浅埋大采高工作面超前支承压力峰值演化规律

采场支承压力分布规律与峰值位置,对采场巷道超前支护和来压监测预报等都具有重要价值。以张家峁煤矿浅埋薄基岩大采高22201工作面为背景,基于现场实测,采用UDEC数值计算、物理相似模拟、理论分析相结合的方法,对浅埋大采高工作面超前支承压力峰值演化规律进行了研究。结果表明:在埋深95 m,采高3～7 m条件下,工作面超前支承压力峰值随采高的增大而减小,峰值位置向煤壁深处转移。初采阶段,随着采高增大支承压力峰值下降了5%,峰值距煤壁距离增大了92%,但与采高之比下降18%。充分采动后,随采高增大支承压力峰值下降了14%,峰值位置距煤壁距离上升14%,支承压力峰值和峰值距煤壁距离都大于初采阶段。通过工作面煤岩体极限平衡理论分析,给出了支承压力峰值位置计算公式,超前支承压力峰值位置与采高呈近似线性关系,理论计算与实验和实测吻合。     

支承压力高峰位置的现场确定方法

研究和确定采场周围支承压力高峰位置,对于确定回采工作面的停采线及区段煤柱的大小起着非常重要的作用。本文以现场实测研究结果为主,结合有限元和相似材料模拟研究结果,对煤体中支承压力高峰位置进行了研究。认为支承压力高峰位置至煤壁的距离主要受开采深度、顶板岩层的容重、煤体的单向抗压强度、煤层的采高、老顶周期来压步距等的影响,并给出了其计算式。现场可以根据地质条件及开采条件事先进行估算。代入计算式即可求出支承压力高峰的位置,计算结果与实际情况吻合较好。     

工作面滞后支承压力分布规律

为获得综采工作面滞后支承压力的分布规律,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,对兖州矿区工作面滞后支承压力分布规律进行了分析.分层开采与综放开采工作面滞后支承压力变化规律是,随着采高的增大,工作面滞后支承力的距离加大,垂直应力集中系数差别不大.实例结果表明:分层滞后支承压力在工作面后方160～180m以外稳定,综放工作面在其后方200 m以外稳定.     

复杂地质条件下炮采工作面超前支承压力的研究

文中以刘河矿13031炮采工作面为实验工作面,采用现场实测和数值模拟的方法研究了复杂地质条件下炮采工作面的超前支承压力影响范围以及强度,为该条件下工作面的超前支护范围和强度提供依据。研究表明:超前支承压力峰值位置为工作面前方10 m,峰值强度为20MPa,超前支承压力影响范围为工作面前方0~50 m,其中剧烈影响区域为工作面前方0~23 m.     

工作面超前支承压力分布规律

为揭示工作面超前支承压力分布规律,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,对兖州矿区进行工作面支承压力进行了分析,得出综放与分层开采工作面超前支承压力分布变化的规律,为回采巷道超前支护长度、支护强度等提供了理论依据.     

长壁开采煤柱支承压力及塑性区分布规律

为了研究长壁开采采面面间煤柱支承压力与塑性区分布规律,采用理论推导、数值模拟、现场监测的方法,通过考虑采空区上覆岩土体自重荷载作用下煤岩体的成拱效应,推导了临近采空区侧煤柱顶部支承压力计算式,基于所得支承压力对煤柱进行弹塑性分析,建立临界状态下煤柱弹塑性微分方程并求解,给出了煤柱塑性区计算式.根据玉华煤矿2410工作面工程地质条件,采用ANSYS对不同采深(500～600 m)与采空区宽度(160～280 m)的煤柱塑性区分布规律进行模拟研究,将数值模拟与理论所揭示的规律进行对比,研究理论适应范围;为验证理论的可靠性,进一步对玉华煤矿2410工作面回风巷道煤柱塑性区进行监测,并将监测结果与理论计算结果对比.结果表明:数值模拟揭示的煤柱塑性区分布规律与理论反映出的规律一致,同时发现在大采宽条件下计算出的煤柱最大塑性区宽度与模拟结果吻合度较高.现场监测结果进一步验证了计算理论的可靠性.研究结果给出了大采宽下长壁开采时综采工作面面间煤柱顶部支承压力分布以及最大塑性区宽度计算式,可为煤柱设计提供依据.     

支承压力分布演化规律及对煤岩体破坏的影响

为了研究支承压力与工作面超前煤岩体破坏之间的关系,采用ANSYS软件对采场支承压力分布动态演化规律和塑性区分布范围进行数值模拟,并从理论角度分析开采引起的煤岩体应力状态变化过程。数值模拟结果表明,支承压力呈非对称性山峰形分布,工作面推进距离与支承压力集中程度呈正相关性,工作面前方塑性区范围随着推进距离的增加而增大。屈服条件分析表明,尽管煤岩的破坏随着支承压力的增加、增大了破坏的可能性,但煤岩的破坏并不单纯取决于支承压力的大小,而是由水平应力和支承压力共同决定的;以支承压力作为判断标准,得到的煤岩体破坏范围往往会比工程实际范围偏大。该研究结果对矿山灾害的预防工作有指导作用。     

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。     

采场周围支承压力分布规律的探讨

本文综合现场实测、实验室研究及有限元计算结果,揭示了采场支承压力分布规律,分析了影响支承压力分布的主要因素,给出了利用已知参数确定支承压力高峰区的估算公式,从而为确定合理区段煤柱尺寸提供了依据。     

大采高综采工作面支承压力分布模拟研究

针对大采高回采工作面矿压显现严重的问题,利用现场数值模拟手段,分析研究大采高工作面支承压力分布的特点.结果表明,工作面支承压力影响范围随采高加大而增加,支承压力峰值随着采高的加大逐渐向工作面前方移动,超过峰值点后都呈单调下降趋势.工作面推进速度与工作面支承压力的显现规律呈相反关系,即推进速度快,矿压显现不明显,推进速度慢,矿压显现相对明显.采高加大,垮落带范围增大,断裂带的高度升高.     

浅析停采线位置的合理确定

本文以朱集矿1121(1)工作面为例,对工作面超前支承压力的影响范围进行了理论分析计算和现场实测分析,结果表明超前支承压力的范围可达80 m以上,为避免开拓大巷受采动影响而产生大变形,保护煤柱宽度,即停采线到大巷的距离至少应达到80 m以上。     

基于相似模拟试验的工作面顶板压力显现规律研究

以现场实测资料为基础，通过实验室相似模拟试验对工作面顶板压力显现规律进行了研究，同时得到了工作面前方支承压力峰值位置、最大支承压力峰值集中系数、工作面前方支承压力剧烈影响范围等有益数据。     

极软厚煤层综采面超前支撑压力的分布规律

针对极软厚煤层围岩控制问题,以河南神火集团梁北矿11151工作面煤层赋存条件为依据.采用Flac 5.0数值计算软件模拟分析了煤层采高和煤体强度对工作面超前支撑压力和围岩变形的影响规律,现场实测了梁北矿11151极软厚煤层大采高工作面超前支撑压力的分布规律,实测与数值计算结果相吻合.研究表明:在极软厚煤层大采高开采条件下,工作面围岩变形严重,煤壁破裂区和塑性区显著增大,影响范围和应力值增大,在工作面安全生产过程中应加强对煤壁片帮的控制,加大工作面超前支护范围.     

大倾角大采高综采工作面支承压力分布规律研究

通过对神宁集团羊场湾煤矿6.2m大采高综采一次采全高工作面支承压力进行现场实测和分析研究,总结了在大倾角条件下大采高工作面支承压力的分布规律,为确定工作面超前支护范围及巷道保护煤柱留设尺寸提供了依据。     

黄河北煤田薄煤层采场上覆岩层纵向分带发育规律

针对黄河北煤田赵官煤矿大水高瓦斯厚冲积层薄基岩复杂开采条件,本文通过理论分析、数值模拟方法对赵官煤矿综采工作面采场上覆岩层纵向分带发育规律和其结构形态进行了研究,得到了采场上覆岩层纵向运动破坏规律及其结构形态,即在采动应力作用下,采场上覆岩层开始呈现较平的"枕型"结构形态,随着采场支承压力不断增加,采动破坏岩层逐渐演化为"拱型"结构形态,当工作面推采距离达到工作面长度时,采场上覆破坏岩层在工作面纵向上扩展到最高处,此后随着工作面的不断推进,断裂拱高保持不变,而拱脚不断向前方扩展,呈现出"平顶拱型"结构形态;同时通过理论计算和现场实测对比分析,得到了采场上覆岩层冒落带、裂隙带分布范围,即冒落带高度为2.4m,裂隙带为19.1 m,裂采比为15.3,为矿井采场顶板控制、支架选型和瓦斯抽采参数确定提供了科学依据,对实现薄煤层综采安全高产高效的具有意义。     

孤岛工作面回采支承压力及超前巷道支护技术研究

基于淮北孙疃矿1026孤岛工作面具体地质条件,采用数值模拟和现场实测方法对孤岛工作面回采过程中超前支承压力、沿空掘巷煤柱应力、位移变化特征等进行研究。     

利用空间弹性理论分析和计算采动影响下的底板应力分布

本文利用空间问题的弹性理论计算和分析了采动影响下的底板应力分布,并参照以往学者的研究成果,利用最小势能原理和极限平衡原理,分析了底板含水层易在采空区和采场突水的原因.同时根据计算和分析结果,提出底板巷道应布置在超前支承压力影响深度Z_0以下;缩短工作面长度可以减轻底板突水.并将分析结果与现场实测结果进行了比较,证实了本方法的可靠性.     

移动坐标下采空区流场及遗煤瓦斯浓度场分布

为揭示"U"型通风方式下采空区流场及遗煤瓦斯体积浓度场分布规律,采用数值模拟与现场实测对比验证的方法进行研究,利用UDF接口将工作面推进过程添加到CFD计算模型中,建立基于移动坐标下的采空区遗煤瓦斯渗流计算模型,将数值模拟结果与平顶山煤业(集团)公司十矿"U"型通风下20130综采工作面瓦斯涌出实测结果进行对比分析.研究结果表明:工作面推进速度越快、工作面进风巷风速越小,采空区瓦斯体积浓度和回风巷瓦斯体积浓度越高,数值模拟结果与现场实测结果相一致,验证了数值模拟结果能够真实反映实际现场情况.     

赵各庄矿3137面超前支承压力分布研究

赵各庄煤矿3137东一工作面为深部开采工作面,通过数值模拟和现场实测进行了工作面超前支承压力明显影响范围和峰值位置的模拟和观测,得到了工作面超前支承压力影响范围35 m,峰值位置为18～20 m的应力分布的规律,为工作面巷道超前支护和冲击地压的防治提供了参考.     

抚顺龙凤矿支承压力非线性数值分析

本文根据现场实际观测和实验室实验,采用弹塑性理论,对抚顺龙凤矿1/4工作面进行有限元数值分析,以确定采动所诱发的支承压力对冲击地压的影响。计算分析表明,支承压力呈类似抛物线状分布;随工作面推进,长壁工作面支承压力带变宽;且压力峰值有内移趋势.