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基于关键层理论的地表偏态下沉影响因素分析

煤炭学报 2018年第5期43卷 1322-1327页

作者：于秋鸽张华兴邓伟男邹友平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

将工作面上覆岩层分为关键层下部软弱岩层、关键层、松散层3部分,根据关键层理论建立了地表偏态下沉模型。通过引入地表下沉偏态程度分析了各种因素对地表偏态下沉的影响并利用数值模拟分析了松散层厚度对地表偏态下沉的作用。研究结果... 详细信息

将工作面上覆岩层分为关键层下部软弱岩层、关键层、松散层3部分,根据关键层理论建立了地表偏态下沉模型。通过引入地表下沉偏态程度分析了各种因素对地表偏态下沉的影响并利用数值模拟分析了松散层厚度对地表偏态下沉的作用。研究结果表明:(1)关键层下部岩层碎胀系数越小,偏态程度越明显;关键层距煤层顶板高度越小,偏态程度越明显;煤层厚度越大,偏态程度越明显;当采空区长度达到一定值后,偏态程度不随采空区长度的增加发生改变;关键块平均长度越大,偏态程度越明显;松散层厚度越大,偏态程度越明显。(2)松散层厚度的增加只可以使地表下沉具有连续性,但不会抵消地表下沉的偏态程度。

关键词：地表偏态下沉关键层理论影响因素碎胀系数关键块平均长度松散层厚度

关键层理论在黄土覆盖矿区开采沉陷的应用研究

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关键层理论在黄土覆盖矿区开采沉陷的应用研究

作者：白栋内蒙古科技大学

学位级别：硕士

西部地区煤炭资源储量丰富，是我国能源战略的重要承接地。西部地区，厚黄土层覆盖矿区地区占矿井开采面积的60%以上，该地区地质采矿条件复杂，生态环境脆弱。在厚黄土层矿区开采中，由采矿引发的地面一系列破坏、下沉，对地面的建筑... 详细信息

西部地区煤炭资源储量丰富，是我国能源战略的重要承接地。西部地区，厚黄土层覆盖矿区地区占矿井开采面积的60%以上，该地区地质采矿条件复杂，生态环境脆弱。在厚黄土层矿区开采中，由采矿引发的地面一系列破坏、下沉，对地面的建筑物造成严重的破坏，大量的农田被破坏、山体滑坡严重，森林植被大量毁坏，并引发导致水土流失，一些西部矿区还可能导致沙漠化加快加剧。论文以保德煤矿为工程背景，对黄土覆盖矿区开采主要影响因素进行了分析研究，文中综合采用了理论分析、数值模拟等方法，就保德煤矿覆岩移动破坏及地表沉陷规律进行了深入的研究。本文中对保德矿区7个典型地质钻孔的关键层结构进行了判别，得出了保德矿区关键层结构类型：单一关键层结构、多层关键层结构。并对主关键层的破断形态进行了判别，得出采动后主关键层的三种形态：不规则垮落、形成稳定的“砌体梁”结构、弯曲下沉。论文简要介绍了三种主关键层破断形态对地表沉陷的影响。采用3DEC数值分析软件就主关键层不同的破断形态及黄土层厚度对地表沉陷的影响进行了模拟分析，验证了主关键层对地表沉陷的控制性作用，并进一步得出了主关键层不同破断形态对地表沉陷的影响：①当主关键层破断成不规则垮落时，覆岩整体呈现全厚切落，地表呈台阶状下沉、下沉量大;②当主关键层破断形成稳定的“砌体梁”结构时，地表下沉量相对于前者较小;③主关键层成弯曲下沉时，地表呈连续变形，下沉量较小，主关键层以上直至地表呈现弯曲下沉;④黄土层在地表沉陷中起着辅助性作用，黄土层厚度与地表下沉量、水平移动成正相关。由此可见，保德煤矿的关键层对覆岩移动破坏的控制作用。采动后覆岩内部移动由下向上成组运动，岩层移动的动态过程受控于关键层的断裂运动。当亚关键层破断后，它所控制的软岩也发生同步变形破断，随着不断的开挖，成周期性破断下沉;当主关键层达到破断极限，发生断裂时，主关键层直至地表发生同步变形断裂。

关键词：西部黄土覆盖矿区开采沉陷关键层理论数值模拟覆岩移动破坏

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岩层控制关键层理论的应用研究与实践

中国矿业 2001年第6期10卷 54-56页

作者：许家林钱鸣高中国矿业大学采矿系徐州221008

介绍了岩层控制关键层理论的基本概念 ,对关键层理论在采场矿压控制、卸压瓦斯抽放、底板突水防治。

关键词：关键层理论卸压瓦斯抽放离层注浆采煤方法突水建筑物下采煤

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关键层理论在开采沉陷中的应用现状与进展

矿业科学学报 2017年第3期2卷 209-218页

作者：陈超胡振琪中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083

在简述关键层理论的产生背景、发展历程与应用现状的基础上,分析了关键层理论应用于开采沉陷研究的必要性,重点介绍了关键层理论在开采沉陷研究(关键层对地表沉陷的影响、开采沉陷预计、采动地裂缝、地表减沉与采空区稳定性评价等)中的... 详细信息

在简述关键层理论的产生背景、发展历程与应用现状的基础上,分析了关键层理论应用于开采沉陷研究的必要性,重点介绍了关键层理论在开采沉陷研究(关键层对地表沉陷的影响、开采沉陷预计、采动地裂缝、地表减沉与采空区稳定性评价等)中的应用现状与进展。分析表明,将关键层理论应用于开采沉陷有助于研究地表沉陷动态过程与采动地裂缝形成机理,并提高沉陷预计精度及地表减沉效果。同时,还讨论了现有研究的不足,进而提出今后的研究方向与待解决的问题。

关键词：关键层理论开采沉陷沉陷预计地裂缝地表减沉

基于关键层理论的采动应力演化及其对巷道变形影响研究

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基于关键层理论的采动应力演化及其对巷道变形影响研究

作者：郭冲中国矿业大学

学位级别：硕士

平煤集团某矿丁四采区西翼回风下山巷道在工作面采动影响下,表现出底鼓剧烈、两帮移近量大等巷道大变形特征,传统的基于极限平衡理论的支承压力计算结果显示巷道处于工作面采动应力的影响范围外,但现场调研和矿压监测结果均表明,巷道受... 详细信息

平煤集团某矿丁四采区西翼回风下山巷道在工作面采动影响下,表现出底鼓剧烈、两帮移近量大等巷道大变形特征,传统的基于极限平衡理论的支承压力计算结果显示巷道处于工作面采动应力的影响范围外,但现场调研和矿压监测结果均表明,巷道受工作面采动应力的影响比较剧烈。据此,本文以平煤集团某矿丁四采区为工程背景,基于岩层控制的关键层理论和弹性基础梁理论,提出了一种新的采动应力求解思路和方法,重点研究了基于关键层理论的采动应力演化规律及其对采动影响范围内巷道变形的影响,主要研究成果包括以下四个方面:（1）基于关键层理论确定了关键层的位置,结合弹性基础梁理论,提出了一种新的采动应力求解方法,建立了主关键层影响下的采动应力弹性基础梁结构模型,计算了“三带”各组岩层在下位岩体中形成的支承压力,并向煤体中传递叠加,得出了基于关键层理论的采动应力演化规律。通过现场工作面采动应力的矿压监测,验证了该计算方法的准确性。（2）以平煤集团某矿14200工作面的实际地质条件为背景,基于相似原理建立了采动应力演化的物理相似模型,通过对相似模拟试验结果的分析,得出了主关键层影响下的采场上覆岩层垮落特征、工作面采动应力演化规律及巷道围岩应力变化规律,证实了巷道受采动应力的影响比较剧烈。（3）通过对采动应力影响下巷道围岩受力特征的分析,建立基于弹塑性理论的巷道力学模型,根据工作面采动应力演化规律,计算得出静压和采动应力影响下巷道围岩的应力状态、位移分布和塑性区范围;通过建立数值计算模型,分别分析了巷道在掘巷期间和采动应力影响下的围岩应力、位移和塑性区变化规律。结果表明,工作面采动应力是巷道变形破坏的主要因素。（4）基于对丁四采区西翼回风下山巷道的现场调研和锚杆锚固质量的检测,分析得出巷道围岩的变形特征,基于此提出了以注浆加固围岩为核心的全断面锚注联合支护方案,进行工程实践并通过巷道位移监测验证了支护方案的合理性,取得了良好的技术经济效益。

关键词：关键层理论采动应力演化规律巷道变形

煤矿采场岩层运动与控制研究进展--纪念钱鸣高院士“砌体梁”理论40年

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煤炭科学技术 2023年第1期51卷 80-94页

作者：王家臣许家林杨胜利王兆会中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 放顶煤开采煤炭行业工程研究中心北京100083 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

自1982年钱鸣高院士提出的“砌体梁”理论得到国际公认以来,煤矿采场矿山压力研究实现从定性假说到定量理论的跨越式发展。40年来,我国的采场岩层运动与控制研究已形成较系统的理论与技术体系,服务于煤炭安全、高效、绿色开采。以“砌... 详细信息

自1982年钱鸣高院士提出的“砌体梁”理论得到国际公认以来,煤矿采场矿山压力研究实现从定性假说到定量理论的跨越式发展。40年来,我国的采场岩层运动与控制研究已形成较系统的理论与技术体系,服务于煤炭安全、高效、绿色开采。以“砌体梁”理论学术思想为主线,综述了我国煤矿采场岩层运动与控制研究进展,并提出了今后需要发展的研究方向。“砌体梁”理论采用“梁”“薄板”模型分析基本顶破断规律,揭示了顶板断裂线位于采场煤壁前方;煤壁和矸石支撑下基本顶破断岩块回转挤压,咬合形成“砌体梁”结构;发现了“砌体梁”结构的滑落(S)失稳和回转变形(R)失稳模式,建立了S-R失稳的力学条件,提出了基于“砌体梁”结构平衡的顶板压力计算方法,首次实现了支架-围岩关系的定量分析。“砌体梁”结构采场矿山压力力学模型突破了传统定性假说,为保障煤矿的安全和高产高效作出了历史性贡献。“砌体梁”理论指导煤矿采场顶板控制取得系列进展,如支架-围岩三耦合关系、顶板动载荷模型、支架阻力确定的二元准则、中厚板模型、大空间采场远-近场模型等。在“砌体梁”理论的基础上,钱鸣高院士于20世纪90年代中期提出了关键层理论,建立了下至采场、上至地表全覆岩运动过程的力学联系,实现了采场矿压、岩层移动和地表沉陷研究的统一。“砌体梁”理论与关键层理论指导了我国煤矿采场矿山压力与岩层控制研究,在采场矿压控制、覆岩裂隙分布、采动应力分布、岩层移动与开采沉陷等方面取得重要成果,为煤炭绿色开采与科学采矿奠定了基础。岩层运动与控制理论的进一步发展需集中到岩层运动统一场理论,基于采动岩层控制的灾害防治与减损技术,复杂条件岩层运动规律,岩层运动可视化技术和智能岩层控制技术等方面。

关键词：岩层运动 “砌体梁”理论关键层理论岩层控制采场

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基于关键层理论的岩层变形数值模拟

甘肃科技 2012年第6期28卷 27-30页

作者：杜文龙谢裕江兰州大学甘肃兰州730000

基于关键层理论,应用Ansys10.0软件分析采动影响下覆岩变形的动态发展过程。数值模拟再现了上覆岩层弯曲、沉降的变化以及采动工作面推进过程中逐步演化的应力场和应变场。模拟结果初步揭示了覆岩变形机理,指出了覆岩的变形特征受分步... 详细信息

基于关键层理论,应用Ansys10.0软件分析采动影响下覆岩变形的动态发展过程。数值模拟再现了上覆岩层弯曲、沉降的变化以及采动工作面推进过程中逐步演化的应力场和应变场。模拟结果初步揭示了覆岩变形机理,指出了覆岩的变形特征受分步开挖引起的应力重新分布及损伤积累的影响。

关键词：关键层理论数值模拟应力分布

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岩层控制的关键层理论及其应用

岩层控制的关键层理论及其应用

21世纪中国煤炭工业第五次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：钱鸣高许家林缪协兴中国矿业大学采矿系中国矿业大学采矿系中国矿业大学采矿系

介绍了岩层控制关键层理论的基本概念,研究了两层硬岩层同步破断的条件及关键层上载荷分布,揭示了关键层破断的复合效应和关键层上载荷的动态与非均布特征.并就关键层运动对采场矿压显现、覆岩裂隙场分布及地表下沉的影响进行了分析,对... 详细信息

介绍了岩层控制关键层理论的基本概念,研究了两层硬岩层同步破断的条件及关键层上载荷分布,揭示了关键层破断的复合效应和关键层上载荷的动态与非均布特征.并就关键层运动对采场矿压显现、覆岩裂隙场分布及地表下沉的影响进行了分析,对关键层理论在采场矿压控制、卸压瓦斯抽放、底板突水防治、离层注浆与建筑物下采煤等方面的工程应用情况进行了总结.最后指出了关键层理论下一步研究的重点.

关键词：关键层理论岩层移动卸压瓦斯抽放高层注浆 “三下一上”采煤

来源： cnki会议评论

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用关键层理论确定离层注浆的合理层位

用关键层理论确定离层注浆的合理层位