（急）倾斜煤层深部开采覆岩变形力学模型及应用

根据人们对如何描述（急）倾斜煤层采空区上覆岩层变形行为的需要，在弹性理论的基础上，将上覆岩层假设为岩板，研究上覆岩层的变形特征，建立了上覆岩层变形的力学模型，导出了采动覆岩的挠度方程和计算最大挠度点的理论公式，通过计算得到了采空区下方挠度大于其上方的挠度，最大挠度点位于采空区中部偏下的位置，真实地反映了（急）倾斜煤层深部开采时采空区顶板变形特征和岩板在联合作用力条件下的变形本质，为（急）倾斜煤层深部开采覆岩变形计算提供了科学依据．     

急倾斜煤层走向综采覆岩破坏特性研究

为研究急倾斜煤层走向综采覆岩变形及破坏规律,采用力学分析、相似模拟实验及数值模拟分析,得到工作面覆岩破坏特性及岩层移动规律.研究表明:(1)急倾斜煤层综采面推进后,顶板位于工作面中部偏上覆岩处的岩层出现了挠度最大值,导致顶板断裂呈现由工作面顶板岩层的"中上部-上部-中下部-下部"的垮落顺序.(2)工作面上部覆岩以产生拉伸破坏为主,中、下部覆岩以剪切破坏为主;直接顶冒落的矸石充填下部近1/3的采空区域,且上部出现垮落区域比下部范围明显更大.(3)工作面下部应力集中系数比上部大1.2倍左右,工作面的下部端头支护处在极不均匀的高应力集中区,工作面端头及超前支护相当困难.     

大倾角坚硬顶板厚煤层矿压规律数值计算

为了研究大倾角坚硬顶板厚煤层矿压显现规律,应用RFPA数值计算软件对大倾角坚硬顶板厚煤层顶煤的运动规律、顶底板的跨落规律及变形位移情况进行了模拟.得到主要结论为:大倾角煤层沿倾斜方向采场上覆岩层的移动和变形破坏特征是不对称的;上覆岩层在法向载荷的作用下普遍产生挠曲变形,变形规律为采场中上部下沉量较大,采场下侧下沉量较小;直接顶初次跨落步距约30 m;老顶初次来压步距约60 m,周期来压步距18～22m.     

复合岩梁的特殊力学特性

复合岩梁是解决矿山顶板压力问题的力学模型,本文根据实验研究,探讨了复合岩梁的强度特性、变形特性及破坏特性。提出了复合岩梁具有应力似连续效应、变形边界效应、粘合状态的影响和层间摩擦力等特殊性质。上述研究的初步结果可为今后的现场矿压现象和支架类型的研究提供参考。     

急斜煤层综放开采中基本顶的稳定性

针对受纵横荷栽共同作用的斜置矩形板力学模型,充分考虑中面内力对弯曲的影响,确定了相应的荷栽势能,运用能量法得到顶板挠度和应力的解析表达式;根据急斜煤层水平分段综放开采的岩层结构形态,应用解析式分析了苇湖梁煤矿顶板挠曲变形规律及其随影响因素的演化途径,给出了水平分段综放开采的关键技术参数,从岩层控制学的角度提出相应的工程技术措施.研究表明:板的挠曲变形及应力与板体材料、结构几何特征及倾角有关,并呈现明显的非线性特征;苇湖梁煤矿急斜煤层综放开采水平分段高度的合理取值范围应在20～30m之间,现场应用取其下限20m是安全适宜的;顶板岩层运移最剧烈的区域在采空区沿走向的中部,应采用上部塌陷区充填的方法减小顶板悬露长度,减缓上覆岩层的运动,进而控制地表沉陷,保护自然生态平衡.     

彬长生产服务区下采空区稳定性评价研究

针对彬长生产服务区建筑群受采空区影响问题,应用数值模拟计算、覆岩变形理论分析方法,结合地表监测成果,综合计算分析了建筑群下107工作面综放开采采空区稳定性及其对建筑物的影响,分析结果表明,107工作面开采属于非充分采动,覆岩中洛河组、宜君组坚硬厚岩层对地表移动变形具有控制性的作用,由于坚硬关键层的整体变形作用,使得地表水平移动范围大于沉陷范围,地表建筑群下采空区已基本稳定.应用影响函数预计模拟方法预计分析了地表剩余移动变形,表明地表移动盆地已经处于基本稳定状态,地表剩余移动变形对建筑物影响很小.研究结果为彬长生产服务区建筑群下开采沉陷灾害治理提供了可靠地依据.     

围岩性质对采空区地基稳定性的影响

为了研究围岩性质对采空区建筑物地基稳定性的影响,通过数值模拟的方法分析单一岩层和复合岩层这两种模型.结果表明:在单一岩层中,随着上覆岩层硬度的增加,地表下沉及水平移动值会减小,大变形区(集中变形)范围都变小,破坏程度相应减小,但当上覆岩层为坚硬岩层时、其它条件相同时,上覆岩层硬度的增加,对采空区地基的稳定不利;在复合岩层中,上硬下软型的各地表移动和变形值都要比上软下硬型的小;但从塑性区状态图上看,在岩层内部上硬下软型的破坏程度更大,在软硬岩层界面更易产生顺层面离开的离层裂隙,因此上硬下软型的岩层组合对采空区地基的长期稳定不利.     

顺层双层岩质边坡屈曲性态研究

视顺层双层岩质边坡为叠梁结构,以其地质背景及力学作用机制为依据,分析了双层岩质边坡变形破坏机理,抽象出岩梁结构简化分析模型.利用梁板屈曲理论,探讨了叠梁的屈曲性态和分叉特性,建立了岩层结构的灾变判据.分析表明,对于顺层双层岩质边坡,这种计算模型和判据更接近实际情况,为边坡稳定性分析提供了一种理论依据.     

急倾斜煤层覆岩破断和裂隙演化的采厚效应

为了确保水体下急倾斜煤层的安全回采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的水文工程地质条件,采用相似材料物理模拟实验,分析了急倾斜煤层覆岩破断和裂隙演化的采厚效应.结果表明:急倾斜煤层开采顶板坚硬上覆岩层存在关键层时,顶板岩梁以层状破断为主,初次破断均形成“复合破断”;急倾斜煤层开采顶板岩梁初次破断后,覆岩裂隙向关键层及其上方岩层发育,不同采厚导水裂隙分布均呈“耳型”分布;随着急倾斜煤层采厚的增大,急倾斜煤层初次破断步距呈降低趋势,覆岩裂隙发育高度和初次破断厚度呈增大趋势.     

煤矿开采引发地表变形的动态测量方法探析

当地下的煤层在开采出来之后,其采空区的顶板在地心重力的作用下会与顶板上方的覆岩及土体向层理面法线方面缓慢移动,当地下工作面不断推进之后,采空区的顶板岩层端部会逐渐出现开裂的情况,其在岩层中部开裂区域较小的条件-F,会出现顶板岩层整体垮落的情况,该文基于实际,就煤矿开采引发的地表变形动态测量的方法做出探究,望给有关人士参考.     

拐点偏距影响因素的多元线性分析

基于实测数据,采用多元线性回归的方法深入研究了地质、采矿条件等对拐点偏距的影响,并建立了拐点偏距的回归计算模型.通过分析,得出影响拐点偏距的主要因素为覆岩抗压强度、采动程度、煤层倾角、采深和表土层厚度等.同时发现当覆岩中存在大于10 m坚硬岩层时模型计算误差较大.采用多元线性回归方法重新建立了无大于10 m坚硬岩层的时拐点偏距计算模型.该模型的拟合度、稳定性和精度都较高,能够满足地表移动变形预计的需要.     

厚松散层下开采覆岩及地表移动变形规律试验研究

煤炭开采保障了我国能源供应,同时也因采空造成了地表变形沉降。针对厚松散层下开采覆岩及地表移动变形问题,依托兖州矿区某庄煤矿地质背景,采用模型试验,监测研究了采动过程中地表及各层覆岩移动变形指标的变化规律,探索了采掘结束后的持续变形阶段,指出受采动影响松散层压缩导致的移动变形值在整体移动变形上占比增大;在煤层采厚2.2m条件下,观测获得采后地表的最大下沉值为1447.6mm,最大水平移动值为394.6mm。研究结果对矿区工程建设用地及线路规划选址具有一定的实用意义。     

软硬互层岩体的加筋作用及敏感性分析

通过对软硬互层岩体受力分析及二维颗粒流数值模拟,从宏观方面分析了硬岩的"加筋"作用及其力学机制,并通过大量的单轴压缩数值模拟分析了加筋作用对硬岩弹模、泊松比、强度以及分层数量、层厚比和层间摩擦等因素的敏感性。结果表明:硬岩对软硬互层岩体的加筋作用主要是通过承受拉应力来发挥作用。加筋作用对分层数和层厚比的敏感度较高,对弹模的敏感度先减小再增加,对强度的敏感度则相反,对层间摩擦的敏感度逐渐降低。     

东秋里塔格构造带盐相关构造圈闭及成藏模式

东秋里塔格构造带发育的新近系吉迪克组膏盐层,在库车组沉积时期以来的构造变形过程中起到了滑脱和调节地层变形的作用,地震剖面解释结果表明,盐上构造圈闭主要有盐上背斜、盐上逆冲断层遮挡圈闭等;盐层内部圈闭是由其中碳酸盐岩和砂岩夹层所形成的岩性和褶皱圈闭;盐下构造圈闭主要有盐下背冲断块圈闭等。结合研究区的成藏条件认为研究区具有以断裂和不整合为输导层的它源-侧向排烃油气成藏模式,主要构造活动期与阳霞凹陷的烃源岩演化有着很好的匹配关系,使研究区构造圈闭内聚集了大量来自阳霞凹陷的天然气。     

某砖厂附近山体滑坡成因机制分析及稳定性评价

滑坡位于四川成都龙泉驿区,因修建厂房开挖山体形成陡坡,在暴雨作用下,表层松动岩体沿下覆泥岩顶面产生整体高位滑坡,威胁下方厂房及工人生命安全。通过现场地质调查表明,滑坡边界条件及坡体地裂缝展布受早期构造结构面控制,通过地质力学分析该滑坡侧缘、底面边界分别受两组剪性结构面、一组张性结构面和层面控制。滑坡表面宏观变形迹象明显,通过野外定性判断和计算分析表明滑坡天然工况下处于欠稳定状态,暴雨、地震工况处于不稳定状态,提出清除表层松动岩体辅以地表截排水的治理建议。采用的地表变形迹象与结构面地质力学配套分析方法,对于确定类似岩石滑坡边界条件、成因机制分析和稳定性评价具有借鉴意义。     

片岩三轴蠕变特性及蠕变模型研究

在云南澜沧江流域,发育了大量的倾倒变形体。软硬岩互层的岩体结构是该流域形成倾倒变形体的重要原因。软岩的岩体力学参数是研究倾倒变形体的关键点。为了研究其变形机制,采用YSJ-01-00岩石三轴蠕变实验机,在恒温条件下,对片岩进行三轴蠕变实验;采取Burgers模型对其流变曲线进行辨识,并确定模型参数。试验结果表明,该种岩石长期强度只有瞬时强度的0.71倍。通过对实验曲线的研究,本文系统分析了片岩在蠕变条件下的变形特征和力学特征。着重探讨了加速蠕变阶段的轴向应变-应变率-偏应力关系特征。为预测和评价倾倒变形体的长期稳定性提供了重要依据。     

某水库溢洪道边坡变形破坏特征及治理对策研究

通过对边坡变形特征的分析,研究了由粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、炭质页岩互层组成的斜向坡高边坡的变形破坏模式,基于模式分析提出了有针对性的治理措施.在工程地质条件分析的基础上,通过不同部位裂缝、岩体松弛及层间错动现象的分析,认为边坡的变形受层间错动带及陡倾坡外卸荷裂隙控制作用明显,边坡中上部沿层间错动带产生拉应力及剪应力集中,边坡下部软岩产生压缩变形,引起块体向坡外及岩层倾向方向的变形,并通过层面和卸荷裂隙向上传递变形,其变形破坏模式表现为阶梯状蠕滑-拉裂变形.由于边坡下游侧为强风化强卸荷带碎裂结构岩体,存在多条软弱夹层,可产生多处潜在剪出口,因此边坡的治理以削方减载为主,并通过预应力锚索框架控制层间软弱夹层的变形.     

厚层坚硬顶板离层发育特征与水害成因机理

针对部分区域矿井离层水害严重的问题,结合淮北杨庄矿水文工程地质条件和开采条件,采用离散元数值模拟方法,研究厚层坚硬覆岩下离层发育特征及其动力突水机理。结果表明:离层在发育过程中受岩浆岩的支撑作用和应力重分布的影响呈现移动拱形特征;火成岩的冲击性破断和充足的离层水源是发生突水事故的关键因素。该研究为同类地质条件矿井的离层水害防治提供了有益参考。     

岩盐溶腔覆岩移动规律的研究

用概率积分法研究了岩盐水溶开采引起的溶腔上覆岩层移动规律，得出了覆岩的移动表达式及溶腔中心点处覆岩的下沉及变形公式。其结果与模拟试验结果是一致的。