基于重整化群理论的采空区煤柱群临界失稳概率研究 被引量：13

1

作者 张淑坤 张向东 +1 位作者 孙琦 宋凯 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期104-108,共5页

为对房柱式采空区煤柱群安全稳定性进行客观评价,以概率分析为手段结合重整化群理论,深入研究了煤柱个体与相邻煤柱之间的荷载传递规律及煤柱群-顶板系统临界稳定性。得出结论：重整化群理论可适用于采空区煤柱群稳定性分析,确定煤柱群... 为对房柱式采空区煤柱群安全稳定性进行客观评价,以概率分析为手段结合重整化群理论,深入研究了煤柱个体与相邻煤柱之间的荷载传递规律及煤柱群-顶板系统临界稳定性。得出结论：重整化群理论可适用于采空区煤柱群稳定性分析,确定煤柱群临界概率范围为0.147≤p＊≤0.333;煤柱失稳荷载传递过程中的损失程度可用荷载传递系数α衡量,临界破坏概率p＊随着荷载传递系数α的增加而递减;针对不同工况,需通过试验或现场实测获得传递系数α,才能准确的确定煤柱临界概率p＊。 展开更多

关键词 煤柱群 安全稳定性 重整化群理论 临界概率 传递系数

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煤柱群下重复开采覆岩与地表沉陷数值模拟实验 被引量：8

2

作者 胡青峰 刘文锴 +2 位作者 崔希民 李春意 王新静 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第11期43-47,共5页

为研究煤柱群下重复开采覆岩与地表移动变形规律并揭示其形成机理,以某矿8104工作面地质采矿条件为工程背景,采用有限差分程序FLAC3D建立了其三维地质采矿模型,分别开展了2种情况下(采用刀柱式采煤方法仅开采上层煤和在煤柱群下进行重... 为研究煤柱群下重复开采覆岩与地表移动变形规律并揭示其形成机理,以某矿8104工作面地质采矿条件为工程背景,采用有限差分程序FLAC3D建立了其三维地质采矿模型,分别开展了2种情况下(采用刀柱式采煤方法仅开采上层煤和在煤柱群下进行重复开采)覆岩与地表沉陷数值模拟实验。结果表明:仅开采侏罗纪煤层时,覆岩与地表不会发生明显沉陷;在煤柱群下重复开釆时,覆岩破坏形成“四带”发育特征,即由下往上依次为垮落带、断裂带、弯曲带和切冒带;研究区地表下沉系数小、下沉盆地范围较大以及地表沉陷容易形成非连续移动变形。 展开更多

关键词 开采沉陷 煤柱群 重复开采 数值模拟 地表移动变形

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煤层群开采遗留煤柱效应及跨掘巷道围岩控制研究 被引量：6

3

作者 金珠鹏 杨增强 +1 位作者 刘国栋 李丰硕 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1-9,共9页

针对采区边界遗留煤柱下侧跨掘巷道存在特殊破坏段问题,以灵新煤矿沿空侧051606回风平巷为背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟及工业性试验的综合分析方法,通过研究巷道特殊破坏段现场矿压显现情况,基于半平面体理论建立的遗留煤柱... 针对采区边界遗留煤柱下侧跨掘巷道存在特殊破坏段问题,以灵新煤矿沿空侧051606回风平巷为背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟及工业性试验的综合分析方法,通过研究巷道特殊破坏段现场矿压显现情况,基于半平面体理论建立的遗留煤柱效应影响力学模型以及跨掘巷道和回采期间精细化数值模拟,确定了巷道特殊破坏段的修复支护设计方案。研究结果表明:遗留煤柱效应影响下跨掘巷道围岩在遗留煤柱中轴线正下方主要受垂直应力影响,此处垂直应力大小为13.0~15.0 MPa,而在遗留煤柱两侧边缘位置下方主要受剪切应力集中影响,此处剪切应力大小为-6.5~-5.0 MPa和5.0~7.0 MPa;051606回风平巷跨掘期间顶板位置处最大垂直应力为14.4 MPa,底板位置处最大垂直应力为13.6 MPa,顶板位置处最大剪切应力为6.5 MPa,底板位置处最大剪切应力为5.3 MPa,且最大垂直应力位于遗留煤柱中轴线正下方,最大剪切应力位于遗留煤柱两侧边缘位置下方;051606工作面回采期间对于巷道特殊破坏段围岩的扰动影响分为无应力影响段(距遗留煤柱边缘大于16 m),超前应力影响段(距遗留煤柱边缘0~16 m)和叠加应力影响段(距遗留煤柱中轴线0~17.5 m)3个阶段,且受回采扰动影响护巷煤柱和顶板靠近护巷煤柱侧偏应力集中程度较高,煤岩体更易变形发生非对称性破坏;巷道特殊破坏段采用非对称锚索桁架支护系统修复后,后续051606工作面回采期间矿压监测到顶底板收敛量为143 mm,两帮收敛量为109 mm,较巷道原始断面尺寸收敛率分别为4.3%和2.2%,整体控制在5%以内,能够很好地满足行人、通风等需求。 展开更多

关键词 遗留煤柱 跨掘巷道 特殊破坏段 非对称支护 煤层群

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近距离下层煤开采区段煤柱合理错距研究

4

作者 毛华晋 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期24-30,共7页

为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了... 为了研究近距离煤层群开采形成的煤柱群合理错距问题,以山西甘庄煤矿8~#和11~#煤层为研究背景,采用理论计算的方法,构建了煤柱群合理错距的力学计算模型,利用数值模拟研究了区段煤柱的应力扰动特征和合理错距长度,并通过现场应用验证了研究的科学合理性。研究表明,煤柱群应力扰动范围可分为3个区,分别为应力集中区、应力扰动区、应力叠加区,应力分布范围受煤柱应力传递角、层间距和上煤柱留设宽度影响,且与层间距成线性关系,与煤柱应力传递角成三角函数关系,层间距对煤柱合理错距长度的影响最大。由数值模拟和理论计算得到,区段煤柱的合理错距长度为40 m,同时采用YHY30本安型钻孔应力计对现场展开监测,监测数据与理论分析结果接近,验证了研究的准确性。 展开更多

关键词 近距离煤层群 区段煤柱 合理错距 应力传递 煤柱群

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倾斜煤层条带开采煤柱群长期稳定性研究

5

作者 陈远峰 杨静 +1 位作者 马占国 茅献彪 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第11期146-153,共8页

在“三下”条带采煤法等留煤柱开采方式中,煤柱群的长期稳定性对于矿井安全高效绿色开采至关重要。基于煤柱与围岩的相互作用关系,建立了倾斜煤层留设煤柱的平面应变模型,并采用Rits法推导了煤柱应力场与位移场的解析表达式。在此基础上... 在“三下”条带采煤法等留煤柱开采方式中,煤柱群的长期稳定性对于矿井安全高效绿色开采至关重要。基于煤柱与围岩的相互作用关系,建立了倾斜煤层留设煤柱的平面应变模型,并采用Rits法推导了煤柱应力场与位移场的解析表达式。在此基础上,结合某村庄条带开采实际,建立了倾斜煤层煤柱群流变的FLAC3D数值计算模型,并基于Burgers组合蠕变黏弹塑性本构模型与数值模拟结果,探讨了时间效应对煤柱群长期稳定性的影响。理论与数值研究结果表明:受煤层倾角的影响,单个煤柱的水平位移约为其竖向位移的2倍以上;在上覆岩层重力长期作用下,各煤柱两帮在蠕变1 d时即进入塑性屈服状态,并呈现出剪切破坏形式;煤柱埋深越大,任意时刻煤柱塑性区范围、应力及位移峰值越高,且煤柱达到稳定蠕变阶段所需的时间从75 d逐渐增大到120 d以上。 展开更多

关键词 倾斜煤层 条带开采 Rits法 煤柱群 长期稳定性

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浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱稳定性研究 被引量：28

6

作者 解兴智 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第7期1-4,9,共5页

为了降低房柱式采空区煤柱失稳引发顶板灾害的危险性,通过建立浅埋煤层房柱式采空区单个煤柱失效引发大面积垮落的数值模型,对房柱采空区煤柱的承载特征进行分析,得到了房柱式采空区煤柱尺寸对整个采空区稳定性的影响关系。基于房柱式... 为了降低房柱式采空区煤柱失稳引发顶板灾害的危险性,通过建立浅埋煤层房柱式采空区单个煤柱失效引发大面积垮落的数值模型,对房柱采空区煤柱的承载特征进行分析,得到了房柱式采空区煤柱尺寸对整个采空区稳定性的影响关系。基于房柱式采空区煤柱应力与强度的关系,建立了浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱群系统数学分析模型,借助数值模拟方法,对鄂尔多斯地区奎乌煤矿房柱式采空区顶板-煤柱群系统的稳定性进行迭代计算,可对该矿房柱式采空区的稳定性及破坏发展过程进行预测,为浅埋煤层房柱式采空区顶板-煤柱群系统稳定性的评价提供了理论支持,同时再现了在流变条件下诱发大面积顶板灾害的煤柱群失稳过程。 展开更多

关键词 房柱式采空区 顶板-煤柱群 浅埋煤层 大面积垮落

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上分层煤柱群下工作面矿压显现规律及主控因素分析 被引量：10

7

作者 李海涛 赵毅鑫 +3 位作者 姜耀东 周坤 孙鹤 田少飞 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第6期192-195,共4页

对于厚煤层矿井,上分层不规则回采形成的残留煤柱群及空巷为下分层回采造成了困难,为提高优质煤资源回收率,对于上分层煤柱群下矿压分布规律进行了针对性研究。通过跟踪毛则渠老坑口煤矿7408工作面推进过程中的矿压值,指出该条件下具有... 对于厚煤层矿井,上分层不规则回采形成的残留煤柱群及空巷为下分层回采造成了困难,为提高优质煤资源回收率,对于上分层煤柱群下矿压分布规律进行了针对性研究。通过跟踪毛则渠老坑口煤矿7408工作面推进过程中的矿压值,指出该条件下具有高应力分布位置未知和矿压值起伏的特征,结合数值模拟软件得到影响工作面应力分布的因素主要包括:残留煤体的尺寸、空巷尺寸以及下部承载介质的强度,并最终提出了具有针对性的工作面回采建议。 展开更多

关键词 不规则回采 上分层煤柱群 矿压显现 数值模拟

原文传递

浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治 被引量：9

8

作者 冯国瑞 朱卫兵 +2 位作者 李竹 白锦文 罗泽强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期200-209,共10页

针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬... 针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬空煤柱潜在破坏形式;揭示了柱采区蹬空开采底板关键柱破坏形式及破坏剥落体运动特征;阐明了底板煤柱破坏次序及柱群动态失稳演化规律。提出通过柱采区注浆充填强化底板煤柱承载能力的方法来进行中层遗煤资源的回收,并据此给出了确保元宝湾煤矿6107工作面中部遗煤蹬空安全复采的底板柱采区临界充填高度。结果表明:若底板9号煤层柱式采空区不充填,层间岩层的非均匀下沉将使柱采区煤柱产生偏心压缩,导致关键柱及其剥落体出现旋转下沉的现象;当柱采区关键柱破坏失稳后,覆岩载荷呈现出双向传递的特点,整个煤柱群表现为以关键柱为中心,双向多米诺骨牌式的链式失稳特征,而三维空间中则呈现出以关键柱为圆心的外向辐射波状失稳扩展特征,柱采区关键柱的破坏失稳将诱发底板煤柱群整体失稳,导致6107工作面蹬空开采区域采掘设备及工作人员、超前煤岩体大面积塌陷等动力灾害。数值模拟及物理相似模拟结果表明,确定6107工作面蹬空段安全复采的底板柱采区临界充填高度为6 m,即充填不接顶高度为2 m,这一结论亦得到了实测结果的证实。在此基础上,针对充填效果较差且充填高度未达6 m的局部区域,进一步提出了底板空洞二次充填和加固处理方法,确保了蹬空段中层遗煤资源的安全复采。 展开更多

关键词 浅埋深 近距离煤层 蹬空开采 煤柱群失稳 动压灾害 充填

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近距离煤层群煤柱下采动应力分布特征研究 被引量：6

9

作者 张廷院 周军顺 张国龙 《中国煤炭》 2018年第3期82-86,共5页

以鲍店煤矿六采区为工程背景,运用FLAC3D数值模拟软件,分析了近距离煤层群煤柱下开采应力分布特征。研究结果表明,2#煤层残留部分边界煤柱,3#煤层在开采前处于高应力状态,煤柱应力影响范围达50 m。工作面由煤柱向采空区推进时,距煤柱边... 以鲍店煤矿六采区为工程背景,运用FLAC3D数值模拟软件,分析了近距离煤层群煤柱下开采应力分布特征。研究结果表明,2#煤层残留部分边界煤柱,3#煤层在开采前处于高应力状态,煤柱应力影响范围达50 m。工作面由煤柱向采空区推进时,距煤柱边界60m时,应力集中程度最大。工作面越接近采空区边缘,支承压力峰值越高,但影响范围越小。工作面由采空区推进到煤柱下时,与工作面由煤柱下向采空区推进相比,应力集中程度相对较低,影响范围较小。 展开更多

关键词 煤柱 近距离煤层群 数值模拟 应力分布

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煤柱群回采沿空掘巷护巷煤柱尺寸研究

10

作者 王远东 徐大龙 顾伟 《山东煤炭科技》 2024年第7期17-22,28,共7页

以赵庄煤矿五盘区煤柱回收工作面为研究背景,通过理论计算得到了沿空掘巷煤柱的留设尺寸应不小于4.1 m,并采用数值模拟对掘巷及回采期间不同宽度煤柱的围岩应力及塑性区进行了分析,数值模拟方案设计了4 m、5 m、6 m、17 m、18 m、19 m、... 以赵庄煤矿五盘区煤柱回收工作面为研究背景,通过理论计算得到了沿空掘巷煤柱的留设尺寸应不小于4.1 m,并采用数值模拟对掘巷及回采期间不同宽度煤柱的围岩应力及塑性区进行了分析,数值模拟方案设计了4 m、5 m、6 m、17 m、18 m、19 m、20 m及25 m共8种煤柱尺寸留设方案,最终确定了煤柱的最优合理尺寸为19 m。现场矿压监测结果表明,留设宽度为19 m的护巷煤柱且进行合理支护后,沿空巷道围岩稳定性得以提高,可以满足工作面安全生产要求,实现五盘区残余煤柱的安全高效回收。 展开更多

关键词 残余煤柱群 煤柱尺寸 沿空掘巷 应力演化 矿压监测

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近距离残采煤柱下巷道合理支护技术研究 被引量：1

11

作者 李景锋 《山西煤炭》 2018年第2期42-45,64,共5页

为确定极近距离煤层旧空区-小煤柱群下回采巷道的合理支护方式,通过理论计算、工程类比及数值模拟的研究方法对煤柱下巷道的合理支护方式进行研究,研究表明:巷道采用Φ22mm×2 200mm的螺纹钢锚杆,顶板处间排距为800mm×800mm,... 为确定极近距离煤层旧空区-小煤柱群下回采巷道的合理支护方式,通过理论计算、工程类比及数值模拟的研究方法对煤柱下巷道的合理支护方式进行研究,研究表明:巷道采用Φ22mm×2 200mm的螺纹钢锚杆,顶板处间排距为800mm×800mm,两帮处间排距为950mm×800mm,锚索为Φ18.9mm×6 300mm的钢绞线,间排距为1 600mm×1 600mm时,巷道稳定性最好;通过现场工业试验,巷道顶底板变形量为31mm,两帮移近量为38mm,与数值模拟结果相近,说明所设计方案稳定,能保证巷道的安全使用。 展开更多

关键词 极近距离 旧空区-小煤柱群 支护方式 数值模拟

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