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花山矿大倾角大采高工作面矿压显现规律研究

花山矿大倾角大采高工作面矿压显现规律研究

作者：曲秋扬煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

本文以花山矿4238大倾角大采高综采工作面开采为工程背景,采用力学分析、相似模拟、数值计算和现场实测等综合研究方法,对大倾角大采高工作面的矿压显现规律进行了研究,主要得到以下结论：(1)通过分析上覆岩层结构,并利用关键层理论,确... 详细信息

本文以花山矿4238大倾角大采高综采工作面开采为工程背景,采用力学分析、相似模拟、数值计算和现场实测等综合研究方法,对大倾角大采高工作面的矿压显现规律进行了研究,主要得到以下结论：(1)通过分析上覆岩层结构,并利用关键层理论,确定花山矿C8岩层为主关键层,其破断步距为43.14m,该值和实测工作面中部初次来压步距45.8m接近,初步验证了大倾角大采高综采工作面矿压显现受关键层控制;利用相似模拟实验结果,通过力学推导,得到花山矿4238工作面倾向支架工作阻力的分布特征为Nmax=G+ξEL2bβ/2H;(2)通过实测得到了4238大倾角大采高工作面来压步距、来压强度、超前支承压力、煤壁片帮等矿压显现规律,分析了支架的适应性,并对相似模拟和数值分析的有关结论进行了验证;(3)通过三维数值计算,得到倾角一定,采高变化对煤壁水平位移的变化影响剧烈,两者呈非线性正相关;采高一定,倾角变化对顶板下沉量的影响明显,两者呈线性负相关;当倾角和采高同时增大时,倾角为顶板下沉的主要影响因素,采高为煤壁片帮的主要影响因素;(4)对不同采高(h)、倾角(α)和支护强度(q)条件下顶板下沉量进行分析,得到了不同倾角和采高条件下合理的支护强度,并提出了一般大倾角大采高工作面支护强度确定公式q=-0.57α+0.1h+0.8。

关键词：大倾角大采高矿压显现规律相似模拟数值计算

大倾角大采高工作面覆岩破坏与围岩应力分布规律研究

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中国煤炭 2016年第7期42卷 47-50页

作者：曲秋扬天地科技股份有限公司开采设计事业部北京市朝阳区100013

探讨了大倾角大采高工作面覆岩破坏与围岩应力的分布规律,研究结果表明采空区中上部易形成大动载,需要增大初撑力弱化顶板离层;直接顶的破断下滑严重,需要保证初撑力及合理拉移支架、推溜,避免支架滑移、倒架;超前支承压力影响范围在工... 详细信息

探讨了大倾角大采高工作面覆岩破坏与围岩应力的分布规律,研究结果表明采空区中上部易形成大动载,需要增大初撑力弱化顶板离层;直接顶的破断下滑严重,需要保证初撑力及合理拉移支架、推溜,避免支架滑移、倒架;超前支承压力影响范围在工作面推进过程中呈动态变化,支护重点由上端头向下端头转移。经过现场实测,证实同试验结果较为相符。

关键词：大倾角大采高工作面覆岩破坏围岩应力相似模拟数值模拟

大倾角大采高综采工作面支架工作阻力分布特征研究

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中国煤炭 2014年第3期40卷 45-48页

作者：曲秋扬毛德兵天地科技股份有限公司开采设计事业部北京市朝阳区100013

以攀煤集团花山煤矿4238工作面为工程背景,利用弹性力学薄板理论,分析了大倾角大采高工作面顶板沿走向和倾向的破断特征;通过模拟大倾角大采高工作面顶板垮落高度,考虑工作面对应段支架承受动、静载荷的不同,分析确定了工作面支架工作... 详细信息

以攀煤集团花山煤矿4238工作面为工程背景,利用弹性力学薄板理论,分析了大倾角大采高工作面顶板沿走向和倾向的破断特征;通过模拟大倾角大采高工作面顶板垮落高度,考虑工作面对应段支架承受动、静载荷的不同,分析确定了工作面支架工作阻力呈现中间大、两端小的明显分区特性。根据KJ21矿压监测系统对工作面支架进行实时监测,分析工作面支架阻力规律,基本符合理论分析的分布特征,验证了理论计算和数值模拟的可行性和正确性。

关键词：倾斜工作面大倾角大采高液压支架工作阻力分布特征

基于Rhino精准曲面建模的常村煤矿原岩地应力场反演方法

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矿业安全与环保 2021年第5期48卷 33-37,42页

作者：祝凌甫伊丙鼎曲秋扬胡滨中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

选取潞安矿区常村煤矿+470 m水平煤岩层为模拟研究对象,基于Rhino精准曲面建模软件构建三维地质曲面模型,通过有限差分数值模拟软件FLAC3D进行了常村煤矿原岩地应力场的计算和反演。研究结果表明:利用Rhino建模软件可以比较精确地对煤... 详细信息

选取潞安矿区常村煤矿+470 m水平煤岩层为模拟研究对象,基于Rhino精准曲面建模软件构建三维地质曲面模型,通过有限差分数值模拟软件FLAC3D进行了常村煤矿原岩地应力场的计算和反演。研究结果表明:利用Rhino建模软件可以比较精确地对煤矿区的地质模型进行构建,以曲面代替岩层更加真实地反映了煤矿井下地层的实际分布情况,褶曲等地质构造可以被真实体现,原岩地应力场的数值模拟反演结果更加准确可靠;大型地质构造区域原岩地应力场与其他区域有较大的差异,向斜轴部原岩地应力场集中程度最大,从断层中部到断层端部再到远离断层区域地应力场呈现"小—大—原"的分布规律。通过对比常村煤矿现场实测的17个地应力测点量值与地应力反演量值,两者均显示,常村煤矿+470 m水平煤岩层内部最大主应力稳定在12 MPa左右,最小主应力稳定在6 MPa左右,垂直主应力稳定在9 MPa左右,属于走滑型应力状态,地应力实测和地应力反演具有高度的一致性。

关键词：煤矿地质构造地应力反演 Rhino建模 FLAC^(3D)数值模拟

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注浆充填开采对地下水水质的影响研究

煤炭工程 2019年第12期51卷 154-159页

作者：曲秋扬樊振丽天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013

为了研究离层注浆充填开采对地下水水质的影响,分析了淮北矿区海孜矿Ⅱ102采区的充填开采现状,通过理论分析、数值模拟和现场实测等手段,在研究采动裂隙和离层带空间关系的基础上,进行浆液运移通道探测示踪试验,开展浆液运移规律模拟研... 详细信息

为了研究离层注浆充填开采对地下水水质的影响,分析了淮北矿区海孜矿Ⅱ102采区的充填开采现状,通过理论分析、数值模拟和现场实测等手段,在研究采动裂隙和离层带空间关系的基础上,进行浆液运移通道探测示踪试验,开展浆液运移规律模拟研究,并在注浆站附近区域和井下采集水样,进行水质检测。结果表明:垮落带高度为12.0~12.8m,导水裂缝带高度为46~52.24m;注浆有效支撑区域面积占整个采空区面积的70%,注浆体形成了有效支撑作用;示踪离子在巷道中出现,说明浆液与巷道具有一定的水力联系;随着时间的推移浆液发生迁移,迁移影响范围在注浆孔的1km之内;注浆浆液对第四系松散层饮用水无影响,但对煤层顶板局部的煤系地层砂岩裂隙水水质造成部分影响,随着矿井水的稀释,该部分影响可忽略不计。

关键词：注浆充填空间关系示踪试验运移规律水质检测

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空巷顶板结构特征及稳定性因素分析

煤矿开采 2017年第5期22卷 86-88页

作者：张亮曲秋扬解兴智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

综采工作面过空巷一直是影响安全高效回采的技术难题,通过构建过空巷时顶板结构力学模型,分析了基本顶断裂位置、周期来压步距、基本顶厚度及空巷宽度对空巷基本顶稳定性的影响。研究结果表明:当基本顶断裂线位于空巷上方时是最不安全... 详细信息

综采工作面过空巷一直是影响安全高效回采的技术难题,通过构建过空巷时顶板结构力学模型,分析了基本顶断裂位置、周期来压步距、基本顶厚度及空巷宽度对空巷基本顶稳定性的影响。研究结果表明:当基本顶断裂线位于空巷上方时是最不安全的情况,并推出此种情况下安全过空巷时支架所需提供的工作阻力;空巷宽度与顶板稳定性成反比,周期来压步距与顶板稳定成正比,基本顶厚度对顶板稳定性的影响较小。

关键词：过空巷顶板破断特征稳定性因素

浅埋深近距离煤层工作面出煤柱压架机理及防治措施

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中国煤炭 2015年第7期41卷 62-65,119页

作者：祝凌甫郭守泉曲秋扬天地科技股份有限公司开采设计事业部北京市朝阳区100013

针对凯达煤矿6-2305工作面出煤柱时的液压支架压架问题,对压架内在机理和原因进行了研究。结果表明煤柱下开采时,第一关键层岩块滞后第二关键层岩块垮落;出煤柱时,由于挤推力的消失,关键层A2和A3岩块的同时垮落,造成压架事故的发生;液... 详细信息

针对凯达煤矿6-2305工作面出煤柱时的液压支架压架问题,对压架内在机理和原因进行了研究。结果表明煤柱下开采时,第一关键层岩块滞后第二关键层岩块垮落;出煤柱时,由于挤推力的消失,关键层A2和A3岩块的同时垮落,造成压架事故的发生;液压支架工作阻力富裕系数小,单一大流量安全阀可靠性低。提出了合理的预防措施。

关键词：近距离煤层浅埋煤层工作面开采液压支架压架关键块体矿压显现

浅埋深超大采高工作面反复切顶分析与防治措施研究

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中国矿业 2022年第8期31卷 118-124页

作者：曲秋扬中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地(榆林)开采工程技术有限公司陕西榆林719000

为解决郝家梁煤矿浅埋薄基岩厚松散层条件下7 m超大采高综采工作面来压强度不稳定、切顶步距不一致、反复切顶等难题,采用现场实测及理论分析方法,对超大采高工作面反复切顶特征、切顶原因及防治策略进行研究。研究认为,切顶范围大、强... 详细信息

为解决郝家梁煤矿浅埋薄基岩厚松散层条件下7 m超大采高综采工作面来压强度不稳定、切顶步距不一致、反复切顶等难题,采用现场实测及理论分析方法,对超大采高工作面反复切顶特征、切顶原因及防治策略进行研究。研究认为,切顶范围大、强度大、下沉速度快是其基本特征;工作面切顶具有见方效应;切顶具有超前性与整体性,地表台阶下沉迹线与架前切顶线接近;支架支护强度富裕系数小和薄基岩厚松散层条件是造成架前切顶的重要因素。从主动改变顶板垮落形式、“整体切顶”变为“分次局部破断”“大破断步距”变为“小破断步距”、提升支架支护能力、切顶压架监测预警、加强顶板日常管理等角度提出了切顶防治策略,并进行了现场试验验证。研究结果表明,采取相应的防治措施后,工作面切顶频次显著降低,矿压显现强度变小,未发生压架事故。

关键词：浅埋煤层超大采高见方效应切顶事故防治措施

超大采高工作面顶板基岩含水层富水性探测与处理技术

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中国煤炭 2018年第12期44卷 25-29页

作者：曲秋扬张亮天地科技股份有限公司开采设计事业部北京市朝阳区100013

为了解决郝家梁煤矿顶板及周边烧变岩含水层对7m超大采高工作面安全开采的影响问题,根据基岩含水层的赋存条件,提出"地面物探+井下钻探"的联合探放水方案。地面瞬变电磁物探在工作面范围圈出两处富水异常区,一处为两巷基岩风化带富水区... 详细信息

为了解决郝家梁煤矿顶板及周边烧变岩含水层对7m超大采高工作面安全开采的影响问题,根据基岩含水层的赋存条件,提出"地面物探+井下钻探"的联合探放水方案。地面瞬变电磁物探在工作面范围圈出两处富水异常区,一处为两巷基岩风化带富水区,另一处为初采期工作面顶板基岩含水层与烧变岩含水层导通区。基于物探结果布置了井下钻孔,基岩风化带富水区存在两个涌水量较大的钻孔,初采期存在一个涌水量较大的钻孔,富水区的实际位置符合物探结果,验证了瞬变电磁探测成果的准确性,为首采工作面的安全开采奠定了基础。

关键词：超大采高工作面瞬变电磁法基岩含水层烧变岩含水层探放水