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近距离强冲击倾向性煤层上行开采覆岩结构演化特征及其稳定性研究 被引量：36
1
作者 崔峰 贾冲 +1 位作者 来兴平 陈建强 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期507-521,共15页
针对近距离强冲击倾向性煤层上行复采覆岩结构演化特征与稳定性问题,以宽沟煤矿B4-1强冲击倾向性煤层复采为背景,建立强冲击倾向性煤层上部倒梯形覆岩结构与冲击发生临界位置的关键层结构力学模型,提出煤柱最小安全距离的分析方法。采... 针对近距离强冲击倾向性煤层上行复采覆岩结构演化特征与稳定性问题,以宽沟煤矿B4-1强冲击倾向性煤层复采为背景,建立强冲击倾向性煤层上部倒梯形覆岩结构与冲击发生临界位置的关键层结构力学模型,提出煤柱最小安全距离的分析方法。采用物理材料相似模拟与数值模拟相结合的方法,运用压力传感器与SOS微震监测系统,对覆岩结构演化、矿压显现以及震源分布特征展开分析,利用覆岩结构的稳定性分析对冲击危险性进行评估。结果表明:B4-1强冲击倾向性煤层上行复采过程中,上部覆岩呈现以关键层为分界的"双倒梯形体"结构与关键层上部岩层集中垮断后的"单倒梯形体"结构动态式演变过程;余煤尺寸较小时上部倒梯形覆岩结构震源集中、能量大,采空区活化区域震源分散、能量小。提出了余煤复采中倒梯形覆岩结构稳定性分析的冲击地压危险性指数I_m、冲击临界位置关键层受力分析的冲击地压危险性指数I_n,定量化分析冲击危险性指数变化趋势,将B4-1煤层复采划分为覆岩相对稳定区、周期性明显破坏区、冲击危险区域3部分。数值模拟分析底板应力验证了双峰值应力叠加效应的准确性。采用三种方法综合分析得到了为确保近距离强冲击倾向性B4-1煤层上行开采的煤柱剩余尺寸为39.2m。研究结果为近距离强冲击倾向性煤层上行开采覆岩结构稳定性研究提供了科学指导。 展开更多
关键词 采矿工程 动力灾害 重复采动 覆岩结构 稳定性分析 微震监测
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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：13
2
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
3
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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巨厚岩层–煤柱系统协调变形及其稳定性研究 被引量：9
4
作者 张明 姜福兴 +4 位作者 李克庆 王存文 吴修光 高化军 姬生华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期326-334,共9页
以山东济宁高庄煤矿巨厚岩层条件下留设大煤柱的工作面回采安全性为背景,采用理论分析和工程实践等方法,研究巨厚岩层–煤柱系统的协调变形模型及其稳定性。主要研究内容和结论:(1)在满足煤柱顶板岩层断裂线因素和支承强度因素的情况下... 以山东济宁高庄煤矿巨厚岩层条件下留设大煤柱的工作面回采安全性为背景,采用理论分析和工程实践等方法,研究巨厚岩层–煤柱系统的协调变形模型及其稳定性。主要研究内容和结论:(1)在满足煤柱顶板岩层断裂线因素和支承强度因素的情况下,煤柱能够"隔离"采空区并对巨厚岩层及其覆岩结构形成"支撑"作用;(2)以巨厚岩层挠曲变形和煤柱竖直方向"压缩"变形为基础,建立巨厚岩层–煤柱协调变形力学模型,分析煤柱竖直变形的应力来源、形式和整体协调变形机制,得到巨厚岩层–煤柱系统协调变形的应力–应变关系;(3)探讨巨厚岩层–煤柱系统失稳类型、判据和对井下动力灾害发生的影响,提出灾害防治技术。运用研究成果分析3上1102工作面采前巨厚岩层–煤柱系统稳定性,并对灾害进行预测,根据回采阶段微震监测结果与动力显现情况,初步验证了研究的合理性,通过实施针对性预防措施,最终实现了工作面"有震无灾"的安全回采目的。 展开更多
关键词 采矿工程 巨厚岩层 覆岩结构 协调变形 稳定性 微震监测
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大空间孤岛采场覆岩结构演化与区段煤柱合理宽度研究 被引量：23
5
作者 涂敏 林远东 +3 位作者 张向阳 卜庆为 党家鑫 赵高明 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期857-865,共9页
大空间孤岛采场覆岩结构演化与稳定对区段煤柱的稳定性至关重要,而区段煤柱的稳定性与煤柱宽度有直接关联。为了提高区段煤柱稳定性和煤炭回收率,应用数理推导的方式研究大空间孤岛采场覆岩结构演化与区段煤柱的变形和承载特性,基于区... 大空间孤岛采场覆岩结构演化与稳定对区段煤柱的稳定性至关重要,而区段煤柱的稳定性与煤柱宽度有直接关联。为了提高区段煤柱稳定性和煤炭回收率,应用数理推导的方式研究大空间孤岛采场覆岩结构演化与区段煤柱的变形和承载特性,基于区段煤柱的极限平衡导出煤柱的合理宽度,确定影响区段煤柱合理宽度的系统内部参量;采用单因素分析法和函数增减性判别准则研究系统内部参量对区段煤柱合理宽度的影响规律,并由此提出减小煤柱宽度以提高回采率的措施。结果表明:大空间孤岛采场区段煤柱的合理宽度由煤层埋深、煤柱高度、工作面长度、煤柱上方悬臂岩梁长度、煤层到关键层高度、应力集中程度、关键层悬顶距、煤柱内部弹塑性区交界面的侧压系数及煤岩体交界面的摩擦系数等9个系统内部参量共同确定;区段煤柱的合理宽度随着煤层埋深、煤柱高度、工作面长度、煤柱上方悬臂岩梁长度、煤层到关键层高度、应力集中程度和煤柱内部弹塑性区交界面处侧压系数的增大而增大,随着关键层悬顶距和煤岩体交界面上摩擦系数的增大而减小。基于系统内部参量对区段煤柱合理宽度的影响规律,提出控制大空间孤岛采场工作面长度、爆破或水力切顶以改变覆岩结构、煤柱高强注浆和锚喷支护及提高煤岩体摩擦系数等措施减小大空间孤岛采场区段煤柱宽度以达到提高回采率的目的。 展开更多
关键词 大空间孤岛采场 特厚煤层综放 覆岩结构演化 区段煤柱稳定性
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近距离煤层采动及构造对预掘工作面回撤通道的影响 被引量：4
6
作者 牛田瑞 陈健 曹峰 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期47-52,共6页
在近距离煤层重复采动条件下,通过研究近断层保护煤柱开采与覆岩结构演化—矿压显现与应力传递—围岩稳定与控制之间的关系,确定合理的超前预掘工作面回撤通道(或者终采线)位置及其安全支护等关键技术参数,保障采煤工作面过断层安全回... 在近距离煤层重复采动条件下,通过研究近断层保护煤柱开采与覆岩结构演化—矿压显现与应力传递—围岩稳定与控制之间的关系,确定合理的超前预掘工作面回撤通道(或者终采线)位置及其安全支护等关键技术参数,保障采煤工作面过断层安全回撤与停采,实现灾害控制和煤炭回收的双重目的。构建多煤层重复采动条件下工作面过断层超前预掘工作面回撤通道(或者终采线位置确定)关键技术与方法,丰富和完善矿山压力理论和开采设计方法,保障工作面安全生产,解决矿井实际生产难题,同时对深部工作面过断层安全、高效开采提供参考。随着国家能源开发和资源配置中心向西部转移,西部矿井生产能力的提升和安全开采的要求进一步提高,西部浅埋或中深近距离多煤层、重复采动矿井,基于西部矿井当前特有的近距离倾斜多煤层(具有弱冲击倾向性)、断层构造、重复采动等"复杂"条件下,进行预掘工作面回撤通道,在国内其他矿井不具有相似条件,相关的预掘工作面回撤通道成功案例不能够直接指导或运用于西部矿井预掘工作面回撤通道/终采线设计,因此,通过理论演技和工程实践,提高工作面回撤通道布置的合理性、降低矿压灾害的风险,从而实现减少损失、增加收益和稳定矿区的综合效益。 展开更多
关键词 近距离煤层 构造影响 覆岩结构演化 围岩稳定与控制
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