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关键层结构对保护层卸压开采效应影响分析

采矿与安全工程学报 2011年第4期28卷 536-541页

作者：涂敏付宝杰安徽理工大学能源与安全学院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

由于保护层卸压开采,导致覆岩结构的运动,致使上覆煤层变形,产生卸压效应,改变被卸压煤层的透气特性,为卸压瓦斯抽采创造有利条件.采用RFPA2D-Flow数值模拟软件,分析了上覆煤岩层采动裂隙演化、卸压煤层采动应力及位移分布、瓦斯参数变... 详细信息

由于保护层卸压开采,导致覆岩结构的运动,致使上覆煤层变形,产生卸压效应,改变被卸压煤层的透气特性,为卸压瓦斯抽采创造有利条件.采用RFPA2D-Flow数值模拟软件,分析了上覆煤岩层采动裂隙演化、卸压煤层采动应力及位移分布、瓦斯参数变化等规律,结果表明:1)下保护层开采引起的上覆煤岩层采动裂隙集中分布在采场两端部,并呈竖向偏采空区方向发育,离层裂隙发育至被卸压煤层上方;2)开切眼和停采线附近区域顶板裂隙明显发育,卸压开采导致上覆煤层产生膨胀变形,透气性明显增加;3)由于被卸压煤层和保护层之间关键层结构的力学效应,使被卸压煤层透气系数增加幅度不显著,导致抽采孔瓦斯压力降低速度放缓.无关键层结构时,采动影响区内抽采孔瓦斯压力降低较快.

关键词：关键层结构保护层开采卸压效应数值模拟分析

近距离煤层复合关键层结构破断形式对工作面矿压的影响研究

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中国煤炭 2014年第S1期40卷 117-120页

作者：杨光荣李建华神华集团包头矿业有限责任公司内蒙古自治区包头市014030

为研究近距离煤层间复合关键层结构破断形式对工作面矿压显现规律的影响,以李家壕煤矿为研究背景,结合矿山压力及岩层控制相关理论,运用数值模拟软件UDEC对复合关键层结构不同破断形式进行模拟,结果表明:与同步破断关键层结构相比,当两... 详细信息

为研究近距离煤层间复合关键层结构破断形式对工作面矿压显现规律的影响,以李家壕煤矿为研究背景,结合矿山压力及岩层控制相关理论,运用数值模拟软件UDEC对复合关键层结构不同破断形式进行模拟,结果表明:与同步破断关键层结构相比,当两个近距离关键层岩性差异较大时,会出现非同步破断关键层结构,此时会导致工作面周期来压步距无规律性,周期来压强度也大小不一。

关键词：近距离煤层群开采关键层结构矿压 UDEC数值模拟

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典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律研究

工矿自动化 2019年第12期45卷 50-53页

作者：张少华张玉臣刘一鸣中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室

针对目前对煤层支承压力的研究大多基于工作面上覆岩层结构均化处理展开,未充分考虑其内在结构影响的问题,基于岩层控制关键层理论,通过改变关键层位置、厚度等,对典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律进行了数值模拟研究。研究结果表... 详细信息

针对目前对煤层支承压力的研究大多基于工作面上覆岩层结构均化处理展开,未充分考虑其内在结构影响的问题,基于岩层控制关键层理论,通过改变关键层位置、厚度等,对典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:随着关键层与煤层间距增大,工作面超前支承压力峰值逐渐减小,关键层下方软岩层超前支承压力峰值先减小后趋于稳定,关键层上方软岩层超前支承压力峰值先增大后趋于稳定,应力集中区域范围减小;随着关键层厚度增大,工作面超前支承压力峰值先增大后趋于稳定,上覆岩层超前支承压力峰值逐渐增大,应力集中区域范围增大。

关键词：围岩稳定性岩层控制上覆岩层采动应力关键层关键层结构关键层位置关键层厚度

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布尔台矿重复采动煤层关键层结构特征及研究

布尔台矿重复采动煤层关键层结构特征及研究

作者：甄智鑫河南理工大学

学位级别：硕士

论文针对布尔台煤矿开采深度和开采工作面关键层结构的变化引发严重的矿压显现问题,采用理论分析、模拟实验和现场观测等研究方法,就布尔台矿重复采动煤层存在的单一和多关键层结构进行分析,并提出各类别关键层下方工作面的支架工作阻... 详细信息

论文针对布尔台煤矿开采深度和开采工作面关键层结构的变化引发严重的矿压显现问题,采用理论分析、模拟实验和现场观测等研究方法,就布尔台矿重复采动煤层存在的单一和多关键层结构进行分析,并提出各类别关键层下方工作面的支架工作阻力的估算方法。为了研究关键层的移动破断规律,以42105工作面为背景进行模拟研究。最后,通过将42105工作面的实测分析结果与利用上述提出的计算方法求得的结果进行对比,验证上述提出的分析计算方法是否正确。本文将布尔台矿重复采动煤层关键层结构划分为两种五类,提出各类关键层结构的形成条件,并提出相适宜的支架工作阻力的确定方法。对42105工作面支架阻力进行实测分析,得到工作面初次和周期来压步距,判定关键层结构类别,分析关键层移动破断规律,求出支架工作阻力的上限值。最后,实测分析结果与理论计算结果进行对比验证,确定提出的研究方法的正确性,从而为生产工作提供指导。

关键词：重复采动关键层结构实测分析支架工作阻力

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浅埋大采高工作面顶板关键层结构稳定性分析

岩石力学与工程学报 2019年第7期38卷 1396-1407页

作者：周金龙黄庆享中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 西安科技大学能源学院陕西西安710054

我国西部浅埋厚煤层普遍采用大采高综采方法回采,大采高综采工作面顶板关键层结构形态及其稳定性对采场矿压及围岩控制具有显著影响。通过建立等效直接顶对采空区充填度的计算模型,将等效直接顶分为'充分充填型'和'一般充填型'。基于物... 详细信息

我国西部浅埋厚煤层普遍采用大采高综采方法回采,大采高综采工作面顶板关键层结构形态及其稳定性对采场矿压及围岩控制具有显著影响。通过建立等效直接顶对采空区充填度的计算模型,将等效直接顶分为'充分充填型'和'一般充填型'。基于物理相似模拟和UDEC数值模拟,分析了大采高采场覆岩单一关键层'高位斜台阶岩梁'结构和双关键层'斜台阶岩梁+砌体梁'结构的稳定性,揭示了单一关键层工作面来压迅猛和双关键层工作面存在大小周期来压的机制,得出工作面支架以等效直接顶静载为基本载荷,以关键层结构失稳动载为附加载荷,给出了工作面支护阻力的计算公式。通过工程实例分析得出,支护阻力随采高、岩层破断角、关键层厚度及关键块长度的增加近似呈线性增大,随关键块回转角的增加近似呈线性减小,采高相同时支护阻力随等效直接顶厚度增加明显增大,等效直接顶静载是大采高支架压力的主要部分,同时验证了支护阻力计算公式的可靠性,表明此计算公式可为类似工作面支架选型及岩层控制提供借鉴。

关键词：采矿工程浅埋煤层大采高综采关键层结构来压机制支护阻力

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浅埋煤层覆岩结构稳定性数值模拟研究

煤田地质与勘探 2007年第3期35卷 25-28页

作者：黄森林煤炭科学研究总院重庆分院重庆400037

以神东矿区大柳塔矿井1203综采工作面为例,运用适合分析岩层断裂和垮落的离散元数值模拟软件,建立了相应的数值分析模型,进行动态数值模拟计算。其结果揭示了浅埋煤层关键层结构变形破坏规律,给出了控制关键层切落失稳的开采高度为2 m,... 详细信息

以神东矿区大柳塔矿井1203综采工作面为例,运用适合分析岩层断裂和垮落的离散元数值模拟软件,建立了相应的数值分析模型,进行动态数值模拟计算。其结果揭示了浅埋煤层关键层结构变形破坏规律,给出了控制关键层切落失稳的开采高度为2 m,为神东矿区的保水开采和生态环境保护提供了重要的参考依据。

关键词：浅埋煤层数值模拟关键层结构神东矿区厚松散层

浅埋煤层大采高综采工作面覆岩结构与来压机理研究

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浅埋煤层大采高综采工作面覆岩结构与来压机理研究

作者：王锐军西安科技大学

学位级别：硕士

近年来我国大采高技术在大型矿区得到普遍采用，是陕北矿区和东胜矿区的主要开采方式，然而大采高顶板结构和矿压机理认识尚不统一。特别是对陕北特有的基岩较厚、上覆双关键层的近浅埋煤层大采高长壁工作面的顶板结构和来压机理研究很... 详细信息

近年来我国大采高技术在大型矿区得到普遍采用，是陕北矿区和东胜矿区的主要开采方式，然而大采高顶板结构和矿压机理认识尚不统一。特别是对陕北特有的基岩较厚、上覆双关键层的近浅埋煤层大采高长壁工作面的顶板结构和来压机理研究很少。掌握浅埋大采高长壁工作面的顶板结构、揭示来压机理具有重要理论和实践意义。本文以国家自然科学基金项目“浅埋煤层大采高顶板结构及其稳定性研究为依托”，在纳林庙二矿和张家峁煤矿2个6m大采高工作面矿压实测和相关大采高工作面矿压特征的统计分析基础上，开展了4m、5m、6m、7m大采高工作面开采顶板结构物理相似模拟实验，结合顶板结构形态的UDEC数值模拟，建立了大采高工作面顶板结构模型，系统研究了浅埋长壁大采高开采的顶板结构和顶板来压机理。实测研究表明，浅埋煤层大采高工作面支架载荷随着工作面采高加大呈线性增大，初次来压步距一般为350m，主要分布在50m左右;周期来压步距一般为90m，主要分布在15m左右;动载系数为1.2.0，一般为1.5;采高越大片帮越严重。物理相似模拟和数值计算发现了随采高加大顶板结构铰接位置上移现象，发现了近浅埋煤层顶板双关键层结构随充填的不同呈现两种结构形态，上位关键层主要形成“砌体梁”结构，下位关键层主要表现为“台阶岩梁”结构。通过建立力学模型，对下位关键层结构的稳定性进行了分析，得出了影响下位关键层稳定性的主要影响因素是采高、顶板结构块度、载荷层厚度、铰接点位置(直接顶厚度和充填)。最后得出浅埋煤层大采高工作面小周期来压的机理是下位关键层结构的滑落失稳，大周期来压的机理是上位关键层结构失稳导致下位关键层结构滑落失稳构成的叠合效应。

关键词：浅埋煤层大采高矿压显现关键层结构矿压机理

基于“顶板-煤壁-支架”综合评价的大采高支架工作阻力研究

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煤炭学报 2017年第11期42卷 2808-2816页

作者：娄金福康红普高富强杨景贺李建忠中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

针对6.0 m特大采高综采工作面支架适应性评价与工作阻力确定难题,基于大采高采场覆岩"悬臂梁-层间岩层-砌体梁"结构模型,对6.0 m特大采高综采工作面支架合理工作阻力进行了确定,通过数值模拟和大比例尺采场相似模拟实验对支架与围岩控... 详细信息

针对6.0 m特大采高综采工作面支架适应性评价与工作阻力确定难题,基于大采高采场覆岩"悬臂梁-层间岩层-砌体梁"结构模型,对6.0 m特大采高综采工作面支架合理工作阻力进行了确定,通过数值模拟和大比例尺采场相似模拟实验对支架与围岩控制适应性进行了验证和评价。研究结果表明,大采高综采支架工作阻力的确定要以满足顶板、煤壁等采场围岩控制为前提,并需确保支架良好的位态。支架工作阻力不仅要能支撑垮落带关键层"悬臂梁"破断长度内的岩层载荷,还要能给断裂带下位岩层"砌体梁"结构以平衡力。模拟结果表明,当工作阻力低于10 000 k N时,支架处于满负荷运转状态,活柱下缩量较大,顶板及煤壁变形显著;当工作阻力高于11 000 k N时,采场围岩及支架工况显著改善,据此确定支架合理工作阻力为12 000 k N。生产实践表明,试验工作面支架循环末阻力8 340~10 247 k N,安全阀开启率低于5%,煤壁完整性较好,支架工作阻力满足顶板支护及安全生产要求。

关键词：特大采高综采工作面关键层结构砌体梁工作阻力大比例尺相似模型实验

大柳塔煤矿7.0m支架综采面顶板结构与矿压规律研究

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陕西煤炭 2015年第3期34卷 1-4,58页

作者：陈苏社西安科技大学能源学院陕西西安710054 神华神东煤炭集团大柳塔煤矿陕西神木719300

为了提高厚度大于6.0 m煤层的开采效率和资源采出率,神东矿区开展了7.0 m支架综采的开采试验,这是迄今为止世界上采高最大的综采工作面。根据大柳塔煤矿5-2煤首采面52304综采工作面7.0 m支架的开采条件,采用现场测试、模拟实验以及理论... 详细信息

为了提高厚度大于6.0 m煤层的开采效率和资源采出率,神东矿区开展了7.0 m支架综采的开采试验,这是迄今为止世界上采高最大的综采工作面。根据大柳塔煤矿5-2煤首采面52304综采工作面7.0 m支架的开采条件,采用现场测试、模拟实验以及理论分析等手段,对工作面的覆岩结构特征及矿压显现规律进行了研究。通过实施顶板钻孔取芯及岩样力学测试等工作,揭示了52304综采工作面两侧开采区域的覆岩结构特征,为合理解释工作面开采阶段分区域的特殊矿压显现提供了基础。

关键词： 7.0m支架特大采高关键层结构矿压显现