大柳塔煤矿22103综采面压架机理及防治技术 被引量：61

1

作者 鞠金峰 许家林 +1 位作者 朱卫兵 陈苏社 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第2期4-7,31,共5页

根据神东矿区浅埋煤层开采压架机理的已有认识,对大柳塔煤矿22103综采面支架在12 000 kN工作阻力时发生压架事故的原因进行了分析,并提出了相应的防治对策。结果表明,附近小煤矿对上煤层的越界开采,使得22103工作面回采经历了推出上覆... 根据神东矿区浅埋煤层开采压架机理的已有认识,对大柳塔煤矿22103综采面支架在12 000 kN工作阻力时发生压架事故的原因进行了分析,并提出了相应的防治对策。结果表明,附近小煤矿对上煤层的越界开采,使得22103工作面回采经历了推出上覆遗留煤柱的开采状况;而在此过程中,煤柱上方三铰式关键块体结构的相对旋转运动会造成2煤层间关键层结构上的载荷过大而失稳,最终引起工作面的压架。据此提出应首先探明上覆煤柱的分布情况,通过减小煤柱上方关键块体的回转空间、降低采高以及提高支护质量等措施进行压架事故的防范。 展开更多

关键词 压架事故 浅埋煤层 关键层 煤柱

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关键柱柱旁充填岩层控制基础理论 被引量：23

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作者 白锦文 崔博强 +5 位作者 戚庭野 朱卫兵 王凯 史旭东 毋皓田 康立勋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期424-438,共15页

采空区遗留煤柱群链式失稳表现出明显的联动致灾效应。运用遗留煤柱群链式失稳的关键柱理论,提出了关键柱柱旁充填岩层控制的技术方法,揭示了关键柱柱旁充填岩层控制的核心机理,确定了柱旁充填体材料、强度、宽度和形态等技术参数,评价... 采空区遗留煤柱群链式失稳表现出明显的联动致灾效应。运用遗留煤柱群链式失稳的关键柱理论,提出了关键柱柱旁充填岩层控制的技术方法,揭示了关键柱柱旁充填岩层控制的核心机理,确定了柱旁充填体材料、强度、宽度和形态等技术参数,评价了关键柱柱旁充填岩层控制的效果,并对其潜在的应用范围与领域进行了展望。结果表明:①关键柱柱旁充填岩层控制技术方法通过在采空区煤柱群体系的关键柱旁边实施柱旁双侧全部充填、柱旁双侧部分充填、柱旁单侧全部充填或柱旁单侧部分充填等工艺,使采空区中形成的柱旁充填体不仅能对关键柱起到侧护作用,还能形成“关键柱-柱旁充填体”的协同承载结构体,进而实现采场岩层移动的有效控制,并保障煤炭资源的安全高效绿色开采。②关键柱柱旁充填岩层控制的核心机理主要体现在4个方面:关键柱与柱旁充填体的耦合承载、柱旁充填体对关键柱产生侧向约束、关键柱受力状态向应变强化的转变、关键柱强度的长期劣化减弱。③关键柱柱旁充填体的材料以返井固废充填材料和原位固废充填材料为主,柱旁充填体的极限抗压强度应大于或等于其分担的载荷,柱旁充填后“遗留煤柱-柱旁充填体”耦合承载体中屈服区的宽度不能扩展与延伸至“关键柱”的原始弹性核区内,柱旁充填体的形态主要包括矩式、梯式、台阶式和多级梯式四大类。④柱旁充填后关键柱的应力集中程度会降低,其两侧塑性核区的宽度减小,且中央区域弹性核区的宽度增大;“关键柱-柱旁充填体”的应力分布与塑性区分布特征表明关键柱柱旁充填岩层控制的效果良好。⑤关键柱柱旁充填岩层控制基础理论不仅可以用于采空区遗留煤柱群链式失稳的防控,还能应用于优质遗留煤炭资源复采和地下空间维护与利用等技术领域,更能推广 展开更多

关键词 关键柱 柱旁充填 煤柱群链式失稳 协同承载 失稳防控 岩层控制

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浅埋近距离煤层重复采动关键层结构失稳机理研究 被引量：22

3

作者 朱卫兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1065-1066,共2页

神东矿区随着开采规模的不断加大,部分区域的第1层主采煤层已采完,开始回采第2层主采煤层。由于两层煤间距较小,形成了浅埋近距离煤层重复采动的开采条件,在一些特殊的地质采矿条件下,下煤层采场矿压显现异常强烈,工作面曾发生多起支架... 神东矿区随着开采规模的不断加大,部分区域的第1层主采煤层已采完,开始回采第2层主采煤层。由于两层煤间距较小,形成了浅埋近距离煤层重复采动的开采条件,在一些特殊的地质采矿条件下,下煤层采场矿压显现异常强烈,工作面曾发生多起支架活柱瞬间大幅下缩甚至压死支架等动载矿压现象,严重威胁着煤矿安全高效生产。论文综合采用理论分析、数值模拟与物理模拟试验、现场实测等方法,就神东矿区浅埋近距离煤层重复采动关键层结构失稳与动载矿压机理进行了深入研究。 展开更多

关键词 浅埋 近距离煤层 关键层 动载矿压 沟谷地形 煤柱

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浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳机制 被引量：11

4

作者 冯国瑞 朱卫兵 +3 位作者 白锦文 余丹 谢建林 李竹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期114-125,共12页

工作面前方遗留煤柱群(后文简称“超前煤柱群”)在采动影响下会发生链式冲击失稳,诱发动载矿压灾害并影响下伏煤层的安全高效开采。揭示超前煤柱群链式冲击失稳机制是浅埋近距离煤层安全开采的根本前提。本文实测分析了元宝湾煤矿房式... 工作面前方遗留煤柱群(后文简称“超前煤柱群”)在采动影响下会发生链式冲击失稳,诱发动载矿压灾害并影响下伏煤层的安全高效开采。揭示超前煤柱群链式冲击失稳机制是浅埋近距离煤层安全开采的根本前提。本文实测分析了元宝湾煤矿房式采空区下伏6107工作面开采的覆岩移动规律,发现了超前煤柱群的回弹变形现象,开展了房式采空区下伏煤层开采的物理模拟实验,研究了房采煤柱群-覆岩的变形破坏特征,分析了采动影响下超前煤柱群回弹冲击失稳的动态过程,揭示了浅埋近距离煤层开采超前煤柱群的冲击失稳机制。结果表明:(1)浅埋柱采区近距离下伏煤层开采过程中工作面前方覆岩呈现出“先短暂回弹后剧烈下沉”的运动特征,即首先存在极短时间的覆岩回弹变形现象,之后出现了部分覆岩的整体破断与垮塌。由此,反推出采动影响下超前煤柱群也发生了回弹变形。(2)柱式采空区下伏煤层开采过程中关键柱在覆岩沉降和超前支承压力的作用下最早出现斜切破坏,引起载荷的转移,加剧邻近部分房采煤柱群的应力集中程度,进而发生链式斜切破坏。在此过程中,覆岩持续沉降,裂隙也不断发育,形成剪切贯通断裂面,发生破断回转,促使超前煤柱群回弹变形与冲击失稳,引发层间岩层的全厚切落,带动更大规模房采煤柱群的链式失稳,并造成下伏工作面动压灾害的发生。(3)浅埋近距离下伏煤层开采“煤柱群-覆岩”的失稳垮塌过程可以细分为:关键柱斜切破坏阶段、关键柱邻近部分煤柱群破坏阶段、超前煤柱群回弹冲击失稳阶段、覆岩垮塌与层间岩层切落致灾阶段。(4)浅埋近距离煤层开采超前煤柱群冲击失稳是“煤柱群回弹变形”与“覆岩联动垮塌”共同作用且互馈影响的动态过程。该研究可以解释柱式采空区下伏近距离煤层开采超前动载矿压的显� 展开更多

关键词 关键柱 煤柱群 回弹变形 冲击失稳 岩层切落 动载矿压

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遗留煤柱群链式失稳评价新方法及其在上行开采中的应用 被引量：9

5

作者 白锦文 史旭东 +6 位作者 冯国瑞 戚庭野 李竹 朱卫兵 毋皓田 王凯 崔博强 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期643-652,662,共11页

遗留煤柱群链式失稳的科学评价是保障柱式采空区长期稳定性的关键科学问题之一。通过将采矿工程领域中“遗留煤柱群的链式失稳”与土木工程领域中“建筑结构的连续倒塌”交叉、对比与分析,运用关键柱理论,提出一种评价遗留煤柱群链式失... 遗留煤柱群链式失稳的科学评价是保障柱式采空区长期稳定性的关键科学问题之一。通过将采矿工程领域中“遗留煤柱群的链式失稳”与土木工程领域中“建筑结构的连续倒塌”交叉、对比与分析,运用关键柱理论,提出一种评价遗留煤柱群链式失稳的新方法,并确定该方法的技术流程;结合元宝湾煤矿柱式采空区蹬空遗煤的赋存特征,采用上述方法模拟分析上行采动影响过程中遗留煤柱群链式失稳的响应特征,评估上行采动影响下遗留煤柱群链式失稳的风险。结果表明,采矿工程领域中“遗留煤柱群的链式失稳”与土木工程领域中“建筑结构的连续倒塌”具有一定的相似性,借鉴土木工程领域中建筑结构抗连续倒塌设计的方法,提出基于拆除构件法评价遗留煤柱群链式失稳的新方法。遗留煤柱群链式失稳评价新方法的技术流程为:首先,判别柱式采空区待研究范围内遗留煤柱群体系中的“关键柱”。其次,将遗留煤柱群体系中的关键柱确定为拆除对象,分析关键柱拆除以后邻近剩余遗留煤柱的稳定性;如果拆除关键柱后邻近剩余遗留煤柱群的稳定性均良好,则可以判定遗留煤柱群不存在链式失稳的风险;如果关键柱拆除以后最邻近遗留煤柱发生失稳,则遗留煤柱群存在链式失稳的风险;将该邻近失稳煤柱也拆除,进一步分析剩余煤柱群的整体稳定性。然后,按照同样的方法分析遗留煤柱群体系是否会发生链式失稳,并评价其发生链式失稳的风险。基于拆除构件法的遗留煤柱群链式失稳评价新方法可以应用于蹬空煤层开采中,当上行采动影响下“关键柱”拆除以后,会产生显著的链动失稳效应,使得其右侧的遗留煤柱快速依次发生链式失稳,并影响蹬空遗煤的高效开采;因此,采取柱旁充填等技术措施来减小链式失稳的风险。遗留煤柱群链式失稳评价新方法的研� 展开更多

关键词 拆除构件法 关键柱 遗留煤柱群 链式失稳 上行开采

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急斜煤层覆岩关键层对防水煤柱尺寸的影响 被引量：8

6

作者 李永明 刘长友 黄炳香 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2012年第2期226-231,共6页

为了对水体下急斜煤层的安全回采提供依据,基于龙湖煤矿南二采区急斜煤层的水文工程地质和煤岩层赋存条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了覆岩关键层对急斜煤层开采导水裂隙分布和防水煤柱稳定性的影响,结果表明:当上覆岩层无关键层时... 为了对水体下急斜煤层的安全回采提供依据,基于龙湖煤矿南二采区急斜煤层的水文工程地质和煤岩层赋存条件,采用离散元UDEC2D数值计算,分析了覆岩关键层对急斜煤层开采导水裂隙分布和防水煤柱稳定性的影响,结果表明:当上覆岩层无关键层时,急斜煤层开采导水裂隙呈"耳型"分布,而当上覆岩层存在关键层时,导水裂隙以平行于岩层层面的离层裂隙为主,且随着煤层采厚的增加呈抛物线型增大趋势,顶板初次破断后导水裂隙向关键层及其上方岩层发育;急斜煤层覆岩关键层的存在,将明显增大防水煤柱的抽冒范围,水体更易沿防水煤柱塑性破坏区渗流进入工作面采空区。据此,现场设计了分带仰斜充填开采方法,并采取了加固防水煤柱的措施,有效确保了水体下急斜煤层的安全回采。 展开更多

关键词 急斜煤层 关键层 导水裂隙 防水煤柱 流固耦合

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遗留群柱中关键柱判别方法与软件 被引量：4

7

作者 白锦文 宋诚 +7 位作者 王红伟 戚庭野 冯国瑞 曹光明 王凯 郭军 史旭东 崔博强 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期651-661,共11页

关键柱局部失稳会诱发煤柱群(简称“群柱”)体系的链式失稳及其围岩的联动破坏。关键柱位置的判别是柱式采空区煤岩体链动失稳科学防控的基本前提。首先界定了遗留煤柱最小等效宽度的概念,提出了4种确定不同形态遗留煤柱最小等效宽度的... 关键柱局部失稳会诱发煤柱群(简称“群柱”)体系的链式失稳及其围岩的联动破坏。关键柱位置的判别是柱式采空区煤岩体链动失稳科学防控的基本前提。首先界定了遗留煤柱最小等效宽度的概念,提出了4种确定不同形态遗留煤柱最小等效宽度的方法,优化了遗留煤柱自身强度的计算方法;其次,引入应力扩散的最大距离L,改进了遗留煤柱承担载荷的计算公式;然后,分别确定了待研究区域内各个遗留煤柱的安全系数,并将安全系数最小的遗留煤柱判别为关键柱;最后,形成了遗留群柱中关键柱判别的技术方法,并运用Python语言开发了关键柱智能判别的KPDS软件。结果表明:(1)最小等效宽度为不同形态遗留煤柱的最小实用承载宽度;内切圆法、最短边法、辅助线法和短轴线法可以用于确定采空区规则/不规则形态遗留煤柱的最小等效宽度;(2)内切圆法适用于确定横截面为三角形和正多边形遗留煤柱的最小等效宽度;最短边法适用于确定“横截剖面存在最短边且其邻近2边相互平行”遗留煤柱的最小等效宽度;辅助线法适用于确定“横截剖面存在最短边且其2条邻边不相互平行”遗留煤柱的最小等效宽度;短轴线法适用于确定半圆形遗留煤柱、圆形遗留煤柱和椭圆形遗留煤柱的最小等效宽度;(3)遗留煤柱承担的载荷不只是从属面积上覆岩的载荷,还包括邻近范围覆岩所传递扩散过来的载荷;考虑应力扩散最大距离可以更加准确计算遗留煤柱承担的载荷;(4)基于最小等效宽度和载荷扩散最大距离,能够确定待研究采空区内安全系数最小的遗留煤柱,可以进一步判别出关键柱,并形成关键柱判别的技术流程;(5)关键柱判别KPDS软件是Key Pillar Determination Software的简称,主要包括:登录界面、参数导入界面、强度计算界面、承载与安全系数计算界面和关键柱判别界面;该软件可以快� 展开更多

关键词 关键柱 最小等效宽度 载荷扩散距离 判别方法 智能软件

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关键层影响下采空区侧向覆岩结构及合理煤柱宽度研究 被引量：2

8

作者 曹海涛 王晓东 《山东煤炭科技》 2020年第8期50-52,61,共4页

为了解决郭家河煤矿区段煤柱留设宽度问题,通过分析上覆岩层的岩性,研究关键层影响下的采空区侧向覆岩结构,确定在使用大煤柱护巷条件下的合理区段煤柱的最小尺寸,并在现场进行试验验证。结果表明区段煤柱尺寸为35m能够保证下一区段的... 为了解决郭家河煤矿区段煤柱留设宽度问题,通过分析上覆岩层的岩性,研究关键层影响下的采空区侧向覆岩结构,确定在使用大煤柱护巷条件下的合理区段煤柱的最小尺寸,并在现场进行试验验证。结果表明区段煤柱尺寸为35m能够保证下一区段的回采巷道保持较稳定状态,确保了工作面安全回采。 展开更多

关键词 关键层 区段 煤柱 FLAC^3D

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村庄下短壁开采关键层与煤柱变形特征研究 被引量：1

9

作者 徐天发 《山西焦煤科技》 2012年第10期8-10,共3页

以某矿村庄下压煤短壁开采为工程背景,采用大型有限元工程计算软件ANSYS,模拟短壁开采中保护煤柱与关键层的受力状况和变形特征,得到了不同设计参数时的关键层和煤柱最大下沉量和变形曲线,分析了采宽尺寸变化对关键层下沉的影响规律,为... 以某矿村庄下压煤短壁开采为工程背景,采用大型有限元工程计算软件ANSYS,模拟短壁开采中保护煤柱与关键层的受力状况和变形特征,得到了不同设计参数时的关键层和煤柱最大下沉量和变形曲线,分析了采宽尺寸变化对关键层下沉的影响规律,为短壁开采合理的开采参数设计提供了依据。 展开更多

关键词 短壁开采 关键层 采宽 煤柱 数值模拟

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薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究 被引量：318

10

作者 孙晓明 刘鑫 +2 位作者 梁广峰 王冬 姜育林 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1449-1456,共8页

以南屯煤矿1610工作面为工程背景,对薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数进行研究。通过对薄煤层工作面回采过程中顶板受力状态分析,确定影响薄煤层切顶卸压沿空留巷的关键参数为顶板预裂切顶高度、预裂切顶角度以及预裂爆破钻孔间距。数值... 以南屯煤矿1610工作面为工程背景,对薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数进行研究。通过对薄煤层工作面回采过程中顶板受力状态分析,确定影响薄煤层切顶卸压沿空留巷的关键参数为顶板预裂切顶高度、预裂切顶角度以及预裂爆破钻孔间距。数值模拟分析结果表明,当直接顶岩层厚度远大于采空区高度时,应在预裂切顶高度满足岩层下沉弯矩产生的拉应力使直接顶整体拉断的同时,预裂切顶面应向采空区偏转一定角度,从而有效切断采空区顶板与留巷顶板间的应力传递,实现顶板的顺利切落成巷。在此基础上,通过现场预裂爆破试验,确定最佳预裂爆破钻孔间距。研究成果在现场实际工程中成功实施,对于切顶卸压沿空留巷技术在薄煤层开采中的推广应用具有重要的借鉴意义。 展开更多

关键词 采矿工程 薄煤层开采 切顶卸压 沿空留巷 无煤柱开采 关键参数

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遗留煤柱群链式失稳的关键柱理论及其应用展望 被引量：46

11

作者 冯国瑞 白锦文 +5 位作者 史旭东 戚庭野 王朋飞 郭军 王善勇 康立勋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期164-179,共16页

遗留煤柱群链式失稳会引发覆岩垮落、地表塌陷、动载矿压、瓦斯外逸或水体下泄等灾害。揭示遗留煤柱群链式失稳的核心机理是精准防控的基本前提。从链式失稳的源头出发,提出了遗留煤柱群的最弱失稳致灾模式,界定了关键柱的基本概念,分... 遗留煤柱群链式失稳会引发覆岩垮落、地表塌陷、动载矿压、瓦斯外逸或水体下泄等灾害。揭示遗留煤柱群链式失稳的核心机理是精准防控的基本前提。从链式失稳的源头出发,提出了遗留煤柱群的最弱失稳致灾模式,界定了关键柱的基本概念,分析了关键柱的主要特征,研发了关键柱判别的技术方法,揭示了关键柱局部失稳的诱灾机理,形成了遗留煤柱群链式失稳的关键柱理论,并对其潜在的应用范围与领域进行了展望。研究结果表明:①遗留煤柱内在物理力学性质和外在环境因素等的差异性,导致采场遗留煤柱群呈现出最弱失稳致灾模式——遗留煤柱群体系中任一失稳致灾模式发生时,最弱失稳致灾模式必然已经发生,即遗留煤柱群体系发生链式失稳时,稳定性最弱的遗留煤柱必然发生了失稳。②关键柱是指采空区中最先可能发生局部失稳的遗留煤柱;“关键柱”之所以“关键”,是因为唯有采空区“关键柱”发生局部失稳,邻近区域稳定性稍强的遗留煤柱的失稳破坏才可能被活化,采场遗留煤柱群的链式失稳也才可能发生。③安全系数最小的遗留煤柱可以判别为煤柱群体系中的“关键柱”,在进行关键柱判别的时候需要遵循区域性、相对性、动态性和复合性等四大原则。④关键柱局部失稳的诱灾机理体现在:关键柱载荷的逐渐减小使得最邻近遗留煤柱承担的载荷线性增大,即关键柱的局部失稳会引发覆岩载荷向最邻近的遗留煤柱中转移与扩散,导致进一步的失稳破坏,并最终可能引发遗留煤柱群体系的“多米诺”链式失稳与破坏。⑤关键柱理论不仅可以应用于柱采区邻近煤层开采、强矿压控制、煤柱留设、充填开采、瓦斯抽采和水害防治等技术领域,还能推广应用于非煤矿山资源开采矿柱群的失稳防控等领域。遗留煤柱群链式失稳关键柱理论的提出� 展开更多

关键词 关键柱理论 链式失稳 遗留煤柱 最弱失稳致灾模式 判别方法

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浅埋房采区下近距离煤层开采动载矿压机理 被引量：36

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作者 徐敬民 朱卫兵 鞠金峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期500-509,共10页

浅埋煤层工作面房采区下开采易发动载矿压甚至压架等灾害事故。以石圪台矿31201综采工作面典型房采煤柱下动载矿压的案例为基础,采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟手段对此类动载矿压发生的机理进行深入研究。研究结果表明:... 浅埋煤层工作面房采区下开采易发动载矿压甚至压架等灾害事故。以石圪台矿31201综采工作面典型房采煤柱下动载矿压的案例为基础,采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟手段对此类动载矿压发生的机理进行深入研究。研究结果表明:房采煤柱较集中煤柱更易失稳破坏;在下煤层采动和超前支承压力的影响下,房采煤柱突然大范围的失稳破坏会导致其上方关键层发生超前断裂,关键块体的逆向回转将过大的覆岩载荷传递至下方岩层结构,最终导致下位关键块体发生滑落失稳,这是造成工作面发生强烈动载矿压的根本原因。针对易发此类动载矿压的条件,从阻止或转移上覆岩层载荷的角度提出几点针对性的防治措施,其有效性和实用性得到了31201工作面后续安全开采的证实。 展开更多

关键词 浅埋煤层 房采煤柱 动载矿压 关键块体 失稳破坏 集中煤柱

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Dandy-Walker综合征与7号染色体微缺失 被引量：15

13

作者 廖灿 符芳 +5 位作者 李茹 潘敏 杨昕 易翠兴 李坚 李东至 《中华医学遗传学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期48-51,共4页

目的应用微阵列比较基因组杂交技术探讨Dandy-Walker综合征的遗传学病因。方法选取8例经产前超声检查提示发生Dandy-Walker畸形且常规G显带染色体核型分析未发现异常的胎儿病例，按照标准的Affymetrixcytogenetic2．7M微阵列芯片的操作... 目的应用微阵列比较基因组杂交技术探讨Dandy-Walker综合征的遗传学病因。方法选取8例经产前超声检查提示发生Dandy-Walker畸形且常规G显带染色体核型分析未发现异常的胎儿病例，按照标准的Affymetrixcytogenetic2．7M微阵列芯片的操作手册进行杂交、洗涤及全基因组扫描，并应用相应的计算机软件分析结果。结果微阵列比较基因组杂交技术检测提示3例Dandy-Walker畸形胎儿的染色体7p21．3区DNA拷贝数发生了缺失或重复，异常片段中包含与脊髓小脑疾病相关的NDUFA4和PHn4基因。结论染色体7p21．3区DNA拷贝数的异常改变是Dandy-Walker综合征的病因之一，其发病机制可能与NDuFA4和PHF／4基因的表达异常有关。 展开更多

关键词 DANDY-WALKER综合征 产前诊断 7p21.3缺失/重复 NDUFA4基因 PHF14基因

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基于采动和承压水作用下断层突水关键路径的力学分析 被引量：13

14

作者 李常文 柳峥 +1 位作者 郭好新 法立滕 《煤炭工程》 北大核心 2011年第5期70-73,共4页

断层突水是煤矿典型的动力灾害,是煤岩体在采动和承压水共同作用下失稳破坏过程。论文针对导水断层缩短了煤层和含水层距离特点,建立了断层突水的关键路径力学模型。将极限平衡理论和尖点突变理论引入断层突水分析,建立了承压水及采动... 断层突水是煤矿典型的动力灾害,是煤岩体在采动和承压水共同作用下失稳破坏过程。论文针对导水断层缩短了煤层和含水层距离特点,建立了断层突水的关键路径力学模型。将极限平衡理论和尖点突变理论引入断层突水分析,建立了承压水及采动影响下断层突水关键部位失稳破坏模型,获得了断层突水的力学判据,以及防突煤柱预留临界宽度。同时分析了断层参数、煤柱参数对突水条件的影响规律。 展开更多

关键词 断层突水 关键路径 极限平衡 突变理论 防突煤柱

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南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究 被引量：9

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作者 李斌 李刚 汪北方 《煤炭工程》 北大核心 2020年第7期63-67,共5页

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论,构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型,数学推导煤柱承载应力,结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法,确定沿空掘巷临空小... 针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论,构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型,数学推导煤柱承载应力,结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法,确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性,并开展巷道表面位移现场观测试验,结果均较为理想,验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。 展开更多

关键词 综放工作面 沿空掘巷 临空小煤柱 关键块结构 煤柱宽度

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深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳诱冲机理研究 被引量：2

16

作者 杨光宇 陈学慧 周宏伟 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期121-128,共8页

深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区常见的冲击地压类型,目前现场没有统一成熟的治理方案,冲击显现仍时有发生,以鄂尔多斯深部矿区门克庆矿3102工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法... 深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区常见的冲击地压类型,目前现场没有统一成熟的治理方案,冲击显现仍时有发生,以鄂尔多斯深部矿区门克庆矿3102工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,对深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳诱冲机理进行研究,探讨了深部多关键层-煤柱系统的空间结构演化规律,研究了区段煤柱承载多关键层加载模式,分析了多关键层-宽煤柱系统的变形与应力转化函数关系,推导了多关键层-宽煤柱系统的失稳冲击工程判据。揭示了深部多关键层-煤柱系统失稳诱冲机理:当煤柱两侧采空区后,低位“ILZ”和面内“DLZ”破断关键岩层组加载至宽煤柱使其压缩变形,之后采场“DLZ”关键岩层组挠曲甚至破断,转移应力加载区段煤柱上,当其承载应力超过失稳阈值时即发生整体失稳冲击。数值模拟研究了不同缩面宽度条件下的采场区段煤柱应力大小与分布特征变化规律,随着区段承载煤柱宽度的增加,应力分布特征由平台型过渡至马鞍形,应力集中程度和整体冲击危险水平持续降低,现场实测验证了120 m区段煤柱的防冲安全性。 展开更多

关键词 多关键层 煤柱 冲击地压 整体失稳 微震监测

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凌志达矿小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究 被引量：6

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作者 杨鹏飞 栗鹏飞 张广杰 《山西冶金》 CAS 2021年第1期76-79,共4页

为了解决传统大煤柱开采时存在应力集中而造成巷道变形严重、煤炭回采率低等问题,以凌志达矿15207工作面为研究背景,采用理论分析沿空掘巷上覆岩层运动规律,开展小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究。研究结果表明:小煤柱沿空掘巷围岩失稳... 为了解决传统大煤柱开采时存在应力集中而造成巷道变形严重、煤炭回采率低等问题,以凌志达矿15207工作面为研究背景,采用理论分析沿空掘巷上覆岩层运动规律,开展小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究。研究结果表明:小煤柱沿空掘巷围岩失稳主要是由巷道上覆关键岩层形成的弧三角块体引起的;为确保沿空掘巷围岩整体稳定,提出小煤柱沿空掘巷时采用高强预应力锚杆(索)支护对顶板、煤柱帮进行加强支护;掘巷期间两帮移近量105 mm,顶底板移近量94 mm,说明掘巷围岩在合理变形范围内,现场试验效果良好。 展开更多

关键词 沿空掘巷 围岩控制 关键岩层 顶板 煤柱帮

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切近位关键层卸压沿空掘巷关键参数与工程应用 被引量：5

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作者 许磊 李明伟 +3 位作者 郭亮 肖同强 刘洪林 DAVIDE Elmo 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期91-100,共10页

以马家岩煤矿40103回风巷(沿空掘巷)为背景,采用理论分析、数值模拟和工程实践等方法研究切顶卸压沿空掘巷关键参数等问题。结果表明:关键层位于4~8倍采高范围时为近位关键层,位于4~8倍采高范围外时为远位关键层;掘进期间在块体A(悬臂结... 以马家岩煤矿40103回风巷(沿空掘巷)为背景,采用理论分析、数值模拟和工程实践等方法研究切顶卸压沿空掘巷关键参数等问题。结果表明:关键层位于4~8倍采高范围时为近位关键层,位于4~8倍采高范围外时为远位关键层;掘进期间在块体A(悬臂结构)下完成;切角垂直于顶板时卸压效果最好,有利于岩块C_(i)的滑落,但倒梯形切顶结构更有利于超前巷道顶板稳定,选取75°为切顶角度;切顶长度越深卸压效果越好,超过关键层后,再增加切长,支承压力继续降低但降低幅度逐渐减小。通过对比切顶(切长20 m,角度75°)与不切顶条件下不同煤柱宽度支承压力,可发现:实体煤侧支承压力依然呈“单峰”状分布,大煤柱(>10 m)上支承压力呈非对称“马鞍”状分布,小煤柱(<10 m)支承压力呈“钟形”分布,切顶可降低支承压力峰值,但不改变其位置。炮孔间距不大于爆破裂隙损伤半径的2倍,可根据现场及时调整。最终确定护巷煤柱宽度8 m,切顶长度20 m,角度75°,炮孔间距1.0 m,支护方案为锚杆+金属网+钢带+锚索补强联合支护。掘进期间两帮相对位移量156 mm,顶板下沉量186 mm,底鼓量101 mm;10 d左右实现自稳;回采期间两帮相对最大移近速度42 mm/d,顶板最大下沉速度47 mm/d,底鼓最大速度63 mm/d。 展开更多

关键词 沿空掘巷 近位关键层 切顶卸压 小煤柱

原文传递

关键柱柱旁双侧充填遗留煤柱链式失稳防控效果研究 被引量：5

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作者 冯国瑞 马俊彪 +2 位作者 白锦文 朱卫兵 毋晧田 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期945-956,共12页

关键柱是采空区遗留煤柱群中最薄弱环节。关键柱的局部失稳可能导致遗留煤柱群的链式失稳。关键柱柱旁充填有望提高遗留煤柱群的整体稳定性,亟待开展关键柱柱旁充填防控遗留煤柱链式失稳的评价研究。选取元宝湾煤矿蹬空采动影响下柱式... 关键柱是采空区遗留煤柱群中最薄弱环节。关键柱的局部失稳可能导致遗留煤柱群的链式失稳。关键柱柱旁充填有望提高遗留煤柱群的整体稳定性,亟待开展关键柱柱旁充填防控遗留煤柱链式失稳的评价研究。选取元宝湾煤矿蹬空采动影响下柱式采空区遗留煤柱群为工程背景,通过FLAC~(3D)数值模拟软件研究蹬空开采过程中遗留煤柱群的稳定性变化和关键柱位置,分析不同宽度和高度关键柱柱旁双侧充填体对遗留煤柱群稳定性的影响。结果表明:蹬空开采过程中,遗留煤柱群中9-2煤柱率先失去了承载能力,可以视为关键柱;柱旁双侧充填体的宽度越大,关键柱能够分担越多的覆岩载荷与上行扰动载荷,邻近煤柱的应力集中程度随柱旁双侧充填体宽度的增大而降低;当柱旁双侧充填体高度与关键柱高度一致时,关键柱内部应力集中程度会明显降低;合理选取柱旁充填体的宽度和高度,能够有效提升遗留煤柱群整体稳定性。本研究有望为遗留煤柱群的链式失稳防控提供理论指导。 展开更多

关键词 关键柱柱旁充填 遗留煤柱群稳定性 上行开采 充填宽度 充填高度

原文传递

基于FLAC^(3D)模拟的沿空掘巷煤柱留设尺寸研究 被引量：4

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作者 牛光勇 张建华 《煤矿开采》 北大核心 2018年第6期65-70,共6页

针对某矿在倾斜中厚煤层条件下煤柱留设尺寸过宽、煤柱内部应力集中严重的问题,采用理论分析和数值模拟两种方法进行巷道窄煤柱留设尺寸的研究。首先对覆岩关键块结构参数进行分析,确定了基本顶沿工作面推进方向断裂长度L1=6. 12m,沿侧... 针对某矿在倾斜中厚煤层条件下煤柱留设尺寸过宽、煤柱内部应力集中严重的问题,采用理论分析和数值模拟两种方法进行巷道窄煤柱留设尺寸的研究。首先对覆岩关键块结构参数进行分析,确定了基本顶沿工作面推进方向断裂长度L1=6. 12m,沿侧向断裂跨度L2=7. 05m,基本顶断裂位置L0=20. 16m,并进一步确定了断裂线位于实体煤上方;然后对窄煤柱留设尺寸进行理论分析,获得窄煤柱留设理论宽度范围6. 1～7. 4m;再制定煤柱模拟方案,利用FLAC^(3D)软件基于垂直应力、位移和塑性区等因素进行窄煤柱尺寸方案的模拟;综合研究结果确定合理窄煤柱宽度为7m;最后确定在巷道实际支护阻力条件下,覆岩关键块大结构能保持较好的稳定。通过窄煤柱留设尺寸研究,不仅改善了巷道围岩应力环境,而且提高了矿井资源回收率,增加了经济效益。 展开更多

关键词 沿空掘巷 煤柱留设尺寸 覆岩关键块 窄煤柱尺寸 理论分析 数值模拟

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