检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭科学技术 2025年第2期53卷 41-52页

作者：汪北方吕元昊张晶辽宁工程技术大学鄂尔多斯研究院内蒙古鄂尔多斯017010 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102299 辽宁工程技术大学理学院辽宁阜新123000

神东矿区浅埋近距离煤层开采覆岩裂隙发育,漏风条件复杂,遗煤自燃隐患突出,严重制约矿井安全、高效生产。为此,采用相似试验和数值模拟划定浅埋复合采空区覆岩采动裂隙分区,运用分形几何理论量化分区裂隙,基于“关键层理论”分析裂隙分... 详细信息

神东矿区浅埋近距离煤层开采覆岩裂隙发育,漏风条件复杂,遗煤自燃隐患突出,严重制约矿井安全、高效生产。为此,采用相似试验和数值模拟划定浅埋复合采空区覆岩采动裂隙分区,运用分形几何理论量化分区裂隙,基于“关键层理论”分析裂隙分区诱因并针对性提出治理技术方案。结果表明:31114工作面开采覆岩裂隙循环张开、闭合,地表滞后工作面周期性产生倾向动态裂缝。浅埋复合采空区覆岩裂隙呈“M”状分布,划为垮落带不规则裂隙区Ⅰ,裂隙带斜向破断裂隙区Ⅱ、Ⅲ和斜向离层裂隙区Ⅳ,地表边界内侧形成边缘裂缝。其中,裂隙区Ⅰ空隙发育、分布复杂,裂隙网络分形维数最大为1.569,裂隙区Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分形维数依次为1.531、1.396和1.438。建立浅埋复合采空区覆岩关键岩块“砌体梁”结构力学模型及失稳判据,阐释覆岩基本顶关键层“砌体梁”结构回转变形失稳导致裂隙区Ⅱ和Ⅲ斜向破断裂隙张开,基本顶关键层和层间关键层“砌体梁”结构组合承载作用致使裂隙区Ⅳ斜向离层裂隙发育。提出浅埋复合采空区覆岩斜向裂隙和地表裂缝井上、下协同治理技术,增加工作面进、出上覆采空区和末采阶段推进速度至14 m/d,辅以裂隙区Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ及边界地表回填风积沙、覆盖黄土。SF6示踪技术测试表明浅埋复合采空区地表漏风量小,覆岩采动裂隙治理效果良好,为遗煤自然发火防治提供重要理论参考依据。

关键词：浅埋复合采空区裂隙分区分形几何理论 “砌体梁”结构裂隙治理

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煤炭开采与岩层运动

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煤炭学报 2019年第4期44卷 973-984页

作者：钱鸣高许家林中国矿业大学(北京) 北京100083 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

采矿是从地层内获取煤炭资源的过程,是一次对矿区地层的扰动,必然引起岩层运动和地层内应力场与裂隙场的改变,从而影响矿压显现、地下水流失和地表沉陷等安全与环境问题。因此,采动岩层运动及其对安全与环境的影响规律是煤炭开采的基础... 详细信息

采矿是从地层内获取煤炭资源的过程,是一次对矿区地层的扰动,必然引起岩层运动和地层内应力场与裂隙场的改变,从而影响矿压显现、地下水流失和地表沉陷等安全与环境问题。因此,采动岩层运动及其对安全与环境的影响规律是煤炭开采的基础科学问题,对这些规律的认识将提高煤炭开采的科学性。由于采动岩层运动的复杂性,至今仍然有很多问题没有解决。介绍了采动覆岩运动的块体结构形式、岩层运动对工作面空间维护的影响、岩层运动对覆岩裂隙演化与地下水和地表沉陷等环境问题的影响、岩层运动对采动应力场影响等方面的研究进展与存在的主要问题,明确了岩层运动研究的重点和方向。结果表明:采动岩层运动是一种坚硬岩层破断前的应力集中和破断后形成块体的力学行为,坚硬岩层的破断和块体运动具有突变和不连续性,破断块体互相咬合可能形成"大变形"结构,块体咬合结构的S-R稳定性将对矿压显现、采动裂隙和地表沉陷等产生重要影响。岩层运动是一个"黑箱",目前仅仅在控制原理上得到解释,达到"灰箱"程度。因此,岩层控制在很多场合只能是"宏观"控制。"砌体梁"结构力学模型的建立明确了支护原理和支架工作阻力估算原则。一般情况下,按照4～8倍采高岩柱自重估算支架工作阻力可以满足工程需要,在大采高或薄直接顶、浅部开采、特殊压架条件等情况下支架工作阻力估算应采用上限,个别条件下单纯提高支架阻力仍无法彻底解决压架问题,还需配套实施相关工程措施加以防范。根据覆岩关键层破断块体结构的稳定性,将我国不同表土层条件下的地表沉陷划分为3种类型,提出应根据地表沉陷的不同类型进行预测、控制与选择复垦方法。关键层的赋存与破断特性对采动应力分布影响显著。目前,由于应力集中引起的事故比瓦斯事故更难以预防,为此,深部和构造应力集中区域只能开设试验矿井。

关键词：岩层运动 “砌体梁”结构关键层块体运动科学采矿

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综采工作面支架与围岩双周期动态作用机理研究

引用

煤炭学报 2017年第12期42卷 3072-3080页

作者：尹希文煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为揭示液压支架与围岩的动态作用机理,将工作面开采过程分为若干个顶板活动周期,将每一个顶板活动周期分为若干个采煤循环周期,在研究支架载荷变化特征的基础上,综合"砌体梁"理论、弹性基础梁理论以及牛顿第二定律,提出了支... 详细信息

为揭示液压支架与围岩的动态作用机理,将工作面开采过程分为若干个顶板活动周期,将每一个顶板活动周期分为若干个采煤循环周期,在研究支架载荷变化特征的基础上,综合"砌体梁"理论、弹性基础梁理论以及牛顿第二定律,提出了支架与围岩在双周期内的动态作用模型。在顶板活动周期内,研究认为"砌体梁"结构中的关键块A触矸是判断循环末阻力变化趋势的关键节点,关键块A触矸前循环末阻力逐渐增加,触矸后逐渐减小。在采煤循环周期内,研究认为"砌体梁"结构主要由煤壁、液压支架和采空区矸石组成的不同弹性模量支撑体共同承担,根据增阻特征的不同,将采煤循环内支架与围岩的作用过程分为给定变形和给定载荷两个阶段研究,提出了液压支架动态增阻函数,认为在给定变形阶段液压支架时间序列曲线符合对数函数,在给定载荷阶段符合指数函数。通过寺河矿及新元矿综采工作面实测数据分析,认为现场实测与理论分析结果一致。以上研究成果可为顶板灾害预测预报及顶板岩层控制实践提供参考。

关键词：支架工作阻力双周期动态作用支架增阻函数 “砌体梁”结构支架与围岩关系

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大倾角工作面上下端头采动顶板非对称失稳力学机理及实证研究

引用

采矿与安全工程学报 2024年

作者：张炜胡阳朱乐章曹林超赵圣勋王雷中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室中国矿业大学矿业工程学院淮北矿业股份有限公司安徽省亳州煤业有限公司袁店二井煤矿

大倾角工作面上下端头采动顶板非对称失稳破坏往往给工作面的安全生产带来严峻挑战。本文以袁店二井煤矿7276大倾角工作面为工程实例，通过UDEC数值模拟证实了大倾角工作面上下端头采动顶板“砌体梁”结构的存在，并基于采场“砌体梁”... 详细信息

大倾角工作面上下端头采动顶板非对称失稳破坏往往给工作面的安全生产带来严峻挑战。本文以袁店二井煤矿7276大倾角工作面为工程实例，通过UDEC数值模拟证实了大倾角工作面上下端头采动顶板“砌体梁”结构的存在，并基于采场“砌体梁”理论，构建了大倾角工作面上下端头顶板“砌体梁”结构力学模型，分析了“砌体梁”结构“滑落-回转”稳定性，推导了上下端头顶板结构抗滑落能力(Su、Sd)与抗回转能力(Ru、Rd)表达式，确定了不同失稳模式下支架所受载荷计算方法。在此基础上，判别了7276大倾角工作面“上端头顶板滑落失稳、下端头顶板回转失稳”模式，现场实测得出上端头支架工作阻力（平均38.9 MPa）沿工作面倾向呈均匀分布，下端头支架工作阻力（最大36.75 MPa）沿工作面倾向呈“抛物线”型增长，实测数据约是理论分析结果的0.82～0.95倍，验证了大倾角工作面上下端头顶板非对称失稳力学机理分析的合理性。研究成果可为大倾角工作面采动顶板控制提供理论指导。

关键词：大倾角工作面 “砌体梁”结构非对称失稳支架载荷分布现场实证

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近浅埋煤层双关键层工作面支架阻力确定

引用

新疆大学学报（自然科学版）（中英文） 2021年第6期38卷 715-721页

作者：李国栋曹启正宋帅帅新疆大学地质与矿业工程学院新疆乌鲁木齐830047 矿产资源生态环境保护性开采自治区教育厅普通本科高校重点实验室新疆乌鲁木齐830047 菏泽市应急管理局山东菏泽274300

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... 详细信息

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.

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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基于UDEC的大倾角工作面支架与围岩关系研究

引用

能源与环保 2018年第9期40卷 190-193页

作者：刘建锋西山煤电(集团)西铭矿山西太原030000

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... 详细信息

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。

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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