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沿空留巷充填墙体与顶板运动的协调性研究

煤矿安全 2015年第5期46卷 74-77页

作者：马睿张农赵国林兰一天韩昌良中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116 沈阳煤业集团山西晋辽矿业有限公司山西古县042400

为解决沿空留巷充填墙体强度与顶板载荷之间的协调性问题,从采空区顶板结构与来压特点出发,分别阐述了沿空留巷直接顶与老顶的破断特征,认为老顶周期性"半OX"破断后在采场侧向形成的岩块及其结构平衡过程,是影响沿空留巷围岩稳定的关键... 详细信息

为解决沿空留巷充填墙体强度与顶板载荷之间的协调性问题,从采空区顶板结构与来压特点出发,分别阐述了沿空留巷直接顶与老顶的破断特征,认为老顶周期性"半OX"破断后在采场侧向形成的岩块及其结构平衡过程,是影响沿空留巷围岩稳定的关键。据此建立了沿空留巷围岩结构模型,得到了顶板运动初期和末期的墙体载荷。根据不同赋存条件下顶板的运动特征,将顶板运动中期的墙体载荷增长方式分为先快后缓型、均匀发展型和先缓后快型3种,顶板运动的任一时期墙体强度都应大于该时期顶板施加的载荷,从而保证墙体强度与顶板运动相协调。最后结合1个工程案例给出了验证。

关键词：顶板载荷围岩稳定采空区顶板运动特征墙体载荷

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固体充填开采支架与围岩关系研究

煤炭学报 2010年第11期35卷 1821-1826页

作者：王家臣杨胜利中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明:充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本... 详细信息

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明:充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本顶以缓慢下沉形式发生弯曲变形,上覆岩层移动范围明显减小。支架高工作阻力可以控制顶板的下沉量,保证良好的充填效果,进而减小覆岩破坏高度,控制地表变形。

关键词：充填开采岩层移动支架与围岩关系缓慢下沉顶板载荷

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巷道超前支架设计与力学特性研究

工矿自动化 2019年第3期45卷 35-40页

作者：杨新顺杨志强重庆化工职业学院机械与自动化工程学院重庆401220 中煤平朔集团有限公司井工一矿山西朔州038500

针对目前主要采用估计顶板载荷或采用薄板理论模型对超前支架的力学特性进行研究存在计算载荷与真实载荷相差甚远的问题,设计了一种新型巷道超前支架,并根据巷道开挖的空间效应对超前支架的力学特性进行了研究。基于空间效应研究了超前... 详细信息

针对目前主要采用估计顶板载荷或采用薄板理论模型对超前支架的力学特性进行研究存在计算载荷与真实载荷相差甚远的问题,设计了一种新型巷道超前支架,并根据巷道开挖的空间效应对超前支架的力学特性进行了研究。基于空间效应研究了超前支架与巷道围岩耦合作用机理,构建了超前支架与围岩耦合力学模型。研究结果表明,沿着巷道掘进方向,巷道超前支架承受的顶板载荷逐渐降低,越靠近工作面顶板载荷越大,超前支架的前端强度要高于后端;超前支架支护时机对于巷道顶板的稳定性很重要,超前支架布置得越靠近工作面顶板,巷道顶板变形越小,而超前支架承受顶板的载荷越大,需要的强度越高。

关键词：巷道超前支架巷道支护支护位置支护时机顶板载荷顶板变形围岩耦合力学模型

下向分层全尾砂膏体充填采场结构参数及进路布置优化

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下向分层全尾砂膏体充填采场结构参数及进路布置优化

作者：王万银江西理工大学

学位级别：硕士

充填采矿法具有广泛应用前景,尤其是矿山进入深部开采后,其应用范围将得到更大提升。下向分层充填采矿是充填采矿中重要方法之一,全尾砂膏体充填也是目前主要充填工艺趋势。全尾砂膏体充填体顶板作为进路采场的重要承载单元,其稳定性对... 详细信息

充填采矿法具有广泛应用前景,尤其是矿山进入深部开采后,其应用范围将得到更大提升。下向分层充填采矿是充填采矿中重要方法之一,全尾砂膏体充填也是目前主要充填工艺趋势。全尾砂膏体充填体顶板作为进路采场的重要承载单元,其稳定性对保障矿山的安全高效生产具有重要意义。下向胶结充填采场结构参数及回采进路布置是影响充填体顶板稳定性的关键因素,有鉴于此,本文以江西某铜矿山为背景,综合采用室内试验、理论分析、数值模拟及现场监测相结合,从全尾砂膏体充填体自身强度、回采进路顶板载荷、分层回采进路布置方案等角度,对充填体顶板稳定性进行分析。主要研究内容及成果如下:（1）矿山常采用灰砂比为1:4和1:8全尾砂膏体进行充填,对两种配比在养护龄期为28d的膏体充填体力学参数进行测试。研究结果表明,灰砂比1:4的膏体充填体单轴抗压强度为5.03MPa,单轴抗拉强度为0.64MPa,弹性模量为0.65GPa,泊松比为0.2,内聚力为1.15MPa,内摩擦角为45°;灰砂比为1:8的膏体充填体单轴抗压强度为1.85MPa,单轴抗拉强度为0.19MPa,弹性模量为0.14GPa,泊松比为0.28,内聚力为0.4MPa,内摩擦角为41°,为下一步研究提供基础。（2）采用全土柱理论、普氏理论、组合岩梁理论、太沙基理论、古典杨森理论、谢家烋理论、比鲍尔曼理论七种载荷计算方案计算了回采进路顶板载荷与上覆充填分层数的关系,计算结果分析表明:采用古典杨森理论计算回采进路顶板载荷值较为合理。由此建立了顶板载荷与上覆充填分层的理论关系,进而提出了不随上覆充填分层数增加而变化的顶板载荷值为极限载荷。（3）下向水平分层膏体充填采矿中,通常采用高灰砂比的膏体充填体作为承载层。目前,承载层一般采用简化的梁、板模型计算其厚度,计算结果与工程实际存在较大差异。建立了回采进路断面尺寸为5m×4m的计算模型,构建了顶板位移尖点突变模型。结果表明:承载层厚度小于1.2m时,进路顶板两侧拐角处形成连续塑性区;承载层厚度为1.0～1.2m时,位移突变特征值由正值向负值发生跃变。由此得到回采进路断面尺寸为5m×4m时,充填体顶板承载层极限厚度为1.2m。（4）下向分层充填采矿法不同进路之间将形成充填弱面,该弱面的力学强度显著降低,为此,采用数值模拟方法研究了充填弱面分布、方位角与充填体顶板稳定性的关系。结果表明,上、下分层回采进路垂直布置时,充填体顶板的稳定性最高。（5）考虑矿山工程实际的安全性,最终推荐当矿山回采进路断面尺寸为5m×4m时,承载层厚度为1.5m,上、下分层回采进路垂直布置。现场监测结果表明,膏体充填体顶板揭露过程中力学状态变化小,能有效发挥承载作用,保障了矿山采场生产作业安全。进一步验证理论研究的合理性,为下向水平分层膏体充填采矿法生产设计提供依据。

关键词：下向分层充填采矿法全尾砂膏体充填顶板载荷结构参数进路布置

垂直导柱式固体充填液压支架结构与液压控制系统研究

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垂直导柱式固体充填液压支架结构与液压控制系统研究

作者：张恩显河北工程大学

学位级别：硕士

充填开采技术是一种主动保护生态环境的绿色开采技术,在中厚煤层中应用较广,经验较丰富。但在占煤炭储量20%的薄煤层中,受到狭小采高空间等特殊条件制约,薄煤层充填开采效益差、发展进度缓慢。本文基于充填液压支架在薄煤层中应用时遇... 详细信息

充填开采技术是一种主动保护生态环境的绿色开采技术,在中厚煤层中应用较广,经验较丰富。但在占煤炭储量20%的薄煤层中,受到狭小采高空间等特殊条件制约,薄煤层充填开采效益差、发展进度缓慢。本文基于充填液压支架在薄煤层中应用时遇到的视距受限、充填效果低等问题,从固体充填液压支架结构上寻找突破口。在充填液压支架结构特征与基本工作原理的基础上,通过文献研究、理论设计、模拟法等研究方法,设计了一种适用于薄煤层高效充填开采的新型垂直导柱式固体充填液压支架,增加了充填开采液压支架的视距空间,提高薄煤层充填开采效果与效率。主要研究成果如下:(1)在支架设计文献资料基础上,根据薄煤层固体充填液压支架工作需求,提出了一种垂直导柱式平衡系统,用以适应薄煤层固体充填液压支架可视空间不足的问题;(2)研究了“顶板与煤壁—支架—充填体”力学模型与数值模拟联合求解顶板载荷的过程,确定了液压支架支护强度;(3)根据垂直导柱式固体充填液压支架受力特征分别分析了顶梁、平衡千斤顶、垂直导柱、推实装置、底座等力学模型,确定了支架主体结构的基本参数;(4)针对支架结构强度校核要求,利用支架内加载校核方法从四种基本工况校核方案入手,对支架结构进行强度校核,保证四种工况下支架的最大应力均在材料的屈服强度之内,同时得到支架最大应力与形变的发生位置,为进一步的结构强度优化提供了有利参考;(5)分析了工作面倾角与支架失稳的关系,采用SW软件重心测量功能,从支架的横纵两个方向分别对自由、初承、工作三个状态进行了详细的力学计算,建立了支架倾角与摩擦因素、立柱支承力的数学模型,分析结果表明:该支架适用于工作面倾角小于16°煤层条件,满足使用要求,同时满足带压移架条件;(6)考虑到支架采用液压系统控制,利用AMESim搭建支架液压系统仿真模型。基于支架控制系统设计要求,分析了不同泵流量的内泄露对立柱性能的影响,检验了支架抗冲击特性,估算了液压控制系统的压力损失,结果表明:支架各项数据均在允许范围内,为该支架液压系统进一步优化与改进提供了重要参照。

关键词：固体充填液压支架顶板载荷力学模型仿真模拟支架稳定性压力损失 AMESim

平定窑煤矿新掘巷道与老巷交汇类型及控制技术研究

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建井技术 2023年第5期44卷 60-67页

作者：孙利辉王宗泽纪权财侯玮范宇龙亚鑫姜志新河北工程大学矿业与测绘工程学院河北邯郸056038 河北省煤炭资源综合开发与利用协同创新中心河北邯郸056038

为解决巷道掘进过程中揭露未知老巷存在的顶板控制难题,以平定窑煤矿为工程背景,总结归纳出新老巷道交汇的8种形式,对比分析了不同交汇形式巷道顶板变形破坏规律,基于数值模拟计算分析,提出了巷道交汇处围岩控制技术。结果表明:交汇区... 详细信息

为解决巷道掘进过程中揭露未知老巷存在的顶板控制难题,以平定窑煤矿为工程背景,总结归纳出新老巷道交汇的8种形式,对比分析了不同交汇形式巷道顶板变形破坏规律,基于数值模拟计算分析,提出了巷道交汇处围岩控制技术。结果表明:交汇区域悬顶面积越大、形状越不规则,顶板塑性区范围越大,顶底板移近量也越大,应力分布越复杂;顶板围岩松动压力值在0.22~0.36MPa之间,其中新老巷道平行交汇时顶板围岩松动压力值最大;提出以锚网索主动控制为主、巷内木垛支护为辅及料石墙隔离老巷废弃空间的巷道控制技术,较好地保障了交汇处巷道的稳定。

关键词：新掘巷道老巷交汇类型顶板载荷顶板支护

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立柱中缸熔覆工艺研究探讨