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深部大倾角厚煤层开采能量演化规律与冲击地压发生机理 被引量：20
1
作者 薛成春 曹安业 +4 位作者 郭文豪 刘耀琪 温颖远 胡阳 李许伟 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期876-885,共10页
针对某矿大倾角厚煤层高应力区工作面开采期间强矿震事件频发的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法对其开采能量演化规律、冲击地压机理开展研究。建立了倾斜悬顶结构力学模型,理论分析了工作面顶板能量分布特征,确定了工作面... 针对某矿大倾角厚煤层高应力区工作面开采期间强矿震事件频发的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法对其开采能量演化规律、冲击地压机理开展研究。建立了倾斜悬顶结构力学模型,理论分析了工作面顶板能量分布特征,确定了工作面下部端头、中上部为悬顶弯曲变形能积聚程度高的2个重点区域;模拟结果表明,大倾角厚煤层顶板能量积聚于工作面下部端头、中上部区域,底板能量积聚于工作面下部端头区,能量积聚区域呈明显不对称分布;受下层煤局部缺失影响,大倾角厚煤层工作面围岩应力、能量峰值分别增高12.7%,46.2%,能量积聚范围扩大;基于大倾角厚煤层开采能量分布特征及诱冲机理,提出工作面冲击地压防治思路和重点区域,制定了顶板定向深孔爆破释能降载防治方案,有效降低了倾斜悬顶应力、能量水平,避免了大倾角厚煤层高应力区冲击地压的发生,可为类似条件下工作面冲击地压防治提供借鉴指导。 展开更多
关键词 大倾角煤层 冲击地压 悬顶结构 能量演化 数值模拟
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小纪汗煤矿工作面顶板破断结构对巷道矿压影响规律研究 被引量：20
2
作者 许兴亮 田素川 +1 位作者 李俊生 茅献彪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期308-314,共7页
针对我国西部矿区脆性煤体上覆厚层基本顶条件下二次采动时巷道围岩整体变形大与支护结构失效的工程难题,运用理论分析和现场实测的研究方法,对巷道上方基本顶破断结构及由此带来的巷道变形规律进行了研究。以工作面基本顶侧向破断的关... 针对我国西部矿区脆性煤体上覆厚层基本顶条件下二次采动时巷道围岩整体变形大与支护结构失效的工程难题,运用理论分析和现场实测的研究方法,对巷道上方基本顶破断结构及由此带来的巷道变形规律进行了研究。以工作面基本顶侧向破断的关键块为研究对象,详细分析了巷道上方基本顶结构由一次采动时的固支悬臂梁结构转变为二次采动时的双拱结构而带来的煤柱中的应力演化规律,给出了基本顶侧向破断长度与煤层厚度、基本顶力学特性、上覆载荷和区段煤柱参数的量化关系式,得出了不同破断结构下煤柱载荷的表达式。结果表明:工作面超前段基本顶侧向断裂形成的"双拱"铰接结构是造成该类巷道矿压显现剧烈的主要控制原因,不合理的区段煤柱宽度会诱发叠加应力作用,导致巷道整体变形与支护结构失效。研究结果可为相似工程条件下巷道围岩控制和合理区段煤柱的留设提供借鉴。 展开更多
关键词 基本顶结构 中等煤柱 演化规律 叠加应力
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综放工作面煤柱尺寸对顶板破断结构及裂隙发育的影响规律 被引量：17
3
作者 许兴亮 魏灏 +1 位作者 田素川 张蓓 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期850-855,共6页
煤层开采后基本顶破断结构直接影响上覆岩层裂隙区的范围和发育程度,运用理论分析和数值模拟相结合的方法,对不同煤柱条件下基本顶破断结构以及由此带来的顶板裂隙发育区演化规律进行了研究。上工作面侧向破断"三铰拱"结构使... 煤层开采后基本顶破断结构直接影响上覆岩层裂隙区的范围和发育程度,运用理论分析和数值模拟相结合的方法,对不同煤柱条件下基本顶破断结构以及由此带来的顶板裂隙发育区演化规律进行了研究。上工作面侧向破断"三铰拱"结构使下工作面基本顶破断由固支悬臂梁结构变为铰支结构,煤柱两侧形成不对称裂隙发育区。研究结果表明:中小煤柱时,岩块铰接回转,岩块长度大于基本顶悬臂极限断裂长度且随煤柱尺寸增加逐渐增加,裂隙发育区范围随之增加;大煤柱时,下工作面基本顶破断超出上工作面侧向结构影响范围外,岩块长度不变。回转角度由岩块长度和下沉量共同决定,并通过理论分析得到了相应的计算公式。 展开更多
关键词 基本顶结构 煤柱尺寸 演化规律 裂隙发育区
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深部高应力回采上覆岩层应力区带空间演化规律及对瓦斯抽采巷影响分析 被引量：8
4
作者 李文洲 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期181-190,共10页
瓦斯抽采巷已成为煤矿瓦斯抽放的主要手段,其采动破坏机理及优化布置还需进一步研究。以山西潞安常村煤矿2302工作面为工程背景,通过现场原位地应力测试及顶板40 m范围内围岩结构调查,揭示了23采区主要应力场类型为σ_(H)>σ_(V)>... 瓦斯抽采巷已成为煤矿瓦斯抽放的主要手段,其采动破坏机理及优化布置还需进一步研究。以山西潞安常村煤矿2302工作面为工程背景,通过现场原位地应力测试及顶板40 m范围内围岩结构调查,揭示了23采区主要应力场类型为σ_(H)>σ_(V)>σ_(h)。采用UDEC软件分析了深部高应力高瓦斯工作面回采覆岩运移应力分布规律及顶板结构特征,提出了高瓦斯工作面"三带二区"的概念及确定方法。通过考虑顶板间黏聚力,建立工作面回采上覆岩层顶板结构模型,对顶板结构挠度进行了分析,揭示了岩层转动角度直接影响顶板挠度大小,瓦斯抽采巷支护应尽量减小顶板转动幅度,结合不同方案瓦斯抽采巷变形破坏情况,最终确定瓦斯抽采巷应布置在"三带二区"中的瓦斯聚集带和应力稳定区,即距离煤层顶板不小于29m,水平方向不少于30m。现场实践表明:瓦斯抽采巷平均瓦斯抽采量为67.92 m^(3)/min,抽采率大于30%,瓦斯抽采效果较好,瓦斯抽采巷位置合理。 展开更多
关键词 深部 顶板结构 区带演化 瓦斯抽采巷 数值分析 层位选择
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基于覆岩破断特征的极薄煤层工作面支架工作阻力确定
5
作者 童应山 王森 +3 位作者 张连东 王永安 李培煊 李帅 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期64-73,共10页
延安子长矿区极薄煤层分布广泛,因赋存煤炭为稀缺配焦煤,回采价值较高,但该矿区未有过开采极薄煤层的先例,开采过程中面临支架选型不合理的问题,且国内在该方面的研究成果较少,因此,以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景,通过数值... 延安子长矿区极薄煤层分布广泛,因赋存煤炭为稀缺配焦煤,回采价值较高,但该矿区未有过开采极薄煤层的先例,开采过程中面临支架选型不合理的问题,且国内在该方面的研究成果较少,因此,以禾草沟二号煤矿极薄煤层综采工作面为背景,通过数值模拟、理论分析等研究了极薄煤层综采工作面顶板覆岩结构破断特征及其演化过程,建立了采场顶板岩梁断裂前后力学解析模型,获得了极薄煤层综采工作面直接顶周期破断距,确定了合理支架工作阻力。结果表明:极薄煤层工作面开采初期顶板垮落后会较快的对上覆岩层形成支撑,至顶板极限跨距后,直接顶与基本顶周期破断,且基本顶破断位置位于直接顶破断线前方,两者间存在离层空间,共同回转下沉;工作面液压支架主要受直接顶回转载荷作用,其作用载荷为3 980.89 kN,确定支架选型为ZZ4000/6.5/13D四柱支撑掩护式液压支架;现场应用后,可以有效发挥支架支护性能,满足采场围岩控制要求。研究成果为国内极薄煤层开采工作面支架选型提供了一定的参考。 展开更多
关键词 极薄煤层 综采工作面 顶板结构演化 支架-围岩作用 支架工作阻力
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沿空巷道二次采动顶板结构演化特征研究 被引量：3
6
作者 王倩倩 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2022年第5期35-37,共3页
采用理论分析、数值模拟的方法对二次采动过程中沿空巷道的围岩演化过程进行研究。结果表明:二次采动时,本工作面采动压导致超前段基本顶上的载荷进一步增加,导致煤柱所承受的压力增加,煤柱及巷道围岩力学环境恶化变形破坏严重;巷道两... 采用理论分析、数值模拟的方法对二次采动过程中沿空巷道的围岩演化过程进行研究。结果表明:二次采动时,本工作面采动压导致超前段基本顶上的载荷进一步增加,导致煤柱所承受的压力增加,煤柱及巷道围岩力学环境恶化变形破坏严重;巷道两侧垂直应力分布呈现不同的偏向性,一次采动时煤柱仍保持一定的承载能力,巷道煤柱侧垂直应力分布大于回采侧,二次采动时煤柱变形破坏严重,使得巷道回采侧垂直应力分布大于煤柱侧,非对称性明显。 展开更多
关键词 沿空巷道 二次采动 顶板结构 演化特征
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综采工作面过沟谷地貌的覆岩结构演化规律及协同控制 被引量：2
7
作者 郭靖 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第1期75-79,共5页
为解决中西部地区沟谷地貌条件下厚煤层综采强矿压灾害问题,采用理论分析和数值模拟方法,研究沟谷地貌条件下开采覆岩结构特征和时空演化规律,建立沟谷地貌条件下回采工作面支架承载力学模型,得到支架载荷并进行支架合理选型,提出了协... 为解决中西部地区沟谷地貌条件下厚煤层综采强矿压灾害问题,采用理论分析和数值模拟方法,研究沟谷地貌条件下开采覆岩结构特征和时空演化规律,建立沟谷地貌条件下回采工作面支架承载力学模型,得到支架载荷并进行支架合理选型,提出了协同控制措施。研究结果表明:工作面进、出沟谷过程中,破断块体临空侧在上坡段缺少水平应力,无法形成稳定铰接结构,极易发生滑落失稳和整体下沉,失稳后全部载荷作用于工作面支架,是强矿压事故发生的根本原因。提出支架工作阻力和支架架型优选,以及对动载易发区域超前预警、加强临时支护的协同控制措施,现场实测发现ZY12000/28/64D型液压支架工作状态良好,能够较好地适应沟谷地貌条件下煤炭的安全生产要求。 展开更多
关键词 沟谷地貌 强矿压显现机理 综采工作面 顶板结构演化 协同控制措施
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大倾角煤层切顶成巷顶板结构演化及控制技术 被引量：12
8
作者 张礼 赵晶 王栓林 《矿业科学学报》 2020年第2期169-178,共10页
沿空留巷技术在大倾角煤层坚硬顶板条件下的应用一直是一个难题。基于大倾角煤层采空区矸石下滑堆积的特点,以充分利用矸石自承载能力为导向,提出了大倾角煤层切顶成巷技术。通过理论分析和数值模拟对切顶成巷与传统留巷的顶板结构及围... 沿空留巷技术在大倾角煤层坚硬顶板条件下的应用一直是一个难题。基于大倾角煤层采空区矸石下滑堆积的特点,以充分利用矸石自承载能力为导向,提出了大倾角煤层切顶成巷技术。通过理论分析和数值模拟对切顶成巷与传统留巷的顶板结构及围岩应力进行了对比分析,根据留巷不同阶段顶板的稳定性及变形特点,对切顶工艺和支护工艺进行了优化,并进行了现场试验。研究发现:切顶成巷顶板结构处于超静定状态更利于巷道稳定;留巷动压段围岩稳定性最差;巷道加强支护和挡矸支护可实现协同变形;现场试验巷道顶底板累计变形量为177 mm,支柱支护阻力小于28 MPa,支柱未出现明显弯折情况,现场应用取得成功。 展开更多
关键词 大倾角煤层 切顶卸压 沿空留巷 结构演化 围岩控制
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大倾角煤层长壁开采顶板结构时空演化特征 被引量：1
9
作者 罗生虎 任浩 +2 位作者 王同 伍永平 田程阳 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期37-46,共10页
为了明确大倾角煤层走向长壁开采顶板结构时空演化规律,采用物理相似模拟、数值模拟、现场实测综合互馈的研究手段,对采空区矸石的非均匀充填特征、顶板结构空间展布形态、围岩主应力大小渐变与方向偏转的演化过程和支架工作阻力的区域... 为了明确大倾角煤层走向长壁开采顶板结构时空演化规律,采用物理相似模拟、数值模拟、现场实测综合互馈的研究手段,对采空区矸石的非均匀充填特征、顶板结构空间展布形态、围岩主应力大小渐变与方向偏转的演化过程和支架工作阻力的区域性特征进行研究。结果表明:随着推进距离的不断增大,底板上矸石堆积范围增大,在支架后方采空区开始往复出现倒三角的临空面;在深部采空区,矸石堆砌与水平面之间夹角沿倾向下部至上部不断减小;顶板位移呈现出“增大-稳定”的演化趋势,峰值位置由工作面倾向中上部区域向倾向中部迁移;顶板应力传递拱壳呈典型的非对称分布特征,拱壳内部岩体受力状态由双向受压转为单、双向受拉,主应力方向由x轴正向转为负向;顶板变形破坏的非对称性使得工作面支架工作阻力呈现倾向中上部较大、离散程度高,倾向中下部较小、离散程度低的区域特征。研究结果可为大倾角煤层长壁采场顶板稳定性控制提供一定的参考与指导意义。 展开更多
关键词 大倾角煤层 顶板结构 应力传递 时空演化特征
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抗震导向下的四川鲜水河流域崩空民居建筑形式演变研究 被引量：2
10
作者 聂倩 张群 成辉 《世界建筑》 2019年第7期116-119,共4页
鲜水河断裂带是四川地震史上最长最为活跃的地震带,抗震性能优劣一直是检验该流域民居建筑形式演变合理与否的重要标准。选取崩空民居为研究对象,探讨以提升建筑抗震性能为导向的建筑形式经历从基本形式逐渐向穿斗式、框架式、复合式演... 鲜水河断裂带是四川地震史上最长最为活跃的地震带,抗震性能优劣一直是检验该流域民居建筑形式演变合理与否的重要标准。选取崩空民居为研究对象,探讨以提升建筑抗震性能为导向的建筑形式经历从基本形式逐渐向穿斗式、框架式、复合式演变的过程。建筑形式从单一向多样化的衍化,以多元结构并存的形式来应对地震灾害对建筑本体的破坏,充分体现了鲜水河流域传统民居对该地域地震频发这一特殊地质环境的高度适应。 展开更多
关键词 鲜水河断裂带 崩空民居 密梁平顶式 穿斗式 演变
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