相似模拟试验支架阻力监测装置的研制及应用

在相似模拟试验过程中,为使模拟支架尽可能贴近真实情况,基于液压原理研制出了能够监测相似模拟试验支架阻力的试验装置,建立了现场支架工作阻力和模拟支架测量参数之间的函数关系.为检验支架阻力监测装置性能,以辛安矿1402工作面为研究对象,进行了相似模拟试验和现场试验.由模拟试验和现场试验对比分析可知:监测装置和现场监测的平均工作阻力分别为额定工作阻力的67.88%和69.6%,相差很小.采场支架工作阻力主要的分布范围和相似模拟试验支架阻力监测装置测得的工作阻力分布范围相同,均为5 000 k N~6 000 k N.相似模拟试验支架阻力监测装置能够模拟现场支架工作阻力,具有良好的可靠性.     

大安山矿房山采区冲击地压模拟试验研究

采用相似材料试验方法对大安山矿房山区采区的冲击地压进行了研究,通过模拟试验,得出以顶板岩断裂位置位移和方向及工作面发生冲击地压的时间和地点,为工作面后续开采提供预测和理论根据。     

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。     

工作面开采矿压显现规律预测的相似模拟研究

本文使用实验室相似模拟的方法,对淮南某矿13煤首采工作面进行矿山压力显现与支承压力规律进行研究,通过模拟实验预测了回采工作面矿压显现规律,对现场采煤工作面具有预测和指导意义。     

断层冲击相似模拟微震信号频谱分析

以济三煤矿6303工作面地质条件为背景,进行了断层冲击矿压相似模拟试验研究。利用TDS-6微震采集系统记录了试验过程微震信号,通过对微震信号频谱分析,并结合采动过程中矿压显现特征,总结提炼出断层滑移失稳微震信号的重要波形特征。试验结果表明:采动作用可诱发断层滑移失稳,如果断层围岩系统处于临界应力状态,则很小的扰动就能引起断层滑移失稳。冲击震动波传播遇到断层等不连续面时发生反射、折射,震动波部分或者完全不能穿过断层,导致在断层的另一盘监测不到震动信号。而断层滑移失稳是断层两盘发生的突然相对错动。因此,断层两盘是否监测到明显的震动信号,可以作为断层发生活化的判据。这一结论对于利用微震监测系统监测预报断层冲击矿压具有一定的借鉴意义。     

岩盐溶腔稳定性的相似模拟设计原则和依据

根据弹性力学和相似理论的基本原理，对岩盐溶胶稳定性进行相似模拟设计。提出并论证了平面应力相似模型存在极限模拟采深．对超过极限模拟采深的１０００ｍ采深岩盐溶腔稳定性相似模型进行简化及系数修正。试验表明其结论是准确可靠的。     

承压水体上采煤底板断层突水规律的研究

为了分析底板含水层水压及采动矿压对底板隔水层岩体上部与下部的影响与破坏，应用了相似材料模拟试验以及断层附近底板突水的力学分析方法，对底板突水机理有了进一步的认识；同时，由断层附近底板突水的力学分析方法所得到的理论计算结果，也可以作为判别类似条件下遇断层时承压水体上采煤是否安全的依据。     

基于固—气耦合物理相似模拟的实验装置研究

采动裂隙演化与卸压瓦斯渗流耦合的物理相似材料模拟实验是研究采动影响下煤岩体渗透率变化规律及分布特征的基础,文中通过研制"固—气"耦合物理相似模拟实验台,设计耦合实验中的开采系统、充气系统和测试系统,进行了相似模拟实验及渗透率测定。开采系统保证箱体气密性的同时实现了煤层的模拟开采,测试系统验证了试验箱内气体在岩层中的流动规律符合达西定律,进而验证了实验装置的可行性,从而为研究采动裂隙场时空演化与卸压瓦斯渗流耦合规律的相似模拟实验奠定实验基础。     

43307工作面过42煤残余煤柱矿压显现规律数值模拟研究

通过对榆家梁煤矿43307工作面矿压显现的分析,建立工作面回采计算模型,利用数值模拟方法研究工作面推进与工作面压力分布情况,并给出矿压显现的几何量值,为工作面安全生产和巷道合理支护提供科学的理论指导。同时,通过多种矿压观测手段分析了工作面开采过程中的采场来压规律及过应力集中煤柱的矿压规律,对该矿区其他相同条件工作面及类似条件下回采采场围岩控制具有工程决策意义。     

可视化模拟在燃烧器中的应用

以相似理论为基础，对KBN双通道燃烧器出口湍流场进行了研究，通过因次分析得到了可视化模拟的相似准则。并采用了酸碱水模拟可视化方法，对出口燃烧影响比较大的燃料和燃烧空气的混合情况进行了可视化模拟，验证了所得到的可视化模拟条件的正确性。     

马兰矿深埋中厚煤层覆岩移动变形规律相似模拟研究

为了研究深埋中厚煤层在开采过程中的覆岩移动变形规律,预测顶板裂隙发育高度,以马兰矿地质资料为背景,利用室内相似模拟试验法,观测10702工作面采动覆岩破坏规律,应用计算机数值模拟软件对相似模拟中导水裂隙带发育高度加以验证。研究表明:由相似模拟试验可知,10702工作面的初次来压步距约为40 m,周期来压步距约为15 m;顶板垮落带发育高度为17.6 m,导水裂隙带发育高度为44.3 m。由计算机数值模拟可知,导水裂隙带发育高度约为45.5 m,与相似模拟试验结果基本吻合。裂隙发育位置的确定,不仅为综采放顶煤的生产安全提供理论依据,同时也为顶板冒落事故及透水事故的防治提供理论支持。     

深部近距离厚煤层开采覆岩结构空间的演化规律与应力分布特征

针对深井近距离煤层回采过程中,煤层工作面及其巷道频繁出现的形变过大、矿压突增问题,以海石湾煤矿近距离煤层开采为参考,采用相似模拟实验与理论计算方法,分别对距离相近的煤层因回采造成的覆岩结构演化、运动及围岩应力变化进行了模拟与分析.研究表明:覆岩中主关键层是否失稳破断对矿压分布的影响重大.在主关键层破断前,近场结构是矿压增量的主要来源,并使矿压具有波动性;当主关键层破断后,远场结构对于近距离各煤层矿压增量均起到主要作用,并使其变化特征具有典型的跳跃性.自下而上逐级传播的覆岩结构演化造成了主关键层的阶段性沉降,对于矿压的跳跃式变化起到了主要作用.研究发现了近距离煤层开采过程中的覆岩演化规律和矿压产生机理,对于采场矿压控制和巷道支护优化具有指导意义.     

采动区建筑物动态移动变形规律模拟研究

在相似材料模拟试验的基础上，全面研究了采动区建筑物移动变形随时间变化的动态规律，并对基础加固后的建筑物移动变形情况进行了对比分析，提出可以采用梁弯曲理论对采动区建筑物进行研究。     

缓倾斜煤层开采侧向支承压力分布特征模拟研究

为全面了解缓倾斜煤层开采后围岩应力分布规律,运用相似材料模拟方法.以某矿综采工作面的实际工程地质情况为依据,分析了采场两侧向的支承压力分布情况及应力集中程度、应力峰值距煤壁的距离、支承压力的影响范围等方面,为该矿采区巷道的合理位置布置提供参考价值.     

高承压水体上开采底板岩层变形特征研究

在承压水体上开采时,煤层底板突水过程是一个复杂的非平衡、非线性的演化过程。结合朱庄煤矿3629工作面实例,利用理论分析、相似材料模拟研究方法探讨了高承压水体上开采底板变形规律,解析煤层底板隔水层在采动矿压及底板含水层水压的复合作用下的破坏深度、应力传播特征、底板突水极限压力,并将解析解应用于朱庄煤矿3629工作面底板突水预测的实际工程中,取得较好的实际应用效果。     

公路下充填开采的相似材料及数值模拟研究

针对公路下大量压煤的实际情况,为尝试性地探索公路下采煤的合适方法,利用相似材料模拟实验对公路下充填开采进行了研究,通过实验得到了公路在充填开采状态下所产生的移动和变形值;同时利用有限元软件ADINA进行三维数值模拟,将数值模拟与相似材料模拟实验的结果进行了对比分析,并研究了开采时煤层倾角、采深对公路稳定性的影响.研究表...     

大起伏山地浅埋煤层矿压现场试验研究

为探索研究大起伏山地浅埋煤层采场矿压显现,以西南山地某矿9100工作面为典型试验采场,采用理论分析、现场实测对大起伏山地赋存下的采场矿压显现特征、支架载荷分布、巷道围岩变形、超前支承压力分布进行了探索研究。研究结果表明:1采场两端来压瞬间完成,周期来压明显,初次来压突然且来压猛烈。过冲沟发育区时周期来压步距小且来压频繁,冲沟发育区过后表现为较长时空间隔的来压。2支架初撑力利用率小,来压期间支架过载率高,容易出现支架压死或压弯现象。3支承压力分布呈"下降—稳定—上升"发展趋势,超前支承压力峰值影响范围为工作面前方15 m,峰值过后超前影响范围为工作面前方30~50 m。研究成果可为类似条件下的采场提供理论借鉴,对山地顶板岩层控制探索具有现实意义。     

东海煤矿深部回采工作面矿压规律

为了得到深部回采工作面的矿压显现规律,采用相似模拟、理论分析、数值模拟与现场观测相结合的方法,对东海煤矿32#煤层左九工作面顶板活动规律,上覆岩层移动、破坏规律以及支承压力的分布规律进行了理论分析与实践研究,得出了该工作面顶板活动的各项参数和上覆岩层移动、破坏的范围以及支承压力的分布变化规律。研究表明,深部开采工作面随着采深增加,支承压力有所增加,支柱载荷也增大,但顶板活动规律、上覆岩层移动规律与浅部开采相比变化不明显。该结论为龙煤集团同类矿井进入深部开采阶段采场围岩控制设计提供了参考依据,对其他同类矿井具有很好的借鉴作用。     

采场结构参数敏感性正交数值模拟试验研究

采用正交数值模拟试验方法研究采场结构参数对采场稳定性的影响;建立基于指标满意度的多指标正交数值模拟试验综合评价模型,选取采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模等因素,进行4因素3水平的正交数值模拟试验;选取顶板沉降位移、底板臌起位移、最大压应力、最大拉应力、塑性区共5个指标进行基于指标满意度的多指标综合评价及敏感性分析;结合云南某矿进行了实例分析,采场宽度、采场长度、人工间柱宽度、再造结构体弹模对采场稳定性的敏感度分别为0.050,0.132,0.315和0.074.研究结果表明:人工间柱宽度是影响采场稳定性最敏感也是最重要的参数,随着人工间柱宽度加大,采场趋向不稳定;采场长度和再造结构体弹模对采场稳定性有显著影响;采场宽度对采场稳定性的影响较小.     

高填土涵洞相似材料的试验研究

基于相似理论和量纲分析法,推导出相似指标,并作为试验相似与否的判定原则.以砂、石膏、硅藻土混合物为相似材料,进行相似材料模拟试验.用正交法设计初次试验,用抗压强度相似指标控制试验的相似程度.通过极差分析,得出材料力学指标4个影响因素的重要程度,并在此基础上小范围调整配比进行二次试验,得到符合力学相似指标要求的材料配比.用上述试验设计方法替代全面试验法,可以通过最少的试验次数得到符合相似指标要求的材料配比,大大减少试验次数和时间.试验得出的相似材料配比与力学指标的变化规律,对实际工程相似材料模拟具有一定的参考意义.