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采动影响下突出煤体温度与声发射特性

煤炭学报 2013年第2期38卷 239-244页

作者：许江周文杰刘东李树春谭皓月重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044

利用自主研发的大型煤与瓦斯突出模拟试验装置和16CHsSAMOS System声发射测试系统,探讨采煤工作面前方卸压带应力水平对煤与瓦斯突出的孕育与发生发展过程中煤体温度及其声发射特性的影响。试验结果表明:在煤体充瓦斯阶段,煤体温度升高... 详细信息

利用自主研发的大型煤与瓦斯突出模拟试验装置和16CHsSAMOS System声发射测试系统,探讨采煤工作面前方卸压带应力水平对煤与瓦斯突出的孕育与发生发展过程中煤体温度及其声发射特性的影响。试验结果表明:在煤体充瓦斯阶段,煤体温度升高,且随着卸压带应力的增大,煤体温度的增量有减少的趋势;在突出发生阶段,煤体温度经历一个陡降突变的过程,但卸压带应力水平的变化对煤体温度陡降突变的影响并不明显;在煤体充瓦斯阶段,随着卸压带应力的增大,Hit率峰值减小,产生的声发射特性不明显,而在突出发生阶段,随着卸压带应力的增大,Hit率峰值增加,产生的声发射特性越加明显。对煤与瓦斯突出全过程中煤体内声发射特性与其温度变化规律分析,发现二者有着密切的内在联系,说明煤与瓦斯突出过程中煤体破裂与能量变化有直接关系。

关键词：采动影响煤与瓦斯突出声发射温度卸压带

采动影响巷道弱胶结层状底板稳定性分析与控制对策

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煤炭学报 2020年第7期45卷 2667-2680页

作者：杨仁树朱晔李永亮李炜煜肖博中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

针对弱胶结层状底板巷道在强烈采动影响下的非对称性变形失稳问题,以梅花井矿工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论计算、数值分析和工程试验的方法,对巷道围岩变形破坏机制和控制对策展开研究。结果表明:井田内含煤岩系... 详细信息

针对弱胶结层状底板巷道在强烈采动影响下的非对称性变形失稳问题,以梅花井矿工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论计算、数值分析和工程试验的方法,对巷道围岩变形破坏机制和控制对策展开研究。结果表明:井田内含煤岩系成岩程度低,胶结程度差,顶底板岩层层理发育,巷道围岩具有产生大变形的倾向。在采动影响下,巷道呈显著的非对称性变形破坏,实体煤侧肩角、煤柱侧底角和底板是大变形频发区域,巷道收敛以底臌为主;由于工作面位置的动态性和弱胶结软岩的蠕变性,巷道底臌具有典型的时空特性。基于弹性理论,建立采动影响下横观各向同性底板力学分析模型,推导获得层状底板任一点的真实应力状态,准确反映了层状底板非对称应力分布特征。根据摩尔-库伦准则,获得层状底板破坏判据,采用Matlab计算得到底板非对称马鞍形破坏形态。上覆岩层关键岩块回转变形所产生的偏载效应使围岩主应力方向发生偏转,主应力偏角越大,塑性区非对称性扩展越显著,围岩破坏具有显著的方向性,垂直于最大主应力方向围岩破坏程度更大。针对强采动弱胶结层状底板非对称破坏特征,提出基于破碎区修复、塑性区加固、弹性区承载的底板分区差异化支护技术。工程实践表明,支护系统很好的适应了围岩非对称应力环境,围岩变形得到有效控制。

关键词：弱胶结层状底板采动影响非对称差异化支护

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采动影响下底板暗斜井的破坏机理及其控制

煤炭学报 2014年第8期39卷 1463-1472页

作者：王卫军袁越余伟健陈旭湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201

针对采动影响下底板巷道围岩出现的大变形失稳及屡修屡坏的控制难题,综合现场调研、理论分析、数值计算及井下试验与实测等方法,对采动条件下底板应力的分布和传播规律及其与巷道围岩应力的关系、底板暗斜井受回采过程扰动的动态变形破... 详细信息

针对采动影响下底板巷道围岩出现的大变形失稳及屡修屡坏的控制难题,综合现场调研、理论分析、数值计算及井下试验与实测等方法,对采动条件下底板应力的分布和传播规律及其与巷道围岩应力的关系、底板暗斜井受回采过程扰动的动态变形破坏特征、底板巷道的失稳机制及控制方法进行了系统研究。结果表明,围岩应力分布受超前支承压力在底板中传递的显著影响是底板巷道变形破坏的根本原因。在采动加卸载作用下,底板水平应力增量与垂直应力增量的异步变化引起围岩帮部的环向应力激增并破坏造成顶底板临空宽度的加大,进而导致顶板破断和严重底臌。采用高阻可让压锚索减小顶底板的临空宽度、抑制底臌大变形,提出了锚网索+注浆+底板锚索的控制方法。对江西高坑矿底板暗斜井进行了现场支护试验,围岩控制效果良好。

关键词：采动影响底板应力底板巷道动态变形破坏围岩控制

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采动影响陷落柱活化导水规律试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2014年第12期45卷 4377-4383页

作者：李振华谢晖李见波贺志宏河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454010 华北科技学院安全工程学院河北三河065201 山西焦煤集团有限责任公司山西太原030053

为研究采动对陷落柱的活化作用,以双柳煤矿工作面穿X15陷落柱为研究对象,采用自行研发的相似模拟试验系统,对上、下组煤开采过程中影响下陷落柱活化导水过程进行相似模拟试验,观测陷落柱周围渗流场及视电阻率的变化规律。研究结果表明:... 详细信息

为研究采动对陷落柱的活化作用,以双柳煤矿工作面穿X15陷落柱为研究对象,采用自行研发的相似模拟试验系统,对上、下组煤开采过程中影响下陷落柱活化导水过程进行相似模拟试验,观测陷落柱周围渗流场及视电阻率的变化规律。研究结果表明:充水陷落柱周边发育有塑性破坏区和渗透区域,塑性破坏区发育较不规则,渗透区域由下向上逐渐变大,在垂向平面,柱体顶部呈圆弧形状;随着开采工作面与陷落柱接近,采动破坏区逐渐与陷落柱渗透区域联系,陷落柱周边围岩物性发生相应变化,视电阻率变小;当陷落柱周边塑性区与工作面前方塑性区相互贯通时,形成导水通道,工作面发生突水;陷落柱柱体周边的渗透区域随着时间和水压增大而不断扩展,水流的不断冲刷导致下柱体的塑性破坏区不断扩大,塑性破坏区发育程度与水压呈正相关关系。

关键词：采动影响陷落柱活化导水渗透区域塑性区相似模拟

采动影响下大倾角复合顶板工作面矿压规律研究

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煤炭科学技术 2022年第11期50卷 58-66页

作者：唐龙刘迅屠洪盛万磊孙茂如赵吉诚蔡涤标马守龙中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 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 中煤新集能源股份有限公司新集二矿安徽淮南232000

在采动影响下,大倾角复合顶板工作面中上部覆岩破坏严重,造成支架未接顶,严重影响安全生产。针对该问题,以新集二矿211112大倾角复合顶板工作面为工程背景,采用数值模拟和现场监测的综合研究方法,对采动影响下211112大倾角复合顶板工作... 详细信息

在采动影响下,大倾角复合顶板工作面中上部覆岩破坏严重,造成支架未接顶,严重影响安全生产。针对该问题,以新集二矿211112大倾角复合顶板工作面为工程背景,采用数值模拟和现场监测的综合研究方法,对采动影响下211112大倾角复合顶板工作面矿压显现规律及顶板控制技术进行了研究。研究表明:大倾角复合顶板比非复合顶板条件下的工作面最大覆岩卸压拱高度、宽度以及拱顶距上端头距离分别高出5、13、3 m;煤层开采后垂直应力在倾斜方向呈非对称性,工作面下端头前方支承压力最大值比上端头前方支承压力最大达32%;复合顶板比非复合顶板工作面覆岩最大垂直位移高10%,卸压快且工作面中上部的破坏程度更严重。现场监测表明工作面中上部受力较大,先来压,导致工作面中上部下沉位移量大,卸压程度高,与模拟结果相吻合,解释了211112工作面72~95号支架(工作面中上部)范围出现漏顶,支架未接顶现象。据此,提出采用无机注浆加固材料对破碎复合顶板进行充填的控制技术,现场试用效果良好,实现了大倾角复合顶板工作面安全高效开采。

关键词：大倾角煤层复合顶板矿压规律顶板控制采动影响

采动影响下断层面离层空间产生及其对开采空间传递作用分析

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煤炭学报 2018年第12期43卷 3286-3292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

当工作面上覆岩层中含有断层时,地表下沉规律与不含断层时具有显著差别。为了研究断层对开采空间传递的作用,利用空间守恒,通过理论推导发现工作面开采会使断层面产生离层空间,断层对开采空间传递具有增大效应并利用数值模拟进行了验证... 详细信息

当工作面上覆岩层中含有断层时,地表下沉规律与不含断层时具有显著差别。为了研究断层对开采空间传递的作用,利用空间守恒,通过理论推导发现工作面开采会使断层面产生离层空间,断层对开采空间传递具有增大效应并利用数值模拟进行了验证。研究结果表明:增大的开采沉陷空间主要来自于断层面离层空间;关键层下部软弱岩层在断层面的离层空间主要来自于采空区垮落岩石的再次压缩;关键层及上部岩层在断层面的离层空间主要来自于关键层与下部软弱岩层之间离层空间的减小;影响断层面离层空间大小的因素主要有工作面推进长度、基岩厚度、保护煤柱宽度、煤层厚度、断层倾角等,并且断层倾角与主要影响角的大小关系决定了断层面离层空间的产生。

关键词：采动影响开采空间传递空间守恒原理断层面离层空间增大效应

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采动影响下断层活化失稳及能量释放规律研究

煤炭科学技术 2022年第7期50卷 75-83页

作者：王同旭曹明辉江东海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 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

为研究工作面开采邻近断层时断层活化致灾机理,基于理论分析与数值模拟的手段分析断层面应力场、位移场变化规律,探讨断层活化失稳面积变化趋势,并计算断层活化释放能量及传递到工作面的剩余能量。结果表明:断层活化分为初始活化、稳定... 详细信息

为研究工作面开采邻近断层时断层活化致灾机理,基于理论分析与数值模拟的手段分析断层面应力场、位移场变化规律,探讨断层活化失稳面积变化趋势,并计算断层活化释放能量及传递到工作面的剩余能量。结果表明:断层活化分为初始活化、稳定活化、活化加剧、活化弱化4个阶段;断层活化位置由高位顶板处断层向煤层附近发展,底板处断层活化时间晚于顶板处断层。采动影响下断层面将出现剪切应力突降,导致能量释放;断层面剪切应力和剪切法向应力比值均呈现出稳定-增长-降低的趋势,但剪切法向应力比值变化滞后于剪切应力。采用断层活化失稳释放能量计算公式,计算工作面向断层方向推进过程中断层活化能量释放大小,计算结果与微震监测记录具有相似规律,佐证了计算方法的可行性。断层活化释放能量以负指数形式传递至工作面,断层初始活化、稳定活化、活化弱化阶段所释放的能量传递至工作面后剩余能量的量级小于10^(5)J,而活化加剧阶段释放能量传递至工作面后剩余能量大于10^(7)J。因此工作面与断层间距小于40 m时,受断层活化扰动影响较大,冲击危险性更高。

关键词：断层活化应力变化能量释放采动影响冲击地压

采动影响大断面巷硐群加固机理及对穿锚索控制技术

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采矿与安全工程学报 2015年第5期32卷 735-740,747页

作者：韦四江宋常胜杨玉顺孙闯河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454003

采动影响下的高支承压力,造成鹤煤九矿31巷硐群软弱围岩发生蠕变破坏乃至返修,提出了深浅交错全断面注浆和对穿锚索的硐室围岩加固方法。采用相似模拟试验研究了该巷硐群在强支承压力作用下的失稳机理,试验表明:随着顶压增加,硐室两侧... 详细信息

采动影响下的高支承压力,造成鹤煤九矿31巷硐群软弱围岩发生蠕变破坏乃至返修,提出了深浅交错全断面注浆和对穿锚索的硐室围岩加固方法。采用相似模拟试验研究了该巷硐群在强支承压力作用下的失稳机理,试验表明:随着顶压增加,硐室两侧岩柱变形持续增加,其承载能力持续降低;对穿锚索的载荷先增加,而后呈现波浪状调整状态;对穿锚索对于增加岩柱表层压应力及其承载能力非常重要;窄岩柱承受了更高的支承压力,破坏更为严重,两帮锚固体表现为整体移近。工业试验表明,对穿锚索能够有效控制硐室帮岩柱和硐室围岩的稳定。

关键词：巷硐群采动影响相似模拟破坏特征对穿锚索

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采动影响对陷落柱活化导水机理数值模拟研究

采矿与安全工程学报 2009年第2期26卷 140-144页

作者：王家臣杨胜利中国矿业大学资源与安全工程学院北京100083

为研究采矿对陷落柱活化作用,利用数值计算软件FLAC3D对强充水陷落柱、不充水陷落柱和煤层底板中赋存陷落柱的破坏过程进行模拟,分析陷落柱及其周边围岩的应力、应变和塑性区的变化.研究表明,陷落柱在采动应力场和渗流场的相互作用下,... 详细信息

为研究采矿对陷落柱活化作用,利用数值计算软件FLAC3D对强充水陷落柱、不充水陷落柱和煤层底板中赋存陷落柱的破坏过程进行模拟,分析陷落柱及其周边围岩的应力、应变和塑性区的变化.研究表明,陷落柱在采动应力场和渗流场的相互作用下,渗流压力引起陷落柱围岩产生应变,同时采掘工作形成的应变也同样会引起渗流系数的变化.随着承压水压力的增大,陷落柱泥化带、裂隙带和破碎带的宽度都相应增大.对底板中陷落柱突水进行模拟,采动影响先产生在底板进而影响陷落柱.减小回采空间可以减小顶底板以及围岩的变形、破断和移动,保证底板隔水岩层的隔水能力.

关键词：采动影响陷落柱活化导水数值模拟