浅埋煤层群开采覆岩结构破断特征与地表变形规律研究

1

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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管道作用下急倾斜煤层稳定性分析

2

作者 徐帅陵 《油气田地面工程》 2024年第7期77-81,共5页

近地表荷载与急倾斜煤层老采空区的“活化”有着紧密的关联,采空区覆岩中裂隙带底部的岩块在荷载作用下极易发生回转失稳和滑落失稳,这些岩块对采空区的稳定性起到至关重要的作用,被称为关键岩块,当荷载作用使得关键岩块失稳时,采空区... 近地表荷载与急倾斜煤层老采空区的“活化”有着紧密的关联,采空区覆岩中裂隙带底部的岩块在荷载作用下极易发生回转失稳和滑落失稳,这些岩块对采空区的稳定性起到至关重要的作用,被称为关键岩块,当荷载作用使得关键岩块失稳时,采空区将发生“活化”。基于采空区覆岩“砌体梁”结构力学模型对关键岩块进行力学分析,构建荷载作用下采空区上覆岩土体失稳判断依据,进而对荷载作用下急倾斜煤层上覆岩体稳定性进行定量分析,研究发现:当作用于土体截面处最大摩擦力大于该土体所受最大剪切力时,该块体不会发生滑落失稳;只有关键岩块与岩块之间的平均挤压应力小于岩块在边角处的挤压强度,关键岩块才不会发生回转失稳。将推导结果应用于广东省某急倾斜煤矿,计算结果表明:在茶山煤矿4煤和6煤采空区上方铺设输气管道并不会引起采空区的“活化”;荷载作用下的关键岩块力学分析在急倾斜煤层上覆岩体稳定性中应用效果较好,对实际工程有一定指导作用。 展开更多

关键词 长输管道 急倾斜煤层采空区 砌体梁理论 覆岩稳定性

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特厚煤层大采高综放工作面矿压及顶板破断特征 被引量：102

3

作者 李化敏 蒋东杰 李东印 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1956-1960,共5页

针对大采高综放工作面覆岩活动空间大、开采扰动强烈的特点,以不连沟煤矿特厚煤层大采高综放开采为背景,采用现场实测和理论分析等方法对大采高综放采场矿压及顶板运移破断特征进行分析,建立了大采高综放采场周期来压岩层破断的力学模型... 针对大采高综放工作面覆岩活动空间大、开采扰动强烈的特点,以不连沟煤矿特厚煤层大采高综放开采为背景,采用现场实测和理论分析等方法对大采高综放采场矿压及顶板运移破断特征进行分析,建立了大采高综放采场周期来压岩层破断的力学模型,得出了液压支架工作阻力的计算方法。结果表明:大采高综放工作面来压时安全阀开启频繁、顶板快速下沉,额定工作阻力13 800 kN的液压支架不能满足顶板控制的需要;开采空间的增大、直接顶厚度增大,低位基本顶转化为直接顶成为悬臂结构、高位基本顶形成砌体梁,二者形成"上位砌体梁-下位倒台阶组合悬臂结构";工作面来压强烈、动载明显、持续时间短的矿压现象是由于高位砌体梁结构滑落失稳造成的,据其力学特征确定了液压支架的工作阻力。 展开更多

关键词 特厚煤层 大采高 综放工作面 组合悬臂梁 砌体梁 支架工作阻力

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浅埋近距离多煤层采空区下厚关键层破断特征及支架工作阻力确定 被引量：14

4

作者 冯军发 周英 +2 位作者 张开智 徐佑林 李回贵 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期332-338,共7页

针对浅埋近距离多煤层中间厚关键层破断呈现的大小周期来压现象,以神东补连塔煤矿上煤层采空区下大采高工作面为背景,采用现场实测与理论分析等方法对多煤层工作面厚关键层破断特征及矿压显现规律进行了研究。结果表明:多煤层中间厚关... 针对浅埋近距离多煤层中间厚关键层破断呈现的大小周期来压现象,以神东补连塔煤矿上煤层采空区下大采高工作面为背景,采用现场实测与理论分析等方法对多煤层工作面厚关键层破断特征及矿压显现规律进行了研究。结果表明:多煤层中间厚关键层在矿山压力和自身弱面结构影响下将以分层方式垮落;根据关键层判别方法、钻孔岩芯和工作面矿压显现综合判断,垮落位置位于该岩层中部,上位厚关键层顶板形成"砌体梁"结构,下位厚关键层顶板形成"悬臂梁"结构;"砌体梁"结构对工作面矿压影响减弱,"悬臂梁"结构成为支架作用力的主要力源;正常回采时影响支架稳定的最危险状态是悬臂梁与砌体梁组合同时破断,对工作面顶板管理带来一定的困难;厚关键层在特殊情况下会产生整层破断形成"台阶岩梁"结构,应提前采取应对措施。 展开更多

关键词 浅埋 厚关键层 砌体梁 悬臂梁 台阶岩梁 支架工作阻力

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南阳煤矿两带高度UDEC数值模拟研究 被引量：9

5

作者 陈建鹏 胡涛 +1 位作者 李柱和 郑纲 《煤炭技术》 CAS 2020年第4期133-135,共3页

以南阳煤矿3207工作面为背景,为确定该工作面的导水裂隙带高度,运用UDEC数值模拟软件,模拟南阳煤矿3207综采工作面采用常规50 m煤柱开采和巷旁支护深孔爆破切顶2种情况下冒落带和裂缝带的高度。结果表明:受关键层影响,2种方式的导水裂... 以南阳煤矿3207工作面为背景,为确定该工作面的导水裂隙带高度,运用UDEC数值模拟软件,模拟南阳煤矿3207综采工作面采用常规50 m煤柱开采和巷旁支护深孔爆破切顶2种情况下冒落带和裂缝带的高度。结果表明:受关键层影响,2种方式的导水裂隙带高度是一致的,巷旁深孔爆破切顶能使冒落带高度大大增加。现场试验结果证明了深孔爆破切顶导致冒落带高度增加和上覆裂缝带厚度减小,减小了裂缝带"砌体梁"结构对留巷的旋转挤压作用,保证了留巷的稳定性。 展开更多

关键词 UDEC数值模拟 导水裂隙带 冒落带 砌体梁 巷旁支护深孔爆破沿空留巷

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主动安全液压支架顶梁装置结构设计与分析

6

作者 李华强 张涛 邵光波 《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》 2024年第3期257-263,共7页

煤壁片帮与顶板冒落是影响煤矿安全开采的重要因素,目前常见的液压支架有效支护面积大,移架脱离顶板时间长,很容易发生煤壁片帮与顶板冒落造成支架再次支护失稳等问题。通过对顶板失稳机理进行分析,建立了等效砌体梁结构的数学模型,计... 煤壁片帮与顶板冒落是影响煤矿安全开采的重要因素,目前常见的液压支架有效支护面积大,移架脱离顶板时间长,很容易发生煤壁片帮与顶板冒落造成支架再次支护失稳等问题。通过对顶板失稳机理进行分析,建立了等效砌体梁结构的数学模型,计算得到了回采工作面顶板发生破坏的强度条件以及支护面积对顶板发生破坏的影响,同时提出了主动安全液压支架顶梁装置的设计,对现有液压支架顶梁在满足原有功能的基础上,设计了顶梁装置,实现了对顶板的有效支护和相对主梁的步足式移动,达到了液压支架主动安全支护的目的,从而满足降低砌体梁发生破坏的概率。通过对ZY4800/18/38液压支架的改进,并对其进行典型状态下顶梁装置有限元分析,结果满足设计要求。 展开更多

关键词 液压支架 主动安全 砌体梁 顶梁装置 有限元

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采动边坡变形破坏力学机制分析 被引量：3

7

作者 闫晓宇 袁绍国 《煤炭技术》 CAS 2018年第5期63-65,共3页

露井协采同时受到露天与井工开采的影响,使得上覆岩层发生破坏变形,形成"砌体梁"结构,且根据采动区岩层的受力情况,分为煤壁支承区、离层区、重新压实区。"砌体梁"结构对露天边坡起着重要作用,此结构的失稳会导致... 露井协采同时受到露天与井工开采的影响,使得上覆岩层发生破坏变形,形成"砌体梁"结构,且根据采动区岩层的受力情况,分为煤壁支承区、离层区、重新压实区。"砌体梁"结构对露天边坡起着重要作用,此结构的失稳会导致边坡的滑动失稳。通过建立数学模型,分析了"砌体梁"与水平作用力、荷载及旋转角的关系。 展开更多

关键词 露井协采 采动边坡 砌体梁 变形破坏

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关键层理论在采场底板突水危险性评价中的应用 被引量：3

8

作者 武玉霞 赵国彦 刘爱华 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2008年第6期70-72,共3页

基于岩层控制中的关键层理论,采用砌体梁理论对底板关键层破断块体的稳定性进行了分析,从而对采场底板突水危险性做出评价。结果表明,底板关键层破断岩块的高长比越小,其形成的砌体梁结构抗滑落失稳的能力越大;关键层破断后互相咬合中... 基于岩层控制中的关键层理论,采用砌体梁理论对底板关键层破断块体的稳定性进行了分析,从而对采场底板突水危险性做出评价。结果表明,底板关键层破断岩块的高长比越小,其形成的砌体梁结构抗滑落失稳的能力越大;关键层破断后互相咬合中间上浮量达△时,就形成了岩块结构的变形失稳。所以根据底板关键层破断岩块的高长比及岩块间咬合中间上浮量,可以判断采场底板突水的危险性。 展开更多

关键词 关键层 底板突水 砌体梁 危险性评价

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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

9

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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综放采场宏观应力壳与关键层的联系 被引量：1

10

作者 王磊 《矿业工程》 CAS 2006年第1期25-26,共2页

阐述了综放采场宏观应力壳的基本概念,初步探讨了宏观应力壳与关键层在结构上的宏观联系,分析了在综放开采条件下,宏观应力壳和关键层以及基本顶在承担上覆岩层荷载时各自不同的作用,强调了宏观应力壳是导致综放采场矿压规律不同于分层... 阐述了综放采场宏观应力壳的基本概念,初步探讨了宏观应力壳与关键层在结构上的宏观联系,分析了在综放开采条件下,宏观应力壳和关键层以及基本顶在承担上覆岩层荷载时各自不同的作用,强调了宏观应力壳是导致综放采场矿压规律不同于分层开采的主要原因。 展开更多

关键词 综放采场 宏观应力壳 关键层 砌体梁

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软岩下浅埋煤层大采高综采面矿压显现规律研究 被引量：1

11

作者 王爱午 王继树 《同煤科技》 2016年第4期20-24,共5页

通过对内蒙古同煤鄂尔多斯矿业投资有限公司色连一号矿(以下简称"色连矿")综采面现场实测与理论分析,就其工作面矿压显现特征、覆岩关键层结构形态和运动规律及其对矿压显现的影响等问题进行了深入研究。覆岩中细、中粒砂岩... 通过对内蒙古同煤鄂尔多斯矿业投资有限公司色连一号矿(以下简称"色连矿")综采面现场实测与理论分析,就其工作面矿压显现特征、覆岩关键层结构形态和运动规律及其对矿压显现的影响等问题进行了深入研究。覆岩中细、中粒砂岩层分别为亚关键层I、Ⅱ,亚关键层I破断运动形成"悬臂梁"结构,其周期性失稳运动产生工作面小来压,亚关键层Ⅱ破断运动形成"砌体梁"结构,其失稳运动形成工作面周期来压。"悬臂梁"结构的"稳定—失稳"运动促使下,在直接顶中产生拉断区和压缩变形区,"两区"贯通时最易发生严重端面漏冒。 展开更多

关键词 色连矿 综采面 矿压显现 悬臂梁 砌体梁

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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

12

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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大采高综采工作面矿压显现及顶板活动特征研究

13

作者 郭延华 宋昊宇 韩现刚 《甘肃科学学报》 2024年第2期43-49,共7页

为了得到唐山某煤矿综采工作面的矿压显现及顶板活动特征,基于关键层理论、“悬臂梁-砌体梁”力学模型,通过现场观测、理论分析、数值模拟的方法对9煤层矿压显现特征、顶板结构、支架工作阻力开展了深入研究,建立了覆岩结构力学模型,得... 为了得到唐山某煤矿综采工作面的矿压显现及顶板活动特征,基于关键层理论、“悬臂梁-砌体梁”力学模型,通过现场观测、理论分析、数值模拟的方法对9煤层矿压显现特征、顶板结构、支架工作阻力开展了深入研究,建立了覆岩结构力学模型,得到了工作面支架工作阻力的合理计算式。研究结果表明:工作面来压步距和来压大小均有一定的规律性,呈现一大一小的周期来压现象,来压期间中部测区支架荷载最大,两边偏小;通过直接顶关键层判别方法,确定了第2层岩层和第7层岩层分别为亚关键层1和亚关键层2。亚关键层1破断后以“悬臂梁”结构形态垮落进入采空区,亚关键层2破断后形成了稳定的“砌体梁”结构,此时亚关键层1与亚关键层2共同组成了“悬臂梁-砌体梁”结构;第2层岩层和第7层岩层组成的双关键层结构的破断运移规律导致了工作面呈现一大一小的周期来压现象。当双关键层同步破断时,支架工作阻力为13 688 kN。 展开更多

关键词 大采高综采 矿压监测 直接顶关键层 悬臂梁-砌体梁 支架工作阻力

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双低位亚关键层破断能量聚散及控制研究 被引量：2

14

作者 巴玉龙 曹民远 +1 位作者 刘明 徐源山 《煤炭工程》 北大核心 2023年第7期89-93,共5页

为研究综放工作面巷道围岩变形和能量聚散的关系,以屯宝煤矿WII02040501综放工作面为工程背景,通过理论分析、现场监测和工程验证相结合的方法,开展了工作面顶板关键层分析,计算了不同层位关键层释放能量传递至工作面特征规律,研究了工... 为研究综放工作面巷道围岩变形和能量聚散的关系,以屯宝煤矿WII02040501综放工作面为工程背景,通过理论分析、现场监测和工程验证相结合的方法,开展了工作面顶板关键层分析,计算了不同层位关键层释放能量传递至工作面特征规律,研究了工作面回采期间微震分布规律,开展了顶板切顶工程实践和效果检验。研究表明:WII02040501综放工作面顶板存在6个亚关键层和1个主关键层,微震事件主要分布于煤层上覆100 m范围,104J能级及以上微震事件分布在上覆50 m范围,计算得到2个亚关键层破断传递至工作面的弹性能分别为7.80×107J和3.13×10^(5)J,综合判识距离工作面近的2个亚关键层为诱冲关键层,设计工作面切顶爆破方案并开展工程实践,微震事件分析及周期来压步距分析表明围岩应力降低、来压步距有效降低,巷道变形量得到有效控制,实现了工作面安全生产。 展开更多

关键词 缓倾斜煤层 砌体梁理论 冲击地压 岩层控制 关键层理论 切顶卸压 临界能量

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竖向荷载作用下连续墙梁设计 被引量：3

15

作者 李晓文 王庆霖 梁兴文 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2001年第9期3-6,共4页

在分析墙梁工作特性的基础上 ,结合当前的工程实践经验 ,合理考虑墙梁的组合作用 ,提出了既可满足安全性、适用性要求 ,又可减少材料消耗的简便实用的计算方法。

关键词 框支连续墙梁 竖向荷载 设计 计算 砌体结构

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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

16

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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近浅埋煤层双关键层工作面支架阻力确定 被引量：3

17

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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采用碳纤维布和WN胶加固修复金华寺特大桥病害圬工梁 被引量：2

18

作者 上官涛 《铁道标准设计》 2005年第2期45-47,共3页

结合焦柳线金华寺特大桥在运营过程中出现的结构开裂病害整治实例 ,介绍采用WN胶在梁体底部粘贴碳纤维布加固修复新工艺。

关键词 铁路桥梁 病害圬工梁 碳纤维布 加固修复

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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

19

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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综采工作面上覆岩层与支架相互作用研究 被引量：1

20

作者 宁杰恒 《山西冶金》 CAS 2020年第4期54-55,58,共3页

针对围岩与支架相互作用的规律,通过对国内外已有的各种假说深入讨论,详细介绍了钱鸣高教授的"砌体梁"假说模型,并在假说的基础上利用FLAC3D数值模拟对工作面上覆岩层的垂直位移与支护强度进行了数据分析,从而为支架的选取提... 针对围岩与支架相互作用的规律,通过对国内外已有的各种假说深入讨论,详细介绍了钱鸣高教授的"砌体梁"假说模型,并在假说的基础上利用FLAC3D数值模拟对工作面上覆岩层的垂直位移与支护强度进行了数据分析,从而为支架的选取提供了理论支持。 展开更多

关键词 围岩与支架相互作用 “砌体梁”假说 FLAC3D数值模拟 液压支架

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