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煤矿采场顶板破断规律的三维有限元模拟

煤矿采场顶板破断规律的三维有限元模拟

中国北方岩石力学与工程应用学术会议

作者：王可钧刘保国武汉岩土力学所山东矿院矿压所

本文根据煤矿采动空间的形成及围岩构成特点,建立了比较接近客观实际的三维有限元计算模型,通过对计算结果分析可知:采动过程中顶板内应力的分布及其变化比通常用梁板的模型所进行的数学力学分析结果要复杂得多,因此顶板的破断发展就要... 详细信息

本文根据煤矿采动空间的形成及围岩构成特点,建立了比较接近客观实际的三维有限元计算模型,通过对计算结果分析可知:采动过程中顶板内应力的分布及其变化比通常用梁板的模型所进行的数学力学分析结果要复杂得多,因此顶板的破断发展就要比通常认识到的情况复杂得多。本文在这次计算结果的基础上,初步给出了顶板内应力分布的特征及总的顶板破断发展所遵循的规律,对于更进一步对顶板破断发展规律进行更仔细的研究打下基础。

关键词：顶板破断三维有限元

来源： cnki会议评论

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回采巷道不等长调斜开采顶板破断研究

回采巷道不等长调斜开采顶板破断研究

北京力学会第二十八届学术年会

作者：王鹏杜建中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

为研究深部煤层开采底板破坏规律及特征,以王庄矿7106工作面为工程背景,利用3DEC数值模拟仿真软件,建立了回采巷道不等长调斜开采开采数值模型,对工作面回采过程中顶板破断规律进行特征分析。结果表明:调斜开采过程中,顶板附近应力分布... 详细信息

为研究深部煤层开采底板破坏规律及特征,以王庄矿7106工作面为工程背景,利用3DEC数值模拟仿真软件,建立了回采巷道不等长调斜开采开采数值模型,对工作面回采过程中顶板破断规律进行特征分析。结果表明:调斜开采过程中,顶板附近应力分布较为集中,其中工作面左侧压应力较大,在调斜过程中应加强工作面左侧支护。

关键词：调斜开采顶板破断数值模拟

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大采高工作面顶板破断特征和来压规律研究

能源技术与管理 2021年第3期46卷 1-3页

作者：高超山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿山西吕梁033602

以斜沟煤矿18114工作面为研究对象,通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,研究大采高工作面回采过程中不稳定层间距顶板的破裂断开以及来压规律。在回采大采高工作面过程中顶板的破断满足散体破坏结构,覆岩块段会形成散体失稳滑落现... 详细信息

以斜沟煤矿18114工作面为研究对象,通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,研究大采高工作面回采过程中不稳定层间距顶板的破裂断开以及来压规律。在回采大采高工作面过程中顶板的破断满足散体破坏结构,覆岩块段会形成散体失稳滑落现象。模拟结果证明,当顶板结构强度较低时,就会失去支撑作用,伴随工作面的回采,顶板不断垮落,发生微弱矿压显现。利用现场实测的数据研究分析矿压显现规律,得到工作面周期来压步距是22 m,首次来压步距是26 m,矿压显现规律基本与模拟结果吻合。

关键词：顶板破断超前支承压力散体滑落来压步距矿压显现

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浅埋薄基岩煤层顶板破断及控制

矿山压力与顶板管理 1995年第3期12卷 22-25页

作者：黄庆享李树刚西安矿业学院

本文在总结实测与模拟得出的浅埋薄基岩破断运动特征基础上，通过建立力学模型分析了基岩初次破断与周期性破断的机理，以及基岩结构失稳机理，探讨了合理的控制方法。

关键词：支护控制顶板破断浅煤层

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沿空巷道上方顶板侧向破断研究与应用

山西焦煤科技 2017年第6期41卷 27-30页

作者：李学金马磊陈杨山西寿阳段王煤业集团有限公司山西晋中045400 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013

山西某矿N2103工作面留设8 m窄煤柱进行综放高强度开采,为了研究煤柱上方顶板相对煤柱破断位置,基于弹性地基梁理论建立了顶板侧向破断理论判据,并根据顶板抗拉应力与其对应位置的弯矩成正比,确定顶板在距采空区边缘5.6~7.4 m位置处破... 详细信息

山西某矿N2103工作面留设8 m窄煤柱进行综放高强度开采,为了研究煤柱上方顶板相对煤柱破断位置,基于弹性地基梁理论建立了顶板侧向破断理论判据,并根据顶板抗拉应力与其对应位置的弯矩成正比,确定顶板在距采空区边缘5.6~7.4 m位置处破断。由工业性试验可知,理论计算结果与现场钻孔窥视结果吻合性较好,表明该力学模型能够很好地对沿空巷道顶板破断位置进行预判,为沿空巷道煤柱宽度的安全设计提供依据。

关键词：沿空巷道顶板破断弹性地基梁钻孔窥视

不同顶板关键块破断结构对沿空巷道围岩稳定性的影响

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能源与环保 2024年第2期46卷 275-280页

作者：徐乐武智东陈立军孙世洲郝译超郝本良卢中喜国电建投内蒙古能源有限公司察哈素煤矿内蒙古鄂尔多斯017000 徐州弘毅科技发展有限公司江苏徐州221000

在实际工程中巷道与破断顶板通常有3种不同空间位置的结构特:巷道位于破断顶板断裂线下方;巷道位于破断顶板断裂线内部;巷道位于破断顶板断裂线外部。通过FLAC 3D模拟巷道开挖前后关键块结构的变形与力学特征,得出3种结构下顶板关键块... 详细信息

在实际工程中巷道与破断顶板通常有3种不同空间位置的结构特:巷道位于破断顶板断裂线下方;巷道位于破断顶板断裂线内部;巷道位于破断顶板断裂线外部。通过FLAC 3D模拟巷道开挖前后关键块结构的变形与力学特征,得出3种结构下顶板关键块与巷道围岩相互作用的时空演化规律,结果表明,3种空间结构形式的破断顶板对围岩压力的影响程度逐渐减小。巷道位于破断关键块断裂线下方时,煤柱侧支撑压力最大;巷道位于破断关键块断裂线内部时,煤柱侧支撑压力比前者稍低,但两者都存在单斜面剪切破坏的风险,并且此类巷道煤壁侧支撑压力范围最大,底板出现应力叠加区进而引发大范围底鼓。当巷道位于破断顶板断裂线外侧时,中位关键块处于完全垮落态势,对巷道围岩垂直方向的力学传递机制减弱,围岩最为稳定。

关键词：沿空巷道关键块顶板破断围岩稳定性

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顶板岩层破断诱发矿震的频谱特征

岩石力学与工程学报 2010年第5期29卷 1017-1022页

作者：陆菜平窦林名郭晓强刘彪陆振裕范军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 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

揭示顶板破断过程中的微震活动规律,采用频谱演变来评价顶板动力危害的强度,并进一步监测顶板的破断。采用SOS微震监测系统,针对坚硬以及软弱顶板破断来压的过程进行了实测,取得如下结论:(1)顶板破断之前,低频段微震幅值逐渐增加,来压... 详细信息

揭示顶板破断过程中的微震活动规律,采用频谱演变来评价顶板动力危害的强度,并进一步监测顶板的破断。采用SOS微震监测系统,针对坚硬以及软弱顶板破断来压的过程进行了实测,取得如下结论:(1)顶板破断之前,低频段微震幅值逐渐增加,来压时信号的幅值达到最大值,之后产生突降。同时微震前兆信号主频与来压强度呈负相关。(2)软弱顶板破断之前,微震信号主频开始向低频段移动,但前兆主频均大于20Hz,来压之后主频又开始向高频段移动。(3)坚硬顶板破断过程极其短暂,主震信号幅值较高,但主频小于5Hz,来压前后低频微震信号的幅值较低,前兆效应不明显。利用上述规律,可以对顶板破断的过程及其强度进行有效的评价和预测。

关键词：采矿工程冲击矿压顶板破断微震频谱特征

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梯形破断顶板综放面高抽巷层位确定试验

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2016年第10期35卷 1015-1019页

作者：马巍梁冰石占山孙维吉辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

为得到某矿综放工作面在梯形剪切破断顶板情况下的高抽巷的合理布置层位.采用相似材料模拟试验方法对综放工作面回采过程中顶板破断规律进行模拟,得到了随着工作面推进岩层破断的力学结构及覆岩的下沉量.研究结果表明:综放工作面推进过... 详细信息

为得到某矿综放工作面在梯形剪切破断顶板情况下的高抽巷的合理布置层位.采用相似材料模拟试验方法对综放工作面回采过程中顶板破断规律进行模拟,得到了随着工作面推进岩层破断的力学结构及覆岩的下沉量.研究结果表明:综放工作面推进过程中竖向贯通裂隙主要由顶板岩层拉剪破坏产生,拉破坏受到岩层碎胀特性的制约,剪破坏形成纵向贯通范围较大的裂隙,剪切裂隙是沟通煤层与高抽巷的主要通道,最大破坏高度受到岩层碎胀性制约,且呈周期性分布特征.高抽巷应布置在剪切裂隙纵向贯通最高位置处,且在开切眼附近高抽巷应向下施工.

关键词：剪切破断岩层结构相似材料模拟试验顶板破断高抽巷

大倾角采场围岩应力分布及矸石充填特征的倾角效应研究

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工矿自动化 2024年第3期50卷 142-150页

作者：高利军晋发东梁东宇杨文斌汤业鹏王同华亭煤业集团赤城煤矿有限责任公司甘肃平凉744000 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 西安科技大学能源学院陕西西安710054

煤层倾角是造成大倾角采场采动力学行为呈现复杂性、特殊性,诱发众多灾害事故的重要因素之一,为揭示煤层倾角对大倾角采场围岩控制及矿压显现特征的影响规律,采用物理相似模拟和数值计算相结合的研究方法,在综合分析了大倾角工作面顶板... 详细信息

煤层倾角是造成大倾角采场采动力学行为呈现复杂性、特殊性,诱发众多灾害事故的重要因素之一,为揭示煤层倾角对大倾角采场围岩控制及矿压显现特征的影响规律,采用物理相似模拟和数值计算相结合的研究方法,在综合分析了大倾角工作面顶板破断运移及矸石滑滚充填特征的基础上,利用有限元−离散元(FLAC2DPFC2D)耦合算法建立了不同倾角的大倾角采场耦合数值模型,研究了大倾角采场围岩应力分布及矸石充填特征的倾角效应。结果表明:①采动作用下,大倾角采场顶底板内围岩应力均呈非对称拱形分布,随着煤层倾角增大,拱形垂直应力释放区范围和向上部偏移程度逐渐增大,但水平应力释放区范围和应力值逐渐减小,无论是垂直应力还是水平应力都易在工作面上下端头顶板处出现应力集中,但最大集中应力会随煤层倾角的增大而减小;大倾角工作面顶底板内应力大小和传递方向均存在非对称特征,随着煤层倾角增大,工作面顶底板应力拱高逐渐降低,围岩应力的传递方向以围岩涌向采出空间为主,由初始近似竖直方向逐渐偏转趋于工作面垂向。②工作面顶板破断及矸石的滑滚充填具有时序性和分区演化特性,并随煤层倾角的改变而呈现一定的倾角效应。随着煤层倾角增大,直接顶的初次破断位置将逐渐向工作面倾向上部区域转移,同时由于重力沿工作面倾向的分力变大,矸石沿倾向的充填程度更为密实,但充填长度减小,工作面中上部区域高位岩层的破碎程度和空洞范围增大。③采空区内矸石对围岩的作用机制主要体现在提供侧向应力和竖向支撑2个方面,且受矸石重力作用影响较大,会随煤层倾角改变呈现较强的倾角效应。

关键词：大倾角煤层围岩应力矸石充填倾角效应采动应力顶板破断