机对十种不同粒径配比的矸石进行压缩试验,得出均匀配比的矸石为最优充填配比。采用最小二乘法拟合的... 为确定某矿的矸石充填开采过程中最优充填材料配比和最佳的矸石充填量。设计了一种新型的矸石压缩模具,应用该模具和YE-200A液压试验机对十种不同粒径配比的矸石进行压缩试验,得出均匀配比的矸石为最优充填配比。采用最小二乘法拟合的数学模型,确定了均匀配比矸石充填材料与压力的变化规律。最后推出了均匀配比的矸石充填高度与采厚、顶板允许下沉量及顶板压力的函数关系。 展开更多
关键词 矸石充填 安全性分析 矸石压缩率 矸石配比选择 矸石压缩装置设计 回归分析
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