放顶煤开采顶煤移动与破坏规律的数值分析

结合现场实际采用数值模拟的方法 ,研究了放顶煤开采的支承压力形成规律、分析了采高和支架阻力对顶煤应力和位移分布的影响 ,为顶煤破碎机理的分析和顶煤移动、运动规律的研究提供了依据     

FLAC在放顶煤开采顶煤变形与移动特征研究中的应用

采用数值模拟的方法,着重研究了顶煤的变形特征、顶煤变形与支承压力和支架工作阻力的关系;分析了采高和支架对顶煤应力和位移分布的影响,为顶煤破碎机理的分析和顶煤移动和运动规律的研究提供了依据。结果表明,支承压力有一形成过程,它对顶煤及夹矸的移动、破碎有着十分重要的影响;支架仅对下位2～3m的顶煤有影响;夹矸层的厚度及物理力学性质对顶煤的应力分布和移动有重要影响;采高的变化对顶煤的应力分布基本无影响,但会引起中下位顶煤水平位移和垂直位移的增加,对上位顶煤影响不明显。图5,表1,参8。     

注水对顶煤强度及冒放性的影响机理研究

针对注水后煤层强度降低及顶煤冒放性增加的机理,引用Mohr-Coulomb强度准则构建水理性分析模型,并采用大量煤样岩石力学试验方法,分析了水对煤体单轴抗压强度和剪切参数的影响作用,得出了降低煤体强度、增加顶煤的冒放性与煤层注水水压力和孔隙压力系数的关系,分析了煤层注水对顶煤强度及冒放性的影响因素。结合碱沟煤矿急倾斜坚硬特厚煤层综放开采条件,进行了顶煤注水弱化试验,验证了模型的合理性。     

厚夹矸顶煤放出率计算方法研究

针对含厚夹矸放顶煤开采的顶煤放出率难以计算的现状,本文以淮北朱仙庄煤矿Ⅱ863工作面为研究背景,采用散体介质流相似模拟试验以及顶煤放出率现场测定试验,研究了不同层位的顶煤回收率,并分析其运动规律,研究结果表明：相似模拟试验中顶煤平均放出率78%,现场试验顶煤平均放出率77.8%;不同层位顶煤放出率呈现“两头低中间高”的规律;该研究不仅实现了含厚夹矸顶煤放出率的计算,还为结构复杂的厚夹矸顶煤开采提供了科学依据。     

放顶煤开采顶煤应力有限元分析

利用ＡＤＩＮＡ程序对顶煤进行了二维有限元应力分析，得到了顶煤破碎发展区域“三带”量的概念，为顶煤的破碎机理分析提供了依据。     

放顶煤工作面顶煤破碎效果分析

通过分析指出,煤层强度、开采深度、煤层厚度和支护阻力是影响顶煤破碎效果的主要因素,并建立了评价顶煤破碎效果的综合指标,为放顶煤效果的预测提供了依据。     

急倾斜综放破碎顶煤流动规律数值模拟

急倾斜特厚煤层综放工作面长度较短,提高水平分段高度可增产增效,但存在顶煤放出率低的问题。有必要采取措施弱化高阶段顶煤,研究弱化后煤体流动规律。苇湖梁煤矿急倾斜煤层高阶段顶煤超前注水-预裂爆破致裂弱化后,破碎顶煤具有散体介质特征。基于现场地质环境与开采条件分析,将弱化后顶煤视为非连续介质,应用颗粒流计算程序PFC(Particle Flow Code),对比分析了急斜煤层高阶段顶煤弱化前后随时间演化规律,为安全开采提供了理论依据。     

基于数据挖掘技术的顶煤冒放性评价算法

为解决以往顶煤冒放性评价方法存在的计算过程复杂,不能生成评价规则而不便于推广的缺点,采用数据挖掘技术中决策树算法对30个矿井的顶煤冒放性进行分类研究,在此基础上生成了一棵顶煤冒放性评价决策树,并由此形成了一系列评价规则,最后就该算法的应用效果进行评价。     

急倾斜(大倾角)坚硬煤层顶煤弱化及合理回采工艺效益探讨

根据窑街三矿现采工作面煤层赋存条件及近年来对急倾斜特厚坚硬煤层顶煤弱化及合理回采工艺研究效果,对三矿急倾斜特厚煤层顶煤弱化及合理回采工艺研究的经济社会效益作了较为全面论述和探讨,指出了顶煤弱化及合理回采工艺研究的紧迫性和必要性。     

长青煤矿6#煤层顶煤冒放性数值模拟

为研究煤矿顶煤冒放性,基于长青煤矿6#煤层煤岩物理力学参数,利用通用离散元程序（UDEC）建立工作面走向数值计算模型,分析工作面推进距离对顶煤冒放高度的影响。结果表明：随着工作面的推进,顶煤屈服破碎高度增加,破碎、垮落范围增大。当工作面推进20 m时顶煤破坏范围和破坏形状趋于稳定,屈服破坏高度达到峰值9 m。由此,煤层冒放性较好,可以采用一次采全高综采放顶煤开采方法。该研究为长青煤矿6#煤层放顶煤开采生产提供了理论依据。     

放顶煤工作面顶煤介质状态分析

本文根据现场实测、相似模拟实验和有限元计算结果,对放顶煤工作面推进过程中,顶煤移动变形规律和介质状态转化机制进行了综合分析研究;论述了顶煤介质状态转化对工作面支架的作用,不同强度顶煤在工作面控顶区上方的性态分布和放顶煤线处的垮落特点;提出了适应顶煤介质状态转变的支架结构形式及力学特性,不同顶煤条件下的放顶煤方案。     

急斜大段高综采放顶煤矿压研究

总结了“急料特厚煤层大放高工作面矿压显现及顶煤运动规律研究”的成果,阐述了工作面矿压显观的特征及顶煤运动基本规律,得出可将一次采放高度提高到20m的结论。     

放顶煤法用于陡立煤层的可行性研究

本文根据我国情况,归纳出四种相应的放煤法,并以“椭球体放煤理论”将煤炭回收效果做了分析,论证了各自的应用条件及改进措施,所得结论大体与实践相符。     

回采工作面顶板事故安全评价的事故树方法

本文讨论了用事故树方法进行回采工作面顶板事故安全评价的具体方法和步骤,提出了工作面顶板事故发生概率和风险率的计算公式,并提出了工作面顶板事故安全指标和事故法则的初步研究成果。     

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     

坚硬顶板工作面矿压预测预报及控制实践

本文通过门头沟煤矿两个试采面的实际观测研究,基本模清了坚硬顶板采场上覆岩层运动及矿压显现规律,成功的预报了顶板来压。实际控制效果表明,所得结论比较符合现场实际。     

大倾角“大采高”煤层工作面端面冒落原因及其控制

根据徐州矿务局张集煤矿9602工作面发生的端面冒落事故和现场实测数据,分析了大倾角“大采高”煤层高档普采工作面端面冒落的原因,提出了控制端面冒落的措施。     

恒底开采矿压显现规律模拟研究

本文在现场实测的基础上,利用相似材料模拟实验方法,对厚煤层恒底开采和下行分层开采的矿压显现规律进行了对比研宄。研究结果表明:恒底开采第一分层时,由于顶煤易在采空区冒落,冒高较大,因此老顶来压时对采场的影响程度明显减小,这对于厚煤层坚硬顶板条件下的安全生产是十分有利的;恒底开采时,顶板裂隙扩展范围较小(裂隙带高度减小),并能减小顶板出现离层的高度,因此,有利于顶板含水层下(或地表水下)安全生产;恒底开采时,除最后一个分层外,各分层工作面的顶板均为煤体,因此可以减少煤炭含矸率,当煤层顶板较破碎时,其效果更明显     

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。