层状裂隙岩石顶板的失稳

采用无拉力岩石梁的力学解析模型,根据自由刚体法及卡氏定理建立了层状裂隙岩石顶板失稳问题的基本求解方程．分析考察了在不同荷载条件、梁轴向产生永久变形、以及不同支座条件下裂隙岩石顶板梁的失稳特性．结果表明：其弯曲失稳可用临界挠度δｍａｘ／Ｄ来描述．当不考虑梁轴向永久变形及支点位移条件影响时,顶板梁失稳的临界挠度为０．４．梁轴向永久变形将使失稳点的临界挠度及梁的承载能力降低．同时,梁的失稳还直接受两端支承条件的支配．其影响程度可用支点系数α来描述．α增大,梁的弯曲刚度降低,梁易于失稳．     

大采高长壁工作面顶板垮落的裂纹板力学模型

针对大采高长壁工作面顶板垮落在空间上具有局部、分段和迁移的特征,结合煤岩体地质特征,将长壁工作面顶板视为含有一定数量边裂纹的弹性薄板,利用弹性力学中的薄板理论建立了裂纹板力学模型.以周期来压过程中长壁工作面的来压规律为研究对象,将弹性薄板在工作面推进过程中的破坏分为裂纹扩展、塑性铰失效和铰接板失稳三个阶段,利用断裂力学和弹塑性力学理论研究了各阶段顶板失稳的条件,求得了使裂纹开裂扩展的应力强度因子K1和裂纹的起裂荷载q的计算公式;得到了第二个阶段中造成塑性铰失效的极限荷载p*;通过分析薄板间的连接及破坏过程研究了第三个阶段铰接板的失稳过程.顶板破坏的三阶段力学分析方法合理地解释了工作面长度方向上顶板的来压特征;顶板第一次垮落完成后,由于应力转移,造成应力集中作用,使得长壁顶板未破断部分再次经历裂纹扩展、塑性铰失效、铰接板失稳这三个破坏过程;造成来压从破坏部位向两边迁移,形成了长壁工作面周期来压过程中矿压显现的迁移特征.研究结果从理论上解释了工作面长度方向上的顶板垮落及来压规律.并结合具体工作面监测信息对理论分析结果进行了验证.     

强制放顶爆破参数研究

榆神府矿区煤层顶板属于非坚硬岩层,但由于工作面初次来压步距很大,单体液压支柱无法抗拒覆岩整体切落和大面积垮落压力而容易引发大面积垮落灾变。数值模拟分析表明,非坚硬顶板工作面初次来压步距可以通过深孔和浅孔强制放顶减小。通过数值模拟和实际开采条件分析,提出了采用深浅孔结合进行强制放顶预防大面积垮落灾变的方法。得到了炮眼直径与最小抵抗线的关系,确定了非坚硬顶板强制放顶的爆破参数,为避免顶板大面积垮落灾变提供了可靠依据。     

浅部煤层壁式煤柱支撑法开采大面积垮落机理

中国西部有一批获得正常经营权的小矿井。他们在采用长壁煤柱支撑法进行开采时，常发生大面积顶板垮落事故。文中结合陕北郭家湾煤矿的实例进行数值分析，研究顶板大面积垮落的机理，认为一定极限条件下在顶板作用下的支撑煤柱群产生大变形，引起顶板变形破坏并形成“六面体”。在“六面体”重压下煤柱群整体塌落，造成大面积顶板垮落。区分隔离煤柱和区内煤柱，选择合理开采参数，是防止灾变的关键。     

对称弯压拱面内失稳类型的变形判断

对称弯压拱存在分支屈曲与极值点失稳2种面内失稳形式.根据在失稳前后拱轴线变形形状的不同,提出了对称弯压拱失稳类型的变形判断方法,它可用拱轴线变形增量来判断,也可以通过关键截面的荷载-位移曲线来判断.将这种变形判断法应用于有限元分析中,对2个实例的计算表明,该判断方法正确、有效.     

木城涧矿底煤复采平面模拟试验研究

通过对北京矿务局木城涧矿十槽煤不具备常规复采条件底煤复采的相似材料模拟试验研究，证明了回采上分层时顶板冒落情况和矿压显现规律，初步探明了留与不留煤皮假顶情况下，回采下分层时顶板岩层二次失稳情况和矿压显现规律，为类似条件底煤复采制定合理的复采方案、安全技术措施等提供重要的依据和指导作用。     

采空区覆岩失稳引发冲击性灾害机理

为了研究造成大面积顶板向采空区快速运动形成气体灾害的原因。通过采用对综放采场覆岩结构形成条件的分析和研究。提出了综放采场覆岩大、小结构的概念,分析了综放采场覆岩结构失稳的几种形式,对覆岩结构失稳引发冲击性灾害的机理进行了探讨,采场覆岩大结构的瞬时失稳是造成大面积顶板向采空区快速运动形成气体灾害的根本原因。该结论可以作为开采期间的地压控制和采空区回采结束后的安全封闭设计的依据和参考。     

充填体下连续开采诱导顶板失稳演化时变分析

利用时变边界力学理论讨论了连续采矿顶板诱导失稳崩落过程,给出了连续回采诱导顶板失稳崩落中时变边界的几何描述.RFPA软件通过单元性质弱化的方法来处理单元的破坏问题,准动态的模拟崩落体的时变边界问题,从而获得连续采矿诱导顶板失稳崩落时变边界的一种有效解决途经.通过RFPA计算分析了铜坑矿充填体下矿体连续开采诱导顶板失稳崩落过程,分析该过程中顶板诱导失稳崩落的时变效应及其规律.计算结果表明在一定的连续回采采空区的空间条件下,运用局部人工干扰诱导顶板围岩致裂,可以有效形成顶板诱导失稳崩落.     

浅部煤层壁式煤柱支撑法开采大面积垮落机理

中国西部有一批获得正常经营权的小矿井。他们在采用长壁煤柱支撑法进行开采时,常发生大面积顶板垮落事故。文中结合陕北郭家湾煤矿的实例进行数值分析,研究顶板大面积垮落的机理,认为一定极限条件下在顶板作用下的支撑煤柱群产生大变形,引起顶板变形破坏并形成"六面体"。在"六面体"重压下煤柱群整体塌落,造成大面积顶板垮落。区分隔离煤柱和区内煤柱,选择合理开采参数,是防止灾变的关键。     

特厚煤层回采巷道顶板变形特征及控制技术

为了解决特厚煤层回采巷道顶板变形严重、支护困难等问题,通过现场观测和理论分析得出特厚煤层回采巷道变形因素及其特征,并利用FLAC3D数值模拟软件分析了在原支护和高强恒阻让压锚网索联合支护2种护巷方式下巷道围岩变形情况.研究结果表明:含软弱夹层的特厚煤层回采巷道自稳时间短,变形速度快,顶板破碎严重,塑性区破坏范围较大,巷道顶板整体变形明显;高强恒阻让压锚网索支护系统能够适应围岩高应力的特点,遏制顶板过度变形破坏,满足该地质条件下巷道顶板大变形的趋势.工程实践表明,高强恒阻让压锚网索支护时巷道顶板最大下沉量为206 mm,并且现场未出现锚杆(索)破断失效的情况,支护结构能够满足巷道顶板变形特征,保障综放工作面的安全高效生产.研究结果可为类似条件下的巷道顶板控制提供参考.     

急斜长壁工作面顶板岩块结构分析

本文就急斜长壁工作面顶板岩层沿倾向断裂后形成的岩块结构进行深人分析,推导出岩块间的内力计算公式,得出顶板岩块沿倾向形成“非对称三饺拱”结构,对顶板控制有实际意义。     

论弹性基础变形效应对采场老顶活动规律的影响

由于煤体及直接顶岩层的弹性压缩变形,老顶岩梁端部开裂前并不是处于理想的嵌固支承状态。本文深入地分析了由直接顶和煤层组成的弹性基础变形效应对老顶岩梁活动规律的影响,给出了列传统老顶岩梁来压步距公式进行修正的具体方法。研究成果对于指导现场预计顶板活动规律和进行控制设计具有重要意义。     

顶板来压后工作面端头顶板的结构形式、稳定性及支护措施

本文在相似材料模拟实验及现场观察的基础上,就客观上存在的端头顶板结构——弧三角形悬板,运用板的极限分析方法,分析了它的稳定性,明确指出:在能够形成这一端头结构的采场条件下,端头顶板的稳定性好于工作面内的顶板,对于合理地进行顶板支护具有指导意义。     

积屑瘤的稳定性与显微裂纹

利用光学和电子显微镜对20钢在两种切削参数下,形成的积屑瘤的金相显微组织与结构进行了观察.结果表明:积屑瘤具有纤维状结构,积屑瘤中各部位的形变率不同;某些部位有碳的偏聚现象.其组织类似于珠光体结构;对积屑瘤的受力状态及其各部位的形变率的差异进行了讨论。大量裂纹的存在.削弱了积屑瘤的强度.是引起积屑瘤不稳定性的因素之一.     

深部大跨度切眼顶板分区控制技术

针对深部大跨度切眼顶板自稳能力差、变形剧烈、支护困难等问题,以赵固二矿1105大采高工作面切眼支护为工程背景,综合现场调研、理论分析、顶板探测等方法,分析了深部大跨度切眼冒顶机理和不同顶板的控制关键,提出了以接长锚杆支护为主导的顶板分区控制技术,阐明了不同顶板分区的控制原理。据此,对赵固二矿1105切眼二次成巷进行了支护设计,并进行了顶板下沉量和顶板失稳垮落规律监测,结果表明:接长锚杆与中部层位顶板共同形成的"锚固体岩梁"呈现出较好的稳定性,各层位顶板均得到了有效控制,保证了切眼顶板安全与正常服务。     

线性时变离散大系统的稳定性(续)

采用向量V函数结合比较原理,研究线性时变离散大系统的不稳定性。把高维时变大系统的不稳定性判定,简化为低维定常离散系统的不稳定性判定,省略了对子系统的不稳定性判定条件,从低维辅助方程直接完成原来高维大系统的不稳定性判定。     

综放工作面端面冒顶机理及控制

通过对综放工作面顶煤破碎特点和过程的分析,初步揭示了综放工作面端面冒顶机理,指出顶煤破碎区提前至煤壁前方和某些诱发因素的影响是导致端面冒顶的主要原因.由此提出了控制端面冒顶的主要技术途径和措施,在现场应用后取得了满意的效果,有效地控制了综放工作面的端面冒顶,实现了稳产高产,从而形成了综放工作面端面冒顶治理的系统关键技术.图6,参10.     

杉木树煤矿切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究

结合杉木树煤矿B4上保护层煤层地质情况,进行切顶卸压沿空成巷无煤柱开采技术应用研究,通过反复现场工业性试验,对聚能爆破相关参数、聚能装置安装方式等进行优化,形成了适合杉木树煤矿地质条件的沿空切顶成巷技术.通过研究,解决了杉木树煤矿万吨掘进率高、采掘接续紧张、保护层开采速度慢等问题,提高了矿井资源回收率.     

顶板来压预报的数学模型及效果

本文应用模糊数学方法统一识别来压前兆模糊信息(超前巷道和工作面顶底板移近速度),探讨了来压前兆的基本特征量及隶属函数,找出了各种条件下来压前兆的共同异常特征,使来压预报可按统一模式进行。文章表明,移近加速度是来压前兆的基本特征量,由其构成的戒下型隶属函数将前兆异常分辨得十分清楚。研究结果为确定性预报、计算机预报提供了有效的前兆分析数学模型。     

土哈盆地西山窑八道湾煤层井壁不稳定机理探讨

本文分析丁吐哈盆地西山窑、八进湾煤层井下复杂情况及其原因.着重探讨了煤层井壁不稳定机理,结果表明,煤层井壁不稳定是物理、化学、力学与机械等因素的综合效应。