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松散层拱结构模型及其对覆岩运动的影响

采矿与安全工程学报 2019年第3期36卷 497-504,512页

作者：汪锋许家林陈绍杰任梦梓山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590 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

针对传统上采动覆岩承载结构研究时主要集中于基岩而将上覆松散层简化为均布载荷作用于基岩顶界面而忽略了松散层中承载结构的问题,结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,建立了松散层拱承载结构力学模型,揭示了松散层拱... 详细信息

针对传统上采动覆岩承载结构研究时主要集中于基岩而将上覆松散层简化为均布载荷作用于基岩顶界面而忽略了松散层中承载结构的问题,结合我国华东和华北矿区广泛分布的厚松散层地质条件,建立了松散层拱承载结构力学模型,揭示了松散层拱的形态方程、矢跨比方程和厚度方程,得到了能形成松散层拱的临界松散层厚度的理论表达式,进一步分析了松散层拱形态特征随侧压系数、松散层内摩擦角和内聚力等参数的变化特征。通过相似物理模拟实验揭示了松散层拱对采动覆岩运动的影响规律。研究结果得到了鲍店煤矿1312工作面厚松散层条件下开采时地表沉陷实测数据的验证。

关键词：岩层移动地表沉陷承载结构关键层松散层拱

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松散层拱结构及其在岩层控制中的应用研究

煤炭科学技术 2021年

作者：汪锋陈绍杰许家林马波刘尊欣田晓伟山东科技大学能源与矿业工程学院山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室汶上义桥煤矿有限责任公司

针对我国华东和华北部分矿区厚松散层下采煤诱发工作面压架突水和地表塌陷等问题，在系统总结采动覆岩承载结构理论相关学术进展的基础上，并基于前人的研究成果，提出了厚松散层的“松散层拱”结构模型，得到了松散层拱的形态特征、矢... 详细信息

针对我国华东和华北部分矿区厚松散层下采煤诱发工作面压架突水和地表塌陷等问题，在系统总结采动覆岩承载结构理论相关学术进展的基础上，并基于前人的研究成果，提出了厚松散层的“松散层拱”结构模型，得到了松散层拱的形态特征、矢跨比和厚度的计算公式，认为当松散层厚度满足一定条件时，松散层在运动变形过程中能够形成松散层拱。工作面回采过程中，松散层拱周期性失稳并逐渐向上部发展，控制着其上覆岩层移动和变形，同时将上覆地层载荷向采空区四周转移，减小了其下部岩层受力和采场矿压。松散层拱周期性运动会对采空覆岩应力场、裂隙场、位移场和工作面矿压的变化规律产生影响。进一步通过理论分析、数值模拟、物理模拟和现场实测研究揭示了松散层拱对载荷传递、岩层运动及地表沉陷、覆岩破断失稳的影响机理，并以山东某矿6304工作面为例研究了松散层拱在岩层控制中的应用，实现了厚松散层下工作面的安全开采。

关键词：岩层控制承载结构松散层拱载荷传递地表塌陷

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基于松散层拱结构理论的岩层控制研究

煤炭科学技术 2020年第9期48卷 130-138页

作者：汪锋陈绍杰许家林马波丁希阳刘尊欣山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 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 汶上义桥煤矿有限责任公司山东济宁272100

针对我国华东和华北部分矿区厚松散层下采煤诱发工作面压架、突水和地表塌陷等问题,在系统总结采动覆岩承载结构理论相关学术进展的基础上,基于前人研究成果,提出了厚松散层的松散层拱结构模型,综合理论分析、数值模拟、现场探测和工程... 详细信息

针对我国华东和华北部分矿区厚松散层下采煤诱发工作面压架、突水和地表塌陷等问题,在系统总结采动覆岩承载结构理论相关学术进展的基础上,基于前人研究成果,提出了厚松散层的松散层拱结构模型,综合理论分析、数值模拟、现场探测和工程应用等方法研究揭示了松散层拱对载荷传递、岩层运动及地表沉陷、覆岩破断失稳的影响机理。研究结果表明:松散层拱的形态为长轴位于工作面走向的椭圆,当松散层厚度大于松散层拱矢高和厚度之和时,松散层在运动变形过程中能够形成松散层拱。工作面回采过程中,松散层拱周期性失稳并逐渐向上部发展,控制着其上覆岩层移动和变形,同时将上覆地层载荷向采空区四周转移,受松散层拱承载作用影响,松散层下部岩层载荷分布可以划分为松散层拱内卸压区、松散层拱基增压区和松散层拱外原岩应力区,进一步获得了考虑松散层拱载荷传递效应的松散层载荷折减系数计算公式,修正了关键层判别时的松散层载荷折减系数的计算方法。松散层拱的破断和失稳将导致地表快速下沉,地表下沉速度会随松散层拱周期性破断失稳而呈现出跳跃性变化,当松散层中能形成松散层拱且关键块体能够保持稳定,厚松散层地质条件下开采时采空地层不会出现切落,地表不会出现塌陷,据此得到了厚松散层下开采地表不发生塌陷的工作面临界采宽和临界采高。松散层拱载荷传递作用下,基本顶的初次破断距增大、周期破断距增大,关键块不易发生滑落失稳和回转变形失稳,得到了适用于厚松散层条件下的工作面支架工作阻力的计算公式。研究成果在山东某矿6304工作面进行了工程应用,共计开采煤炭资源35万t,实现了厚松散层下工作面的安全开采。

关键词：岩层控制承载结构松散层拱载荷传递地表塌陷

厚松散层薄基岩工作面导水裂隙带高度预计方法

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山东煤炭科技 2021年第11期39卷 186-189页

作者：丁希阳刘尊欣田晓伟汶上义桥煤矿有限责任公司山东济宁272100

为了保障义桥煤矿6304工作面厚松散层下安全开采,在松散层拱理论基础上,揭示了采动覆岩裂隙场演化规律,提出了厚松散层下基于松散层拱结构的导水裂隙带高度预计方法。6304厚松散层工作面的裂隙带预计高度为33.82~40.05 m,探测高度为35.6... 详细信息

为了保障义桥煤矿6304工作面厚松散层下安全开采,在松散层拱理论基础上,揭示了采动覆岩裂隙场演化规律,提出了厚松散层下基于松散层拱结构的导水裂隙带高度预计方法。6304厚松散层工作面的裂隙带预计高度为33.82~40.05 m,探测高度为35.6~42.3 m,预计结果与探测结果基本一致。6304工作面共计开采煤炭资源35万t,实现了含水层下安全采煤。

关键词：厚松散层导水裂隙带松散层拱关键层