岩石破裂过程分析RFPA~(2D)系统在采场上覆岩层移动规律研究中的应用

论述了岩石破裂过程分析系统RFPA2D在采场上覆岩层移动规律研究中的应用并进行了实例计算．研究结果表明，RFPA2D可以从几何、岩性、变形、破裂及支撑等多方面较真实地模拟开采过程中上覆岩层变形、离层、断裂及地表的沉陷规律，从而为采场上覆岩层移动规律的研究提供了一种新的研究手段．     

急倾斜水平分段放顶煤开采岩移规律

采用相似材料模拟实验研究方法,对急斜特厚煤层水平分段放顶煤开采上位顶煤与采场上覆岩层运动与破坏规律以及地表变形进行了系统的研究,阐明了上位顶煤与采场上覆岩层存在不稳定拱和地表向顶板方向偏移的非对称性下沉.     

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.     

采动地表动态沉陷的流变特性

大量的开采实践证明,采动上覆岩层的一定范围及地表的移动变形具有流变特性,这种特性是地表动态移动变形的主导因素。作者以Knothe理论为基础,通过Zero模型,建立覆岩移动变形的流变模型,分析地表动态移动变形特性,给出地表动态下沉盆地的移动变形预计理论及其参数。     

急倾斜水平分段放顶煤开采岩移规律

采用相似材料模拟实验研究方法，对急斜特厚煤层水平分段放顶煤开采上位顶煤与采场上覆岩层运动与破坏规律以及地表变形进行了系统的研究，阐明了上位顶煤与采场上覆岩层存在不稳定拱和地表向顶板方向偏移的非对称性下沉。     

采动地表动态沉陷的流变特性

大量的开采实践证明，采动上覆岩层的一定范围及地表的移动变形具有流变特性，这种特性是地表动态移动变形的主导因素。作者以Knothe理论为基础，通过Zero模型，建立覆岩移动变形的流变模型，分析地表动态移动变形特性，给出地表动态下沉盆地的移动变形预计理论及其参数。     

岩石破裂过程分析RFPA^2D系统在采场上覆岩层 …

论述了岩石破裂过程分析系统ＲＦＰＡ＾２Ｄ在采场上覆岩层移动规律研究中的应用并进行了实例计算，研究结果表明，ＲＦＰＡ＾２Ｄ可以从几何，岩性，变形，破裂及支撑等多方面较真实地模拟开采过程中上覆岩层变形，离层，断裂及地表的沉降规律，从而为采场上夺层移动规律的研究提供了一种新的研究手段。     

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.     

采场上覆岩层移动参数的试验研究

通过多煤层同采时下部煤层开采对上部煤层开采影响的试验结果分析,得出了试验矿井条件下,下部煤层开采时上覆岩层移动及变形规律、有关岩层移动参数,并提出了上部煤层巷道变形的预计方法．图４,表２,参３．     

充填开采上覆岩层移动变形研究

为提高充填开采对上覆岩层移动控制效果,揭示充填开采上覆岩层移动变形规律。以山西焦煤新阳煤矿为工程背景,深入地剖析了充填开采地表沉降的3个关键因素:充填前顶底板移近量,充填体欠接顶量,充填体压缩量。认为提高充填体强度和充填率是控制上覆岩层移动的2个主要途径,其中通过控制充填率来减小上覆岩层移动效果更为明显,充填体强度对于控制上覆岩层移动是有限的。采用数值模拟分析了煤矿胶结充填开采下不同充填体强度和充填率对上覆岩层移动变形情况,并进行了曲线回归分析,得出了在一定充填率下上覆岩层的下沉量曲线,而且建立了等价采高、基岩高度与岩层最大垂直位移量之间的关系式,对预测充填开采地表最大变形,指导充填开采合理充填,起到了积极作用,有着广泛的应用前景。     

坚硬顶板下近距离薄煤层回采巷道布置及开采实践研究

通过分析坚硬顶板下近距离薄煤层在掘进期间使用的支护方式和开采期间的顶板宏观观察、矿压分析、顶板管理及事故教训,最终从施工方法、上覆岩性、煤柱集中压力与岩石滑动影响角及顶底板应力分布等方面分析了近距离煤层回采巷道布置上的相互依存关系,提出了巷道布置的合理途径;并提出了关于近距离煤层掘进工艺、支护和工作面开采期间有效矿压控制、顶板管理的一些方法措施,为今后近距离薄煤层掘进巷道布置和开采实践提供科学合理的指导。     

沿空留巷矿压显现周期性机制研究

沿空留巷保留巷道中的矿压显现存在强烈区和缓和区周期性交替的现象,通过建立沿空留巷结构力学模型,分析了此现象与工作面端头弧三角形悬板的关系。研究表明:周期来压时,工作面顶板断裂会在沿空巷道上方产生弧三角形悬板,悬板最大悬顶距对应位置的巷道矿压显现相对强烈,并且随工作面推进矿压显现强烈区以周期来压步距为步距跳跃前移。在上述研究基础上,提出弧三角形悬板位置预测与实测方法,并以东滩煤矿3203工作面沿空留巷为工程背景,通过矿压观测对矿压显现程度周期性现象和弧三角形悬板位置进行了验证,提出了分阶段不等强支护方式,为留巷滞后支护设计提供了依据。     

低应力软岩复合顶板大变形煤巷支护技术

 低应力软岩复合顶板煤巷,虽然埋深较浅,围岩自重应力水平不高,但因顶底板岩层岩性及结构的特殊性,巷道围岩具有软岩的特性。以黑沟煤业有限公司主采4-2煤层回采巷道为工程背景,对该地质条件下巷道支护技术进行研究,结果表示,锚杆支护产生的夹持作用可提高巷道浅部围岩完整程度及深部围岩承载能力,缩小浅部围岩的破坏范围;锚索支护能够提高深部围岩与浅部围岩的整体性,减缓围岩的整体沉降运动趋势;金属网与钢带可加强对表面围岩的约束作用,限制破坏区向深部发展和表面围岩的冒落变形,减小顶板岩层的变形;底角锚杆能够促使应力峰值向深部的转移,减轻垂直应力向水平应力的转化程度,控制巷道底臌变形。上述支护方式的综合运用,可实现复合软岩大变形煤巷的有效支护。     

工作面推进过程中上覆岩层冒落的数值模拟

为了研究在工作面推进过程中上覆岩层冒落情况，基于“支架梁”模型理论、连续介质力学和损伤介质力学原理，采用RFPA^2D分析系统，模拟了岩石从裂纹萌生、扩展直至断裂的全过程，再现了煤层采动中其上覆岩层来压及工作面推进过程中剪应力、岩层下沉的变化规律。结果表明：厚顶对上覆岩层的运动起控制作用，它是该岩层系统中的关键层，另外，随着工作面向前推进，在工作面前方煤壁形成支承压应力升高区，上覆各岩层的下沉量不断增加。     

谢桥煤矿1242(1)首采工作面矿压显现规律研究

以谢桥煤矿1242(1)首采工作面为例,分析了综采工作面矿山压力显现特征、顶板活动规律、液压支架的性能和对该煤层顶底板的适应性及控制效果、工作面顺槽超前支承压力分布,对初次来压期间和周期来压期间支架载荷特征进行了较为系统的分析,为后期开采11-2煤层积累了经验.     

综放沿空留巷围岩控制机理

采用适于分析岩层断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型,分析了留巷前巷道支护形式、充填体宽度、充填方式、充填体强度和端头不放顶煤长度等对综放沿空留巷的作用和效果.研究结果表明:留巷顶板下沉是老顶回转运动与围岩变形的综合反映;充填体上方顶煤位移由老顶岩层运动引起,由浮煤和充填体压缩变形以及充填体承载前预留变形量3部分组成;留巷前巷道支护形式无法控制老顶回转量,但锚网支护巷道留巷效果比架棚巷道好;端头留设一定长度的顶煤不放,有利于老顶回转触矸后形成具有自稳能力的承栽结构.当采用综放沿空留巷时,在保证顶煤及项板稳定前提下,合理利用围岩移动规律,确定合理充填方式和充填体强度,就能保证充填体稳定,达到很好的留巷效果.     

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。     

基于FLAC3D复合顶煤大断面煤巷围岩数控模拟

为了解决某矿复合顶煤大断面开切眼施工困难问题,采用工程类比法确定支护方案,后运用FLAC3D软件在不同支护方式下进行模拟分析,研究其主要影响因素.模拟结果表明:锚杆、锚索间排距的改变不能从宏观上改变巷道围岩的应力分布特征,但能限制围岩最大位移量,能限制浅部围岩破坏形式和破坏程度.研究结果对该矿煤层切眼支护方式的选择、支护方案设计、支护材料布局、支护参数的确定提供了科学依据.     

金能煤矿软岩掘进巷道变形破坏特征及控制技术研究

摘 要：针对软岩巷道围岩在掘进过程中呈现出的顶板下沉量大、两帮收敛严重等特点，为解决巷道围岩稳定性控制的难题，本文以某矿二采区1201工作面的运输顺槽为研究对象，基于工作面巷道工程地质条件，采用现场实测、数值模拟和工业性试验等方法，阐述了软岩巷道的变形破坏特征，提出了三种不同的围岩控制方案，利用FLAC3D软件模拟了该巷道围岩水平位移、垂直位移和塑性区分布情况，并进行现场测试，工程应用结果表明：“锚索+W钢带+U型钢+注浆”的支护方案效果明显，提高了围岩的承载能力，实现了巷道围岩的稳定性控制。     

澄合矿区中厚煤层综采面矿压显现特征研究

为解决澄合矿区5号煤典型中厚(1.5～3.5 m)煤层综采开采中存在的液压支架选型合理性等问题,文中以澄合矿区具有典型中厚煤层的王村煤矿斜井5216综采工作面地质条件为研究背景,通过现场矿压观测手段分析研究了矿压显现特征。研究结果:得出了澄合矿区典型中厚煤层综采工作面直接顶初次垮落步距、老顶初次来压步距、周期来压步距、来压强度以及来压持续距离等矿压显现特点,从而为澄合矿区中厚煤层综采支架选型合理性、安全可靠性以及相似工作面的高效安全开采提供科学依据。