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断层区煤巷顶板破断问题与支护研究

山西化工 2024年第3期44卷 184-185页

作者：秦云龙汾西矿业集团柳湾煤矿山西孝义032300

为解决煤巷断层区顶板破断引起的冒顶事故,在简述该事故危害的基础上,对其产生原因、机制进行深入分析,然后提出相应的支护对策,为相关人员提供参考,有效预防断层区煤巷顶板破断冒顶事故发生。

关键词：煤巷断层区顶板破断破断机制破断原因支护措施

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坚硬灰岩顶板破断对煤层底板破坏特征

山东煤炭科技 2024年第1期42卷 32-36页

作者：王永凯陈军涛范铭今山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590

为研究坚硬灰岩顶板破断对煤层底板变形破坏的影响,以黄河北煤田邱集煤矿111107工作面为背景,基于顶板岩体破断动载应力函数,运用FLAC^(3D)模拟了坚硬灰岩顶板破断对采空区底板的破坏过程,对比了不同动载幅值下采空区底板破坏特征,基于... 详细信息

为研究坚硬灰岩顶板破断对煤层底板变形破坏的影响,以黄河北煤田邱集煤矿111107工作面为背景,基于顶板岩体破断动载应力函数,运用FLAC^(3D)模拟了坚硬灰岩顶板破断对采空区底板的破坏过程,对比了不同动载幅值下采空区底板破坏特征,基于深孔聚能爆破预裂技术,设计了爆破切顶方案,为坚硬灰岩顶板工作面安全开采提供保障。模拟结果表明:动载作用前后底板破坏范围和深度有明显增加,底板最大破坏深度达12 m,动载作用结束以后,残余应力波仍持续影响采场底板,直到灰岩顶板破断150 ms后,采场底板的动力响应才全部结束;随着动载幅值增大,底板破坏范围逐步增大;在持续时间相同的条件下,当幅值小于10 MPa时,动载作用前后底板破坏变化不明显;当幅值大于10 MPa时,动载作用前后底板破坏有明显变化。

关键词：坚硬灰岩顶板破断深孔聚能爆破切顶卸压

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长壁工作面顶板破断震动诱发冲击地压机理

煤矿现代化 2024年第3期33卷 123-127页

作者：杜刚王超刘锋山西石泉煤业有限责任公司山西长治046200 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

冲击地压是对采矿安全和经济造成重大威胁的一个主要工程灾害。为探究长壁工作面顶板破断诱发的冲击地压机理。基于弹性地基理论建立了有限弹性梁模型,研究了长壁工作面冲击地压的因果机制。对基本顶破裂过程及相关参数进行了分析。结... 详细信息

冲击地压是对采矿安全和经济造成重大威胁的一个主要工程灾害。为探究长壁工作面顶板破断诱发的冲击地压机理。基于弹性地基理论建立了有限弹性梁模型,研究了长壁工作面冲击地压的因果机制。对基本顶破裂过程及相关参数进行了分析。结果表明:在一定的阻尼阻力下,基本顶的运动呈现自由振动。同时发现,随着基本顶厚度和弹性模量的增加,基本顶的主导振动频率也会增加。在基本顶振动过程中,施加在煤体上的垂直应力得到了卸载。基本顶-煤体界面的卸压作用导致了巷道帮部煤体在水平地应力下进入巷道,从而导致冲击地压。随着基本顶强度和厚度以及煤体内水平地应力的增加,冲击地压的可能性也会增加。这一机制解释了长壁工作面巷道中冲击地压机理,为长壁工作面冲击地压的预防和控制技术提供了理论基础。

关键词：顶板破断顶板震动冲击地压

大倾角中厚煤层伪俯斜采场顶板破断及其充填实验研究

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采矿与安全工程学报 2023年第3期40卷 534-542页

作者：解盘石张颖异伍永平黄宝发冯坤陈显坤西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 西安科技大学能源学院陕西西安710054 中国安全生产科学研究院北京100012 中安国泰(北京)科技发展有限公司北京100012 山东矿机华能装备制造有限公司山东潍坊261000 四川煤炭产业集团有限责任公司四川成都610091

为了研究大倾角伪俯斜采场顶板破断及其垮落充填规律,以四川绿水洞煤矿3222工作面为研究对象,采用三维物理相似模拟实验及现场实测的方法,分析了走向、倾向、垂向及时间维度下大倾角伪俯斜采场不同区域的顶板破断规律、工作面采空区形... 详细信息

为了研究大倾角伪俯斜采场顶板破断及其垮落充填规律,以四川绿水洞煤矿3222工作面为研究对象,采用三维物理相似模拟实验及现场实测的方法,分析了走向、倾向、垂向及时间维度下大倾角伪俯斜采场不同区域的顶板破断规律、工作面采空区形态及垮落顶板的充填特征。结果表明:大倾角伪俯斜采场顶板破断呈时序性特征,直接顶一般在工作面后方5~6 m范围内发生垮落,在伪俯斜工作面初次来压前,初次破断顺序为“倾斜中部—倾斜上部—倾斜下部”,基本顶初次破断轮廓呈非对称“O”型。随着工作面的开采,倾斜中上部垮落顶板在倾斜中部区域堆积,与顶底板之间形成稳定铰接结构,并随工作面推进在中部沿走向延伸,约束了顶板的破断且限制了倾斜中上部垮落顶板的倾向下滑,致使基本顶周期性破断顺序变为“倾斜上部—倾斜中部—倾斜下部”,且破断轮廓呈不规则“月牙”型。沿工作面倾斜方向不同区域顶板及垮落顶板形态不同,采空区矸石充填呈明显非均衡性特征。在工作面基本顶初次破断前,倾斜下部采空区矸石充填程度高于倾斜中部和上部;基本顶初次破断后,工作面倾斜中上部垮落顶板堆积充填量及充填范围远高于倾斜下部区域。大倾角伪俯斜采场倾斜中部堆积充填影响因素有工作面煤厚、顶板岩性及工作面伪斜布置等。现场实测和物理模拟结果相互印证,大倾角伪俯斜采场存在倾斜中部垮落顶板充填程度最大,倾斜中上部充填程度高于倾斜下部的非对称特征。

关键词：大倾角伪俯斜采场顶板破断矸石充填垮落形态

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厚煤层工作面顶板破断与能量场动态演化规律

煤矿安全 2023年第3期54卷 153-160页

作者：刘海洋孟凡林河南能源化工集团、新疆投资控股有限公司新疆乌鲁木齐830026

为了解决深井厚煤层工作面基本顶断裂时易使工作面前方支承压力显著增高和能量积聚的问题,以某矿5301综放工作面为工程背景,通过现场微震和工作面前方支承压力监测,并结合三维数值模拟,获得工作面推进过程中顶板破断、超前支承压力与能... 详细信息

为了解决深井厚煤层工作面基本顶断裂时易使工作面前方支承压力显著增高和能量积聚的问题,以某矿5301综放工作面为工程背景,通过现场微震和工作面前方支承压力监测,并结合三维数值模拟,获得工作面推进过程中顶板破断、超前支承压力与能量场的演化规律,揭示工作面基本顶超前破断对能量场动态演化的影响。研究结果表明:基本顶断裂时,破断岩梁回转运动致使断裂线与工作面煤壁之间煤体破坏,导致工作面前方18 m范围内煤体能量释放,弹性能密度由55 kJ降低至28.5 kJ;随着基本顶与覆岩离层量增大,基本顶对上部岩层的支承点前移至断裂线以外位置,支承应力峰值前移至煤壁前方20~25 m左右,相应的断裂线以外煤体(煤壁前方22~90 m)可释放弹性应变能积聚(能量总增加量为176.2 kJ),能量峰值由80.15 kJ增大至136 kJ,能量集中系数达到2.94。

关键词：深部动力灾害微震监测顶板破断数值模拟能量场

单井对流水溶开采盐矿采空区顶板破断机理研究

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矿业研究与开发 2015年第4期35卷 42-47页

作者：侯景军何俊武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 湖北工业大学土木工程与建筑学院湖北武汉430068

水溶开采岩盐矿床形成的采空区极易导致地表过度沉降、塌陷、土地盐碱化等地质灾害及环境安全问题,因此如何有效地预测与控制盐腔的顶板垮塌成为亟待解决的问题。首先建立了单井对流法水溶开采盐矿顶板破断分析的力学模型,然后应用弹性... 详细信息

水溶开采岩盐矿床形成的采空区极易导致地表过度沉降、塌陷、土地盐碱化等地质灾害及环境安全问题,因此如何有效地预测与控制盐腔的顶板垮塌成为亟待解决的问题。首先建立了单井对流法水溶开采盐矿顶板破断分析的力学模型,然后应用弹性无孔圆板理论进行了求解,继而根据求解结果对顶板因局部张拉破损及整体失稳引起的破断机制进行了分析,最后给出了两种破断机制条件下的破坏准则。研究成果为单井水溶开采盐矿中采空区顶板破断的预测与控制提供了重要的理论依据,也为多井对流水溶开采的顶板垮断分析提供了有益参考。

关键词：单井对流水溶开采盐矿采空区顶板破断

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调斜开采工作面顶板破断机理及矿压控制探讨

煤炭技术 2021年第11期40卷 78-81页

作者：王文波李明园张宏伟北京天地华泰矿业管理股份有限公司北京100013

初采调斜开采的工作面顶板破断机理及矿压显现与正常回采不同。以某煤矿工作面调斜开采为背景,分析调斜开采过程中工作面液压支架载荷分布情况和回采巷道超前支护段变形特征,并利用ANSYS对调斜开采三角形顶板破断的演化过程进行探究。... 详细信息

初采调斜开采的工作面顶板破断机理及矿压显现与正常回采不同。以某煤矿工作面调斜开采为背景,分析调斜开采过程中工作面液压支架载荷分布情况和回采巷道超前支护段变形特征,并利用ANSYS对调斜开采三角形顶板破断的演化过程进行探究。研究结果表明:调斜开采的工作面采空区顶板将呈现“三角形”悬顶,初次来压时,三角顶板以内心为中心部分垮落。调斜开采工作面矿压显现具有非对称、非均匀现象,支承压力向调斜开采推进侧集中。最后,给出了矿压控制的建议。

关键词：调斜开采顶板破断矿压控制 ANSYS

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孤岛工作面顶板破断的薄板模型分析

矿业安全与环保 2014年第2期41卷 104-106,110页

作者：刘正春李伟利煤炭工业合肥设计研究院安徽合肥230041

为了研究孤岛工作面的顶板破断机理,利用理论分析和数值模拟的方法建立了两对边简支两对边固定、三边简支一边固定的顶板薄板力学模型。分析计算得出薄板的极限破断准则和应力分布情况,并通过极限破断准则计算出顶板破断初次来压步距和... 详细信息

为了研究孤岛工作面的顶板破断机理,利用理论分析和数值模拟的方法建立了两对边简支两对边固定、三边简支一边固定的顶板薄板力学模型。分析计算得出薄板的极限破断准则和应力分布情况,并通过极限破断准则计算出顶板破断初次来压步距和周期来压步距。通过现场观测顶板断裂的初次来压步距和周期来压步距,其结果与理论分析计算的结果较吻合,可为类似的工作面来压预报提供依据。

关键词：孤岛工作面顶板破断薄板模型数值模拟

厚而坚硬顶板破断诱发冲击地压的机理及其防治方法

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矿业安全与环保 2018年第2期45卷 54-58页

作者：郭力辽源职业技术学院吉林辽源136201

基于动静载荷叠加诱发冲击地压机理,以开采煤层上方厚而坚硬顶板为研究对象,建立了工作面回采和沿空巷道顶板破断诱发冲击地压力学模型,并推导出顶板破断引起平均应力和动载荷增加的理论计算公式,以及顶板张拉破坏和剪切破坏判定公式。... 详细信息

基于动静载荷叠加诱发冲击地压机理,以开采煤层上方厚而坚硬顶板为研究对象,建立了工作面回采和沿空巷道顶板破断诱发冲击地压力学模型,并推导出顶板破断引起平均应力和动载荷增加的理论计算公式,以及顶板张拉破坏和剪切破坏判定公式。现场钻孔应力计监测结果和理论计算结果对比表明,利用该力学模型可以比较准确地计算动载荷和应力增量,且顶板厚度、支撑宽度和断裂线在煤体内深度是影响动载荷大小的关键因素。通过对该力学模型的讨论,指出多种有效防治冲击地压的方法。该力学模型的构建为冲击地压危险程度的判别和防治提供了一种新的思路。

关键词：冲击地压动载荷应力增量顶板破断钻孔应力计