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褶皱构造区大采高工作面矿压显现三维相似模拟

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黑龙江科技大学学报 2023年第6期33卷 861-868页

作者：田臣杨增福李金刚国家能源集团煤炭与运输产业管理部北京100000 黑龙江科技大学安全工程学院哈尔滨150022 国能神东煤炭技术研究院陕西神木719000 国能神东煤炭补连塔煤矿内蒙古鄂尔多斯017000

为了探究褶皱构造区大采高工作面采动过程中覆岩破断及矿压显现规律,以补连塔煤矿12514综采工作面为背景,三维相似模拟为基础,设计了裂隙-应力-位移监测一体的三维相似模拟试验台,分析褶皱构造区的沉降系数,利用三维钻孔电视成像仪观测... 详细信息

为了探究褶皱构造区大采高工作面采动过程中覆岩破断及矿压显现规律,以补连塔煤矿12514综采工作面为背景,三维相似模拟为基础,设计了裂隙-应力-位移监测一体的三维相似模拟试验台,分析褶皱构造区的沉降系数,利用三维钻孔电视成像仪观测其内部裂隙发育情况,并分析褶皱区应力分布情况。研究结果表明:非褶皱构造区支承压力峰值较俯采过褶皱、仰采过褶皱构造分别降低了10.21%、23.6%;当工作面仰采过褶皱时,顶板承受的压力比俯采过褶皱时更大,因此顶板的裂隙也更加明显,同时两侧帮板和顶、底板的破坏情况也更加严重;垂直应力相同时即使扰动很小,也有可能导致顶板发生破裂或断裂。

关键词：三维相似模拟褶皱构造沉降系数矿压显现

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浅埋近距离煤层群开采三维相似模拟试验

内蒙古煤炭经济 2016年第10期 92-92,95页

作者：王鹏李国栋梁俊林徐波重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学资源及环境科学学院重庆400044

为研究近距离煤层群开采过程覆岩的运移规律,采用新型三维相似材料模拟系统,实现在模型内部上下煤层开采。试验以神东矿区补连塔煤矿某工作面开采为原型,进行三维相似模拟开采研究,得出近距离煤层群开采上覆岩层运移特征和矿压显现规律。

关键词：近距离煤层三维相似模拟覆岩矿压显现

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综采工作面三维相似模拟实验装置研制与应用

煤炭技术 2018年第3期37卷 4-6页

作者：伍永平武永强解盘石吕文玉教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室西安710054 西安科技大学能源学院西安710054

为做到更高相似的三维物理模拟实验,通过对以往结构模型底板的研究改进,提出了条带式组合活动底板与半密闭空间开采模拟技术相结合的实验方法,并将其应用于实际。实践表明:该方法成功实现了三维模型工作面模拟支架的全过程自动移架、模... 详细信息

为做到更高相似的三维物理模拟实验,通过对以往结构模型底板的研究改进,提出了条带式组合活动底板与半密闭空间开采模拟技术相结合的实验方法,并将其应用于实际。实践表明:该方法成功实现了三维模型工作面模拟支架的全过程自动移架、模拟支架管线的有效管理以及覆岩垮落形态的全过程保存等技术创新,极大提高了实验仿真性和准确性,对完善地下煤层开采理论研究、改善实验条件具有一定意义,为该类实验的顺利进行提供了技术参考。

关键词：三维相似模拟条带式活动式底板半密闭空间开采

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多夹矸近水平煤层综放开采顶煤三维放出规律

煤炭学报 2015年第5期40卷 979-987页

作者：王家臣张锦旺杨胜利宋正阳中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

基于散体介质流理论的学术思想,采用三维散体相似模拟试验和数值模拟分析相结合的方法,对多夹矸近水平煤层综放开采煤矸放出体空间形态及顶煤采出率的三维分布特征进行了研究探讨。研究表明,多夹矸近水平综放工作面放煤量从上端头到下... 详细信息

基于散体介质流理论的学术思想,采用三维散体相似模拟试验和数值模拟分析相结合的方法,对多夹矸近水平煤层综放开采煤矸放出体空间形态及顶煤采出率的三维分布特征进行了研究探讨。研究表明,多夹矸近水平综放工作面放煤量从上端头到下端头逐渐增加,含矸率相应降低,工作面下端头的放煤效率较高;顶煤采出率沿煤层走向分区呈动态演化过程,且沿煤层倾向具有周期性分布的特点;煤矸放出体体积随放煤高度增大呈幂函数关系增大;顶煤采出率和含矸率随放煤时间呈阶段性变化特征;采用间隔放煤有利于提高多夹矸煤层的顶煤采出率。

关键词：综放开采多夹矸三维相似模拟顶煤采出率煤矸放出体

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综放工作面围岩应力分布的实验研究

岩石力学与工程学报 2002年第A2期21卷 2356-2359页

作者：吴健陆明心张勇郝海金阎保金秦风华中国矿业大学(北京校区)放顶煤中心北京100083

在成庄矿综放开采三维相似模拟实验观测数据的基础上,对采场围岩应力分布进行的分析研究表明,在工作面前方,煤体和上覆岩层受到支承压力作用影响而产生的应力增加是同步的,应力明显增加的趋势也相似,工作面上方21m顶板测点在工作面前方1... 详细信息

在成庄矿综放开采三维相似模拟实验观测数据的基础上,对采场围岩应力分布进行的分析研究表明,在工作面前方,煤体和上覆岩层受到支承压力作用影响而产生的应力增加是同步的,应力明显增加的趋势也相似,工作面上方21m顶板测点在工作面前方10～12m开始卸压,在工作面推进43～52m后,应力值降为0。对不同煤层厚度及不同开采方法的采场围岩进行了UDEC数值模拟,结果表明,上覆岩层所形成的大变形梁的层位与开采厚度不成线性关系,甚至在一定的范围内波动不大,与上覆岩层总厚度相比,开采厚度显得非常小,采空区的上覆岩层重量都是以一定角度向工作面前方煤岩体传递,这一角度体现在UDEC模拟中的主应力方向上。

关键词：岩石力学三维相似模拟 UDEC数值模拟开采高度应力

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锚杆支护对围岩变形影响的相似模拟研究

锚杆支护对围岩变形影响的相似模拟研究

井工煤炭开采对土壤关键物理性质的影响规律研究

2007全国矿山建设学术会议

作者：郜进海胡志强河南理工大学安阳鑫龙煤业集团

运用相似模拟理论,结合大厚度中厚层状复合顶板条件,制作的巷道三维相似模拟实验模型,包括巷道无支护及顶板锚杆支护两种条件。经两种条件下巷道围岩位移和顶底板移近量的对比,分析了锚杆在支护中的作用机理。随着模型顶部加载压力的增... 详细信息

运用相似模拟理论,结合大厚度中厚层状复合顶板条件,制作的巷道三维相似模拟实验模型,包括巷道无支护及顶板锚杆支护两种条件。经两种条件下巷道围岩位移和顶底板移近量的对比,分析了锚杆在支护中的作用机理。随着模型顶部加载压力的增加,在围岩变形方面,无支护巷道围岩移动量明显大于锚杆支护巷道,且顶板上方呈现拱形裂隙。在顶底板移近量方面,无支护巷道顶底板移近量基本保持线性增长,而锚杆支护巷道由于锚杆的作用,其顶底板移近量大致可分为三个阶段,缓慢变形阶段、快速增长阶段和粘弹性化阶段。这说明锚杆支护使巷道顶板整体稳定性提高,显著降低了巷道附近围岩的移动量和顶底板移近量。该研究对于目前广泛应用锚杆支护的矿山岩土工程具有一定的理论意义和实际意义。

关键词：三维相似模拟锚杆围岩移动顶底板移近量

来源： cnki会议评论

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井工煤炭开采对土壤关键物理性质的影响规律研究

作者：郄晨龙中国矿业大学

学位级别：硕士

西部干旱及半干旱区生态环境脆弱,在受到采矿等人为扰动后,生态环境问题更加突出。土壤作为植被的载体,对动物、微生物、气候等生态因子具有重要的影响,因此探寻开采对土壤关键物理性质影响具有重要的现实意义。目前较少学者从室内物理... 详细信息

西部干旱及半干旱区生态环境脆弱,在受到采矿等人为扰动后,生态环境问题更加突出。土壤作为植被的载体,对动物、微生物、气候等生态因子具有重要的影响,因此探寻开采对土壤关键物理性质影响具有重要的现实意义。目前较少学者从室内物理模拟角度探寻开采对土壤物理性质影响。本文依据相似理论和开采沉陷理论,采用量纲分析法推导了开采对土壤物理性质影响的物理模型试验相似准则及相似常数;设计了相似装置的关键尺寸参数、模拟开采尺寸、开采方法及监测系统,研制出开采影响土壤物理性质的三维物理模拟平台。本文合理选取52303工作面上覆岩层相似材料及其铺设方式,实现了土壤相似性铺设;提出了利用对照组和实验组降低边界效应的室内物理模拟数据获取方法及土壤取样点水平变形值的计算规则。从沉陷影响范围、主断面地表水平移动和变形、开采影响范围内水平变形角度,分析了造成土壤物理性质变化的开采沉陷相似的合理性。通过室内开采影响土壤物理性质的相似模拟试验及野外土壤取样试验分析发现,开采对土壤天然含水量和容重的扰动具有空间分区特性。开采降低了压缩区、拉伸区土壤天然含水量及拉伸区的土壤容重,提高了压缩区和拉伸区土壤天然含水量和土壤容重的离散程度。通过物理模拟实验还发现,压缩区土壤天然含水量变化与水平变形值呈现正相关,拉伸区土壤天然含水量变化、土壤容重变化与水平变形值均呈现负相关性。压缩区土壤天然含水量比拉伸区土壤天然含水量对地表水平变形更敏感。通过对开采前后土壤物理性质空间变化分析,发现开采增强了天然含水量、内摩擦角以及粘聚力的空间依赖性,减弱了有机质和天然孔隙比的空间依赖性。开采对天然含水量、内摩擦角以及粘聚力的扰动具有明显的空间规律性,并且受天然含水量变化的影响,开采对粘聚力和内摩擦角扰动的空间规律性与开采对天然含水量影响的空间规律具有很强的相关性:在外拉伸变形区开采降低了粘聚力;由内拉伸变形区向中性区方向,开采降低天然含水量和粘聚力的效果越来越明显,增大内摩擦角的效果越来越明显。

关键词：三维相似模拟开采沉陷土壤物理性质扰动

条带式残煤工作面过空巷顶板应力和围岩变形规律研究

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条带式残煤工作面过空巷顶板应力和围岩变形规律研究

作者：唐海波太原理工大学

学位级别：硕士

一直以来，煤炭作为我国能源行业的主体，在国民经济的发展中起着很重要的作用。但是我国煤炭资源一直存在着回采率低、资源浪费的现象。在当前我国煤炭资源需求量巨大且不断增长的情况下，提高煤炭资源回收率势在必行，进行已采煤层的... 详细信息

一直以来，煤炭作为我国能源行业的主体，在国民经济的发展中起着很重要的作用。但是我国煤炭资源一直存在着回采率低、资源浪费的现象。在当前我国煤炭资源需求量巨大且不断增长的情况下，提高煤炭资源回收率势在必行，进行已采煤层的复采是提高煤炭回收率的重要途径。而且对于煤矿企业而言，复采能够提高经济效益，有效解决矿井的采掘接替，延长衰老矿井的服务年限。本文针对条带式残煤赋存实际情况，运用弹性力学分析，三维相似模拟试验和数值模拟相结合的方法，对条带式残煤复采进行基础性的分析研究。针对条带式采煤法开采后的煤层残留的煤炭资源，本文对残留煤柱及煤柱顶板进行受力分析。根据AH Wilson煤柱理论，条带煤柱由于不同的受力作用分为边缘屈服区和内部核心区,而顶板应力主要由煤柱核区承担，煤柱边缘由于应力集中作用下孔隙裂隙较为发育。煤柱上方顶板受三轴应力作用，旧采空巷上方顶板由于没有煤柱的支撑而易破断、垮落。在受力分析的基础上，针对山西煤炭运销集团阳城西河煤业的地质条件及煤层赋存状况，利用太原理工大学自行研制的三维试验台进行模拟试验。考虑工作面现场实际状况，试验设计不同形式的复采工作面：房柱式、条带式以及房柱式和条带式混采的工作面。试验设计分两步开采，第一步以柱式开采法对煤层初次模拟开采，间隔一定时间后，第二步针对旧采残煤进行模拟复采。在模拟过程中观察记录顶板应力、顶板下沉位移以及相关的试验现象。本文详细阐述了30°倾角条带式工作面复采过程中开切眼、斜过空巷时顶板应力和位移的变化规律和围岩破坏规律,老顶的初次来压和周期来压步距以及来压现象。依据试验模拟和工程实践，文章以阳城西河煤业实际赋存条件为基础建立了残煤复采的有限元模型，利用FORTRAN语言编写有限元程序对条带式残煤复采进行数值模拟。模拟结果显示：工作面横过空巷对顶板和煤柱上的应力分布有很大影响，横过空巷使工作面前方顶板应力重新分布，煤柱受力状态改变。

关键词：条带式残煤复采数值模拟三维相似模拟顶板压力

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煤巷快速掘进支护工艺优化探讨

能源与节能 2024年第6期 192-194,198页

作者：夏亚鹏贵州盘南煤炭开发有限责任公司贵州六盘水553505

对新疆准东煤田大井矿区的煤巷快速掘进支护技术及工艺进行了深入分析和优化,研究内容包括评估现有支护工艺、实施三维相似模拟试验及制定针对性的工艺优化策略。通过一系列的研究,旨在解决煤矿快速掘进过程中遇到的关键技术问题,以提... 详细信息

对新疆准东煤田大井矿区的煤巷快速掘进支护技术及工艺进行了深入分析和优化,研究内容包括评估现有支护工艺、实施三维相似模拟试验及制定针对性的工艺优化策略。通过一系列的研究,旨在解决煤矿快速掘进过程中遇到的关键技术问题,以提高掘进效率,同时保证开采作业的安全性和稳定性。研究结果表明,通过优化支护材料、设计参数和调整掘进循环方式,可以显著提升煤巷的稳定性和开采效率。

关键词：煤巷快速掘进支护技术工程优化三维相似模拟