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一侧采空(煤柱)弹性基础边界基本顶薄板初次破断

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煤炭学报 2017年第10期42卷 2528-2536页

作者：陈冬冬何富连谢生荣郜明明宋海政中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

建立长壁工作面,一侧采空(煤柱)、三边弹性基础边界基本顶薄板结构力学模型,运用有限差分法计算并研究了基本顶主弯矩分布特征及破断规律。得到:基本顶的起始破断位置为长边偏煤柱侧深入煤壁上表面(基本顶的弹性模量E、厚度h较小,弹性... 详细信息

建立长壁工作面,一侧采空(煤柱)、三边弹性基础边界基本顶薄板结构力学模型,运用有限差分法计算并研究了基本顶主弯矩分布特征及破断规律。得到:基本顶的起始破断位置为长边偏煤柱侧深入煤壁上表面(基本顶的弹性模量E、厚度h较小,弹性基础系数k较大时)或中部偏煤柱侧下表面(E,h较大,k较小时);煤柱的宽度Lm及支撑系数k_m变化时基本顶长边区,实体煤侧短边区以及中部区的主弯矩极值几乎不改变,但是煤柱区基本顶主弯矩极值变化显著、即显著影响煤柱侧基本顶的破断形式及基本顶整体的破断形态;由于考虑煤柱支撑的作用,当h,E较小,L_m,k_m较大时,基本顶深入煤柱区的上表面会发生破断,此种条件下基本顶的破断顺序为:长边深入煤壁上表面→中部下表面或实体煤侧短边深入煤壁上表面→煤柱区上表面,最终破断形态为非对称"O-X"型;h,E较大,L_m,k_m较小时煤柱区基本顶的上表面不破断,此种条件下基本顶的破断顺序为:中部下表面→长边深入煤壁上表面→实体煤侧短边深入煤壁上表面,最终破断形态为"U-X"型。

关键词：一侧采空煤柱弹性基础基本顶薄板初次破断

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复杂地质条件下综采面安全高效开采关键技术

采矿与安全工程学报 2013年第2期30卷 218-222,242页

作者：何富连杨绿刚谢生荣张守宝肖殿才田春阳中国矿业大学资源与安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

某矿高瓦斯近距离煤层群、松软低透以及软弱围岩等复杂地质赋存条件导致矿井在煤炭资源开采过程中出现了瓦斯超限、采场端面冒顶事故和巷道垮冒等一系列的难题。应用理论分析与现场实践,提出并研究了综采面瓦斯治理新技术、采场支架—... 详细信息

某矿高瓦斯近距离煤层群、松软低透以及软弱围岩等复杂地质赋存条件导致矿井在煤炭资源开采过程中出现了瓦斯超限、采场端面冒顶事故和巷道垮冒等一系列的难题。应用理论分析与现场实践,提出并研究了综采面瓦斯治理新技术、采场支架—围岩控制技术与采动煤巷围岩主动支护技术,确定了关键技术参数,并进行了现场工业性试验。实践表明,实施上述关键技术后,解决制约矿井发展的关键科技难题,实现了矿井安全高效开采,同时为类似复杂地质条件的推广应用提供了技术支撑。

关键词：瓦斯抽控故障诊断采动影响桁架锚索

弹性基础边界基本顶板结构周期破断与全区域反弹时空关系

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岩石力学与工程学报 2019年第6期38卷 1172-1187页

作者：陈冬冬何富连谢生荣曾俊超中国矿业大学(北京)能源与矿业学院

为了提出预警基本顶大面积周期来压灾害的方法,采用理论计算、相似模拟与工程实践相结合的方法研究基本顶板结构周期破断与全区域反弹压缩场的时空关系并得到如下结论:(1)基本顶板结构深入煤体周期破断时,断裂线外围依次产生"Ⅰ级半椭... 详细信息

为了提出预警基本顶大面积周期来压灾害的方法,采用理论计算、相似模拟与工程实践相结合的方法研究基本顶板结构周期破断与全区域反弹压缩场的时空关系并得到如下结论:(1)基本顶板结构深入煤体周期破断时,断裂线外围依次产生"Ⅰ级半椭圆反弹区"→"C形压缩区"→"Ⅱ级C形反弹区"→"C形压缩区"。(2)断裂线前侧的Ⅰ级反弹区中部反弹量最大,断裂线端部为压缩区;Ⅱ级反弹区内外边界线的间距基本相等,且反弹量先增大后减小。(3)一次破断形成的反弹压缩区形态与分次破断形成的不同。(4)基本顶的破断程度越大反弹量越大,但基本不改变反弹压缩区的分布形态。Ⅱ级反弹区"包围"整个"悬顶区",所以在邻侧巷道及两巷区可监测基本顶深入煤体周期断裂产生的反弹压缩信息。采用特制高精度位移传感器相似模拟试验和工程实践验证了结论的正确性。形成了预警基本顶大面积周期来压灾害的"1同时、2滞后、2区域、2指标及2控制"的方法体系。

关键词：采矿工程基本顶弹性基础反弹压缩周期破断弹性薄板

综采工作面的瓦斯涌出规律及瓦斯涌出量的预测

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综采工作面的瓦斯涌出规律及瓦斯涌出量的预测

作者：谢生荣太原理工大学

学位级别：硕士

瓦斯是危害矿井安全生产的重要因素之一。瓦斯灾害是煤矿中最严重的灾害之一。采场范围内涌出瓦斯的地点称为瓦斯源,瓦斯涌出源的多少,各源涌出瓦斯量的大小直接影响着采场的瓦斯涌出量。瓦斯灾害治理的好坏已成为矿井特别是高瓦斯矿井... 详细信息

瓦斯是危害矿井安全生产的重要因素之一。瓦斯灾害是煤矿中最严重的灾害之一。采场范围内涌出瓦斯的地点称为瓦斯源,瓦斯涌出源的多少,各源涌出瓦斯量的大小直接影响着采场的瓦斯涌出量。瓦斯灾害治理的好坏已成为矿井特别是高瓦斯矿井兴衰存亡的关键因素之一。本文较系统的论述了煤层瓦斯的赋存状态与煤对瓦斯的吸附作用以及煤层瓦斯运移的基本规律。通过对综采工作面的采煤特点分析,确定了综采工作面瓦斯涌出的四个来源:煤壁(围岩)瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、采空区(残煤)瓦斯涌出及上下邻近层(未采分层)瓦斯涌出。本文通过资料的收集、整理和分析,总结了综采工

关键词：综采工作面涌出规律涌出量预测

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特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

煤炭学报 2017年第4期42卷 825-832页

作者：郭金刚王伟光岳帅帅何富连郜明明谢生荣中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 大同煤矿集团有限责任公司山西大同037003 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室北京100083

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支... 详细信息

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。

关键词：特厚煤层综放沿空掘巷多锚索-钢带桁架梯级束锚索刚柔协同控制

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深井沿空留巷非对称破坏机制与控制技术研究

采矿与安全工程学报 2017年第4期34卷 739-747页

作者：武精科阚甲广谢生荣谢福星赵勇强中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

针对深井沿空留巷围岩非对称变形与控制难题,综合现场调研、理论分析、数值模拟及实测方法,探析围岩矿压显现几何形态、严重程度及动态演化过程,阐明深井沿空留巷围岩不对称变形破坏机制,并提出围岩结构分级分区耦合支护关键技术。结果... 详细信息

针对深井沿空留巷围岩非对称变形与控制难题,综合现场调研、理论分析、数值模拟及实测方法,探析围岩矿压显现几何形态、严重程度及动态演化过程,阐明深井沿空留巷围岩不对称变形破坏机制,并提出围岩结构分级分区耦合支护关键技术。结果表明:1)围岩剪切塑性破坏区和拉伸塑性破坏区主要分布于采空区边缘直接顶、实体煤帮和底板中,分布范围大且不均匀;2)关键部位(充填区域顶板)碎裂引发围岩各区域支护体被逐个击溃,依次是充填体偏心受载压裂、巷内顶板倾斜下沉、片帮外鼓和严重底鼓;3)煤岩层成岩性差且分布不均衡、不对称围岩结构的非耦合支护及其在强采动高应力状态下碎裂扩容、长期蠕变是围岩非对称变形的主因;4)将留巷围岩划分为4级9个支护分区,并具体分析各分区支护体力学效应及其保持围岩稳定性方面的作用,研究成果应用于深部沿空留巷并取得良好效果。

关键词：深井沿空留巷非对称变形耦合支护

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高瓦斯煤层群综采面瓦斯运移与控制

2013年

作者：谢生荣赵耀江

本书采用现场调研、理论计算分析、数值模拟分析、相似模拟试验、现场试验与实测等多种方法对高瓦斯煤层群综采面瓦斯的运移规律及远距抽采技术进行了深入研究，内容主要包括：基于瓦斯涌出初速度法的综采面瓦斯涌出量预测模型的建立、... 详细信息

ISBN: (纸本)7502462055

本书采用现场调研、理论计算分析、数值模拟分析、相似模拟试验、现场试验与实测等多种方法对高瓦斯煤层群综采面瓦斯的运移规律及远距抽采技术进行了深入研究，内容主要包括：基于瓦斯涌出初速度法的综采面瓦斯涌出量预测模型的建立、采空区顶板覆岩采动裂隙分布UDEC数值模拟确定、采空区三维瓦斯浓度场CFD模拟与分析、可变通风系统的采空区流场模拟模型建立与通风系统优选以及大直径长钻孔群抽采机理与控制等。

关键词：瓦斯煤层采空区瓦斯治理

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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深井嵌套式变截面巷道交岔点稳定性控制研究

矿业科学学报 2022年第6期7卷 720-729页

作者：武毅艺谢生荣张玉中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 北京市应急管理事务中心北京101101

深部矿井中,保持具有长服务年限的开拓巷道围岩稳定性十分重要,而井底车场中常存在两交岔点近距离连接使用的情形,在深部软岩环境下易出现大变形、支护失效等问题。以某煤矿嵌套式变截面巷道交岔点组围岩控制为工程背景,通过现场调研、... 详细信息

深部矿井中,保持具有长服务年限的开拓巷道围岩稳定性十分重要,而井底车场中常存在两交岔点近距离连接使用的情形,在深部软岩环境下易出现大变形、支护失效等问题。以某煤矿嵌套式变截面巷道交岔点组围岩控制为工程背景,通过现场调研、地质勘查明晰了其具有3.9 m近距离嵌套式连接结构、变截面和大断面的属性及大范围穿层的特性,分析了在深部流变围岩下原支护方案失效的原因。为此进行精细化数值建模分析,得到主巷在三角岩柱侧的应力沿轴向存在“降低—叠加—恢复”的应力分区,两巷交叉角度越小,区域在轴向的距离越长,支承压力峰值及范围越大;变截面段随着截面的逐渐增大,围岩应力集中范围在横向与竖向均增大;塑性区在连接段发生多重叠加,宽度增加两倍以上,同时存在明显的穿层不连续状况,其范围在变截面巷道段及连接段急剧扩大。由此提出以中空注浆锚索为主的分段锚注强化控制方案,并经现场窥视与监测,加强支护有效保障了深井交岔点组围岩的稳定。

关键词：嵌套式变截面巷道交岔点穿层巷道精细化建模锚注支护

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两柱掩护式液压支架空间承载特性研究

四川大学学报（工程科学版） 2017年第3期49卷 85-95页

作者：侯运炳何尚森谢生荣周殿奇周玉王果中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 紫金矿业集团股份有限公司福建龙岩364200

针对两柱掩护式支架基于平面力系的承载区适应性单一,难以反映顶梁纵向对称面以外区域承载特性的问题,提出采用"承载体"分析支架的承载特性。运用空间力学解析法,以顶梁为研究对象推导"承载体"外表曲面解析式并分析承载面重叠时的选取原... 详细信息

针对两柱掩护式支架基于平面力系的承载区适应性单一,难以反映顶梁纵向对称面以外区域承载特性的问题,提出采用"承载体"分析支架的承载特性。运用空间力学解析法,以顶梁为研究对象推导"承载体"外表曲面解析式并分析承载面重叠时的选取原则;对"承载体"进行纵向和横向切面,得到支架纵、横两向承载特性;分析承载体的体积与支架参数之间的关系,并与已有的计算结果进行对比。结果表明:承载面的选取应遵循各液压构件承载力最小值的原则,并要满足立柱承载力在顶梁承载范围内为正值;"承载体"随支架高度而变化,并与支架高度存在一一对应关系;纵向承载区的2个极值点及面积都在支架纵向对称面处取得最大值并向两侧立柱双向衰减,横向承载区按照分布特征可分为3种类型;增大立柱上铰点到顶梁末端距离、立柱间距、平衡千斤顶的工作阻力及与水平夹角均能增大承载体的体积;"承载体"纵向对称面处的承载区分布特征以及支架参数对承载能力的影响都与已有计算结果吻合,因此"承载体"能够反映支架顶梁任意区域的承载特性,"承载体"的体积可以作为支架参数优化的标准。

关键词：两柱掩护式液压支架空间承载特性承载体纵、横两向承载区量化分析