老顶的断裂位置与顶板的反弹

本文根据实际矿压观测结果和理论分析,指出顶板断裂产生的反弹并不是顶扳断裂时的弹性恢复,而是老顶反弹本身包括了弹性位移和刚体位移,而且不是瞬时完成的,需要持续一段时间,在老顶断裂线前方同时老顶加速下沉。根据分析的顶板反弹特点可准确地判断老顶的断裂位置。图5     

不同基础上板结构老顶的断裂摸式及其对采面来压的影响

本文以现场观测及岩样试验为基础，将长壁工作面老顶视为弹性薄板，将支撑老顶的直接顶与煤层（基础）分别视为弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性基础，亦即，将老顶及其基础（直接顶与煤层）分别视为四种统一的空间结构模型，并通过薄板弯曲边界元法分别与弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性边界元法耦合，对上述空间结构进行求解，得出了如下结论：１、在通常的长里工作面条件（ｂ／ａ＞１）下，除了断裂位置及来压显现不同外，在弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性基础上的老顶矩形板的初次断裂模式均为横Ｘ型，周期断裂模式均为横半Ｘ型，亦即，不论基础类型如何，老顶的初次断裂模式均为横Ｘ型，周期断裂模式均为横半Ｘ型。２、当板式老顶断裂后，其断口参差不齐，且基本垂直于老顶悬板的主张应力迹线。在老顶运动与转过程中，各断裂岩板之间仍处于联锁咬合状态，由于咬合面上强大的剪切力的作用，在咬合面附近形成了类似于刚——塑性的准塑性区。因此，我们认为，板式老顶断裂后，形成了咬合板结构。当ｂ／ａ＞１时，初次断裂的老顶将形成三咬板或正三咬板结构，这一结构的失稳便引起工作面初次来压，周期断裂的老顶亦将形成三咬板或料三咬板结构，这一结构的失稳便引起采面周期来压。３、随着基础（直接顶与煤     

老顶周期断裂及顶板来压预报

本文建立了老顶周期断裂前后的弹性基础梁模型,分析了老顶断裂位置及其在采场前方的矿压显现。研究表明,老顶通常在煤壁前方断裂,断裂时煤体上出现“压缩—反弹—压缩”三个区域,利用相应的显现可成功预报顶板来压。文中讨论了有关因素对断裂位置及显现的影响。     

“三软煤层”支承压力下沿空掘巷锚网支护技术

根据三软煤层围岩力学性质,研究了直接顶与老顶的构成和直接顶、老顶初次来压与周期来压步距以及顶板压力的变化规律,提出了加大初撑力及时护顶等控制顶板运动显现的措施以及防止煤壁片帮和支架插底的技术措施并付之实践,取得了三软煤层大采高控制围岩的预期效果。     

软岩采场老顶破断的有限元模拟

将软岩采场老顶岩层视为支承于粘弹性基础上的薄板，设计了研究老顶破断的ＦＥＡＥＢＰ有限元模拟方法。该法能有效的模拟各种岩性参数、开采边界条件和各种几何尺寸的老顶岩层在开采过程中破坏的过程和结果，最终提供老顶的破坏形式、断裂步距、顶板下沉状态等分析数据，并对老顶来压的预测预报、选择合理的控顶措施提供依据。     

工作面来压步距对上山煤柱尺寸的影响分析

上山附近终采线上方老顶岩层的住态影响着煤柱支承压力的大小和上山维护的难易程度。因此。工作面终采线的位置，应尽可能确定在老顶岩层周期来压完成之后。在采区范围内首采工作面的长度控制着老项的初次来压步距和周期来压步距。由于首采工作面老项断裂对相邻工作面老项岩层的损伤，使得相邻工作面老顶来压步距受到初采工作面老顶来压的控制。当采区走向长度确定之后，可以通过改变首采工作面的长度来控制工作面终采线的位置。实现采区上山煤柱尺寸最小化。     

长壁工作面老顶初次断裂步距及类型的研究

本文根据采场老顶所处的力学环境,建立起相应的力学模型,求解出老顶的弯矩修正系数,分析了老顶的弯矩分布规律。研究提出了老顶初次断裂存在着三种类型,建立了初次断裂步距及类型的计算方法。结果表明,老顶初次断裂步距应在反映自身稳定性的步距基数A基础上,用反映周围力学环境的刚度比β、载荷比D、载荷范围b_1进行修正。     

大同煤田同忻矿可采煤层顶板力学性质及其对开采的影响

矿井生产过程中,顶板事故频发,对煤矿安全生产威胁巨大,有必要明确煤层顶板力学性质和稳定性。本次研究以大同煤田同忻矿为研究对象,收集钻孔地质资料,总结了各可采煤层厚度特征和空间展布特征,确定了各煤层顶板类型;采集各煤层顶、底板岩心样品,以岩石力学测试实验为手段,得出了顶、底板岩石的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等力学参数,明晰了煤层顶板岩石类型和稳定性,并针对此提供了相应建议。结果表明,研究区发育山2^#、山4^#、2^#、3-5^#、8^#和9^#煤层共6套可采煤层,其中太原组3-5^#和8^#煤层为主采煤层;山2^#煤层顶板多为中硬岩,稳定性相对较好,山4^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶区域小规模存在,多为中硬岩和硬岩,稳定性较好;2^#煤层可采区域顶板类型主要为直接顶和老顶,软岩—坚硬岩皆有分布;3-5^#煤层顶板类型区域内以直接顶为主,大面积连片分布,伪顶和老顶穿插分布,主要为软—中硬岩;8^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶罕见,软-中硬岩皆有存在;9^#煤层顶板类型伪顶、直接顶和老顶穿插分布,软岩—中硬岩皆有发育。研究结果对于研究区矿井安全开采有一定的参考价值。     

单体支柱工作面顶板压力计算的探讨

根据现场实测,采用统计回归与理论分析方法,对鸡西矿务局单体支柱工作面顶板压力计算方法进行了分析和研究,利用来高与直接顶厚度的比值确定老顶岩层作用在直接顶的压力,最后推导出较实用的顶板压力计算方法,并在鸡西进行了应用。     

老顶初次断裂过程及其矿山压力显现

为研究老顶初次来压的形成与预报机理,本文建立了适于长壁采场中部范围的老顶初次断裂前后的弹性基础梁模型,并求得其解。计算结果指出老顶初次断裂发展过程有三个类型,分析了断裂前后的矿压显现,揭示了利用采场前方矿压显现的突变预报顶板来压的机理。     

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。     

综放工作面直接顶稳定性研究及控制实践

通过大量现场实测与系统的理论分析指出，“砌体梁”与“半拱”式结构相结合共同构成综放采场覆岩结构的基本形式．在此基础上，对上位直接顶中“半拱”结构的３种形式进行了分析，建立了相应的力学模型，对其平衡条件、失稳机理以及与砌体梁结构的相互作用关系进行了分析，从而形成了综放开采直接顶稳定性控制的基本理论和方法．最后介绍了综放开采的矿压控制实践．图４，表２，参４．     

坚硬老顶周期来压声发射前兆分析

本文分析了“DKJ—1—D”声发射子系统在坚硬顶板条件下周期来压声发射前兆特征,结果表明,在老顶周期来压前,声发射将出现两次明显的波峰段,因而可以由此前兆来预报老顶周期来压,这对指导煤矿安全生产具有重要应用价值。     

采场坚硬顶板二次断裂的初步研究

通过相似材料模拟试验、力学分析、现场研究,指出坚硬顶板二次断裂是客观存在的,二次断裂位置决定了顶板与支护的稳定性。研究表明,二次断裂主要发生在煤壁处和切顶线处、也可能在煤壁前方,其决定于顶板厚度与悬顶距、支护阻力及煤体残余强度,通过改变支护阻力可以实现二次断裂位置的控制。     

论直接顶岩层初次来压阶段的控制方法

本文针对直接顶岩层初次来压阶段顶板事故占较大比例的实际状况,提出了合理确定初撑阻力强度、始动阻力强度及最小控顶距等来有效控制直接顶岩层初垮运动、防止事故的方法体系。     

工作面预板初次断裂的有限元模拟

本文是在塑造更切实际的空间计算模型的基础上,利用三维含节理弹性静力程序兼人为处理破坏单元,对顶板中的应力分布及其变化进行了模拟计算,通过对计算结果的分析,打破了以前用某一个静态的模型所分析的初始断裂位置和由此导出的初次断裂步距及初次断裂引起的矿山压力显现。本文认为:顶板的初始断裂是经过一系列复杂的应力变化产生的。本文虽未给出定量的结论,但在分析计算结果的基础上指出了以前确定顶板初始断裂的不足,并给出顶板初始断裂的一般定性规律,对顶板的破坏规律进行更深入研究必将起到促进作用。     

放顶煤工作面滑移顶梁支架失稳分析

建立了滑移顶梁支架的稳定性指标和失稳条件。得出结论：滑移顶梁支架结构、放顶煤工作面围岩和工艺特点是引起放顶煤工作面滑移顶梁支架失稳的三个主要原因。认为在放顶煤工作面，不仅滑移顶梁支架会失稳，其它类似支架也可能发生失稳。     

采场支架与老顶总体运动间的力学关系

本文在模拟研究与实践的基础上提出了老顶多岩梁组成时的结构力学模型,深入研究了支架与老顶总体间的相互作用关系,建立起在对老顶上位岩梁采取“给定变形”方案时、反映支架与老顶总体间力学关系的方程式,揭示了进行采场支护设计的基本原则。