荣泰煤矿坚硬顶板采场支护控制技术研究

采用理论分析、现场实测、数据分析的方法,研究了荣泰煤矿10104工作面坚硬顶板运动特征及矿压显现规律、采场动压影响下覆岩结构及其围岩运动特征、坚硬顶板支护控制技术措施,为相似条件下的采场围岩控制技术提供了参考。     

坚硬顶板综放采场台阶式悬梁结构控制及其数值分析

通过对岩层移动的现场观测和相似模拟,提出了综放采场坚硬顶板的台阶式悬梁结构,建立了相应的数值模型和力学模型,运用有限元法分析了坚硬顶板条件下支承压力对硬煤的压裂效应,依此确定坚硬顶板的最佳预处理步距和液压支架合理工作阻力;并根据力学模型对顶板台阶式悬梁破断瞬态平衡条件及其与液压支架的相互作用关系进行了理论分析,从而形成了硬顶煤、坚硬顶板条件下综放采场围岩控制的基本理论和方法,实现了提高硬顶煤冒放性和回收率的安全、高产高效开采;最后,以一个工程实例佐证了其对坚硬顶板的有效控制 图5,表4,参10     

地下开挖围岩应力响应的数值分析

为了研究顶板自然崩落规律的应力响应,采用数值计算方法建立三维矿体模型,对工程开挖情况进行模拟计算,分析开挖过程中围岩应力的变化情况.结果显示:当采场进行拉底开挖后,围岩应力发生重分布,最大主应力在空区四周附近集中分布;在空区的周围存在应力松弛的区域,随着开挖面积的不断扩大,空区周围的应力松弛区不断扩大,竖向应力的应力减小区扩展到采场的整个顶板,水平应力的小应力区出现在空区顶板中央,且对称分布;在拉底面积达到一定值后,在拉底顶板中心位置将出现大范围的拉应力区;破坏首先从拉底区上部中间开始,呈拱形向上发展.     

倾斜厚层坚硬顶板条件下沿空留巷稳定性控制

针对倾斜厚层坚硬顶板条件下综采工作面沿空留巷技术难题,采用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,揭示倾斜厚层坚硬顶板采场覆岩运移规律,分析预留巷道多次扰动影响下倾向及走向方向顶板垂直应力分布特征。根据切顶留巷围岩应力分布规律,将沿空巷道分为“原岩应力区、超前应力增高区、滞后应力增高区、滞后应力稳定区”4个区域,提出巷内围岩支护原则,并基于区域特征,设计分区支护留巷方案,并成功应用于柏林煤矿-2446(k26)沿空巷道。研究结果表明：优化岩块B长悬臂梁结构是留巷成功的关键,通过切顶卸压留巷技术手段,可减小巷旁支护体及实体煤帮压力,沿空巷道支护效果良好,证明倾斜厚层坚硬顶板切顶留巷关键技术是可行的。     

煤层水力致裂对采场围岩应力扰动的影响

采用分析岩石损伤破裂过程的RFPA2D-Flow数值计算软件,研究了大阳煤矿3401综放面煤壁前方煤层水力致裂对采场矿压的应力扰动过程。结果表明:随着水压力的增大,围岩应力会不断经历集中、转移、再集中的过程,受水力致裂的影响顶板压力释放,高应力值不再出现,低应力值出现得较为密集,弱化了顶板(煤),围岩被湿润弱化,湿润弱化范围逐渐向四周扩展。现场试验验证了煤层水力致裂对卸除覆岩高应力、弱化坚硬顶板和提高放顶煤采出率的积极作用。     

白腊坪煤矿K_(13)薄煤层坚硬顶板的薄板理论分析及其来压预报

白腊坪煤矿K_(13)缓倾斜薄煤层系三迭系煤层,平均厚度为1.0米,其上直接赋存一层8.0米厚的坚硬顶板。本文用薄板理论研究其顶板的应力分布规律,并且用最大拉应力强度理论推导出顶板初次及周期来压步距的理论计算式。应用该理论计算式对现场实施来压预报获得了成功。实践证明,用薄板理论研究薄煤层坚硬顶板的应力分布是合理的,对于生产现场具有十分重要的意义。     

人工砼柱置换残留矿柱采场结构参数优化

为了安全经济地回收某矿山已充填采场中的残留矿柱,根据矿山特殊的地质条件和残矿资源赋存状况,提出人工砼柱置换残留矿柱的回采方案。运用三维有限元模拟软件MIDAS/GTS建立采矿模型,模拟采矿过程,分析在采矿作业扰动下不同结构参数采场顶板围岩、矿柱和人工砼柱的稳定性,结合经济因素对拟选的5组采场结构参数进行优化选择。研究结果表明,采场最大拉、压应力随人工砼柱尺寸的增大而减小;最大拉应力位于上盘围岩顶板中央,是影响采场整体稳定性的主要因素;模型4最大拉应力0.474 MPa,远小于其抗拉强度1.57 MPa,安全富裕系数大,经济合理。最终确定矿山置换残留矿柱的人工砼柱尺寸为3.5 m×3.5 m。     

固结顶板采场围岩应力应变的有限元分析

本文用平面有限元法计算分析了固结顶板工作面在不同弹模、不同控顶距时围岩应力应变规律。研究表明,胶结层弹模改变对顶板下沉及其破坏方式产生影响,但不一定能改善围岩的应力状态。随控顶距的不同,采场围岩变形、应力相应发生变化。因此,开采期应及时护顶、缩小控顶距,合理确定工作面支护密度及支柱的工作阻力。     

湘西金矿极不稳固顶板的稳定性控制研究

作者运用边界单元法分析了湘西金矿充填料矿体二次回采采场围岩中的应力，确定了采场顶板中拉应力区和免压拱的位置，首次提出了利用免压拱控制采场顶板稳定性的观点；以此为基础设计和实施了回采前采用长锚索预控顶，回采时采用锚杆、金属网和喷浆护顶，回采后采用尾砂胶结充填采空区的联合控顶方案．试验结果表明，这种控顶方案是非常有效的，可在同类极不稳固顶板的稳定性控制中推广应用．     

矿井非典型动力现象机理的数值模拟

以四川省芙蓉矿业集团公司某矿事故案例为研究对象,提出矿山非典型动力现象的定义,利用弹塑性问题的三维有限元数值分析软件,分析采场应力分布规律、计算各坚硬厚层顶板的初次和周期断裂步距、分析破坏岩块的平衡结构,揭示矿井非典型动力现象发生的机理:位于弯曲下沉带最下位的厚层坚硬顶板在地质构造和采动影响下初次断裂失稳,破坏了下位"砌体梁"平衡结构,直接导致了矿井非典型动力现象的产生.研究表明:顶板岩层结构、原岩应力、"主关键层" 的冲击倾向性是影响矿井非典型动力现象发生的3大主要因素.     

采场应力和煤结构对煤与瓦斯突出的影响

本文通过具体实例,分析讨论了采场应力对矿井煤与瓦斯突出的控制作用;煤的物理性质对矿井煤与瓦斯突出的影响。研究表明:煤的灰分、挥发分含量直接影响着煤体瓦斯压力、含量及煤与瓦斯的突出。     

煤的渗透性研究

对南桐煤田的青年矿、鱼田堡矿和南桐矿煤样在不同应力状态下及不同电场下的渗透率进行了研究，得出了煤渗透率与有效应力和电场强度之间的关系。对了解煤的渗透特性、瓦斯涌出量预测具有一定参考价值。     

北京房山矿应力场初步研究

本文介绍了用孔壁应变法对北京矿务局房山矿应力场进行测量的初步研究结果.简要说明了构造应力是房山矿冲击地压的主要力源.     

煤层底板破坏深度的综合测试方法

在奥陶系灰岩岩溶承压水上带压开采时,用综合方法进行了观测,在室内做了相似材料模拟试验,得到了不同情况下的放(注)水规律;底板岩层水平及垂直方向受力情况;附加最大剪应力值;主压力方向;应力分布曲线;底板位移曲线及底板裂隙发育状况等,从而确定了底板破坏深度。     

瓦斯突出地球物理场的介质分布特征

研究了瓦斯突出地球物理场的介质分布特征．从关键层（瓦斯突出煤体） 成因机制及其与宏观地质构造之间的关系探讨了其空间分布特征；应用岩石力学、弹塑性力学理论确定了工作面前方应力墙的位置和宽度．为地球物理方法在瓦斯突出灾害预测中的应用奠定了物理性质基础．     

门城煤柱动静态应力数值模拟分析

本文通过有限元数值模拟计算,对门城煤柱内应力分布规律,应力的流变特性、煤柱内的现应力状态、峰值压力的大小和位置,开采不同煤层时所留刀柱的尺寸及对另一层煤的影响等进行了探讨。     

煤层底板采动影响的研究

本文应用相似材料模似方法,研究了煤层底板采动影响。对模型底板岩体进行了综合观测,得到了底板岩体位移及应力的变化规律;並且观测了底板岩体声速变化,用以评价岩体的完整性,指出了底板不同部位裂隙发展变化状况。     

浅析抚顺矿区构造规律

本文主要通过现场调查、鉴定力学属性、原岩地应力测量等手段,比较详细的探讨了抚顺矿区构造、构造组合及其演变关系.最后指出矿区构造规律和采矿工程中值得注意的几个问题.     

激发地音在冲击地压防治中的应用

本文介绍了在城子矿孤立煤柱开采过程中,采用激发地音观测、评价不同条件下煤体应力状态。激发地音观测资料表明,根据地音事件的主频率,应力降、卸载范围的时间变化,能对以往所采用的经验性预防措施给予合理解释。     

新汶煤田协庄井田断裂构造特征及有关因素分析

本文探讨了协庄井田中、小型地质构造特征,研究了煤层断裂构造展开规律,用数理统计方法分析了煤层(2、4、6和11层煤)小断层(1177条)的发育密度、出现频率,并就煤层小断裂的落差、倾角及其与主断层的关系进行了探究。对井田深部和西部未采区进行了预测。