翟英达[1]2002年在《采场上覆岩层结构的面接触类型及稳定性力学机理》文中进行了进一步梳理采场上覆岩层中可能形成的块体结构型式，是采场岩层控制研究的重要内容之一。本文首先通过力学分析的方法，系统研究了面接触块体结构的力学特性，获得了面接触块体结构中力的传递规律，并给出了该种结构的稳定条件，同时研究了块体几何参数以及结构偏转角对结构稳定性的影响。在理论研究的基础上，论文利用数值模拟方法一方面对完全面接触块体结构中最大主应力的分布规律进行了分析，证实了该种结构的承载能力受控于拱结构效应，另一方面对块体的长高比对块体破坏的影响进行了分析。论文针对面接触的特点，选择接触面粗糙度系数、接触面的壁面抗压强度和岩石基本摩擦角作为描述接触面抗摩擦性能的基本参数，从试验数据中总结出了采场上覆岩层破断面遵循的抗摩擦规律；上述叁个参数随接触面上曾经作用的压应力的变化而有所改变，进而导致接触面摩擦系数的改变。 采场岩层控制研究中涉及的另一个重要问题，是破断岩层中应力的传递规律，它是确定破断岩层中块体结构承受载荷的基础。论文借助碎块体理论，建立了块体介质模型，并对该模型中的自重应力的传递规律进行了研究，总结出块体内部平均应力的计算公式，为基本顶下位岩层结构的载荷计算创造了条件。 作为面接触块体结构理论的应用，本文对基本顶形成面接触块体结构后的采场矿山压力计算进行了有益的探索，给出了相应的来压强度计算公式，并研究了岩层破断面力学参数对来压强度的影响以及工作面控顶范围顶板下沉量与基本顶结构偏转角的关系。 论文首次从面接触角度研究块体结构，建立了以研究采场矿山压力为目的的基本顶岩层的面接触块体结构理论框架，为今后进一步深入研究面接触块体结构的其它问题打下了良好基础。
冯国瑞[2]2002年在《采场覆岩面接触块体结构研究》文中提出本文针对煤层被采出后采场上覆岩层所成结构问题，以现场观测为依据，受块体理论和“砌体梁”理论所启迪：提出了采场覆岩面接触块体结构这一概念，并对其进行了详细的力学定义。通过理论推导、相似模拟、数值模拟等方法相互结合、相互补充，对该结构进行了较为系统的分析研究。掌握了面接触块体结构的力学实质，认为它在竖直载荷的作用下产生了水平推力，得出了面接触块体结构的解析解，并进一步分析了面接触块体结构对采场矿压显现及其控制的影响。最后结合具体实例用理论计算、模拟试验、数值模拟分析对照，取得了很好的一致性。 本文所提出的面接触块体结构是块体理论和“砌体梁”理论的又一深入发展，对顶板控制定量化分析的进一步发展提供了理论依据，丰富了顶板控制的基础理论，也有助于加深对开采沉陷问题的认识，促进开采沉陷控制理论的深入研究。
冯国瑞[3]2009年在《残采区上行开采基础理论及应用研究》文中提出我国对煤炭需求增长的无限性与资源的有限性这一矛盾日趋突出,而新生替代能源目前还不能取代煤炭的主体能源地位。因此必须节约煤炭资源,提高资源回收率。现有生产矿区(井)中,很多采空区上方遗弃有大面积的可采煤层。科学合理的回收这部分煤层对于建设节约型社会和促进国民经济可持续发展有着十分重要的意义。回收采空区上方遗弃煤层实质上是残采区上行开采。通常煤层开采在顶板岩层中形成的破坏扰动区远大于在底板岩层中形成的破坏扰动区,因此,为减小本煤层开采对临近煤层的扰动,生产实际中几乎全部采用下行开采方式,与此相应人们所开展的理论技术研究也多针对下行开采领域。仅有的上行开采的相关研究,也多集中在以层间距为核心的仅考虑下部煤层开采影响的经验的可行性判定方法、矿压观测分析等方面,而事实上上行开采的核心问题是上、下煤层开采共同影响作用下上部煤层底板的移动变形规律,其移动变形规律又取决于层间岩层结构。因此,进行残采区上行开采层间岩层结构及其上部煤层底板移动变形规律的研究,才能深入奠定残采区上行开采的理论基础,对于进一步促进上行开采技术的发展和高效回收历史弃采煤层,有着重要的理论意义与指导价值。本文从残采区上行开采层间岩层结构及其上部煤层底板移动变形规律入手,通过实验研究、理论分析、数值模拟、现场实测以及工业试验相结合的方法,对残采区上行开采的层间岩层结构、可行性判定理论及方法、上部煤层底板移动变形规律和残采区上行开采矿压控制技术进行了系统的研究。主要研究内容及成果如下:(1)针对残采区上行开采,分垮落法残采区和刀柱式残采区上行开采两种情况,通过相似模拟实验进行了层间岩层结构的演化规律、围岩应力分布规律和层间岩层移动变形规律的研究。研究发现:残采区上行开采层间岩层存在控制层,其中垮落法残采区上行开采层间岩层破断后由于剪胀效应其破断块体之间排列整齐、相互挤压形成块体梁——半拱结构,其半拱部分位于采空区上方四周,为面面接触的块体挤压结构,其轴线(即力的传递作用线)为一曲线;该结构的块体梁部分即采空区上方中部断裂块体相互挤压形成的虽有裂隙却不失整体性的类梁结构。其上方岩层保持较好的完整性和宏观连续性,呈现典型的梁、板结构。就下沉移动量而言,同一岩层中下沉移动量最大的点位于下部采空区中心附近上方,其两侧点位的下沉量随着偏离中心距离的增大而减小。其破断冒落岩层最终形成典型的“变形盆地”,而上方未冒落岩层的下沉曲线会形成局部盆地的波浪状。层间岩层的下位坚硬岩层易成为层间岩层的控制层。对于刀柱式残采区上行开采,煤柱承担上部岩层载荷出现不均衡性——“强柱弱载”和“强载弱柱”,即承载能力弱的煤柱承受岩梁载荷强,而承载能力强的煤柱承受岩梁载荷弱,岩层破断的原因是弱煤柱先压缩变形剪破坏,而强柱端的岩梁产生拉破坏,岩梁断裂垮冒,最终形成冒落带,上方未断裂的岩层基本没有裂隙的产生,保持原完整连续的状态,其作为层间岩层控制层,呈现典型的梁、板结构。(2)在相似模拟实验的基础上,结合岩石力学、块体理论、弹塑性力学和结构力学等理论,分析并获得了下部煤层开采对层间岩层的损伤影响范围,分别建立了垮落法残采区和刀柱式残采区上行开采层间岩层结构的力学模型,并分别进行了详细的力学解析,分析了垮落法残采区上行开采和刀柱式残采区上行开采的机理,同时用数值模拟的方法进行了验证。(3)针对残采区上行开采的层间岩层,通过理论推演的方法研究了上部煤层开采的采动及其扩散影响,分析了垮落法残采区和刀柱式残采区上行开采层间岩层的稳定性,进而基于结构的理论分别提出了垮落法残采区和刀柱式残采区上行开采的可行性定量判定方法,并通过现场试用,对该理论及技术的科学合理性与客观适用性进行了验证。(4)通过现场实测的方法,对残采区上行开采的矿压显现规律进行了研究。结果表明:残采区上行开采由于受下部煤层开采的损伤影响,上部煤层围岩整体性会有不同程度的弱化,在上部煤层开采前已把上覆岩层的自重及其载荷部分传递给采空区范围以外的煤岩体,起到了卸压的作用,残采区上行开采的矿压显现不剧烈,周期来压步距不大。同时,引入概率积分法,对残采区上行开采上部煤层底板移动变形情况进行了预测分析,与现场实测的结果进行了比较分析对照,研究了残采区上行开采上部煤层底板移动变形规律。(5)用数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了残采区上行开采上部煤层底板移动变形的力学特性,在此基础上分别建立了垮落法残采区和刀柱式残采区上行开采上煤底板岩层运移的力学模型,通过力学求解,获得了垮落法残采区和刀柱式残采区上行开采上煤底板岩层运移规律的预测模型。(6)在上述理论研究、实验研究与现场实测研究的基础上,形成了残采区上行开采的理论与技术,在山西焦煤西山煤电集团白家庄煤矿进行了试验及工业实施,成功解决了白家庄煤矿8号煤层采空区上方6号煤层回收的技术难题,取得了显着的技术经济效益与环境、社会效益。该技术在理论上是科学的、技术上是可行的。为残采区上行开采提供了理论指导与技术支持。
杨春苗[4]2008年在《锚杆受力及对巷道围岩松动圈内岩块连接作用的数值模拟》文中认为巷道开挖后,围岩会形成一个松动圈,产生卸载现象,松动圈内岩体不再承受上覆岩层的载荷,只承受自身的重力载荷。如果巷道顶板为层状岩体,在松动圈内会形成砌体结构,若砌体结构不能自稳,可向其内部打锚杆帮其稳定。本文基于有限元法模拟了全长粘结式锚杆的受力特点,得到锚杆在拉拔作用下的剪应力分布规律及其与岩性的关系;基于围岩松动圈理论和砌体梁“S-R”稳定性理论,对位于松动圈内岩体卸载形成的砌体结构进行锚杆支护,建立了锚杆支护岩块连接体的数值模型,模拟分析了锚固体中锚杆和岩块的相互作用关系、锚固体应力分布规律和锚杆的受力特点。1)全长粘结式锚杆的最大剪应力数值大且靠近孔口;岩体越坚硬,剪应力分布越集中,岩体越松软,剪应力分布越均匀。2)锚固体的应力分布集中在接触铰点处。通过锚杆的轴向应力分布曲线,说明锚杆受力在连接岩块接触面最大,其它部分较小。对两层锚固体,锚杆受拉应力作用;对叁层及叁层以上锚固体,两侧锚杆受压应力作用,中间锚杆受拉应力作用。3)通过模拟锚杆受力最大值随岩体弹性模量、粘聚力的变化,归纳出岩体弹性模量与锚杆受力成一定的比例,而粘聚力的大小对锚杆受力状态影响较小,可以忽略。运用锚固体中锚杆的安全状态表达式对模拟得结果进行验算,说明锚固体是稳定的。
朱涛[5]2010年在《软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术研究》文中提出我国煤炭储量丰富,厚煤层储量在我国煤炭总储量中约占44%。因此,厚煤层开采技术在很大程度上决定着我国整个煤炭行业技术研究水平的提高和经济效益的发挥。近十几年来,大采高液压支架、采煤机和刮板输送机等配套设备的研制取得了重大突破,促进了大采高综采技术的进步。由于大采高综采具有资源回收率高、采出煤炭含矸率低、工作面生产时煤尘少、瓦斯涌出量小等方面的优点,使其成为在厚煤层开采技术方面迅速发展的新工艺。但是,许多专家和学者通过多年的现场观测和大量的理论研究发现,在类似地质条件下,大采高综采工艺随着工作面煤壁和支架高度的加大,支架-围岩系统的稳定性降低、事故率增加。如果再受到断层、裂隙、节理、褶曲、陷落柱等复杂地质条件及煤质松软且煤层本身为节理、裂隙发育的软弱煤层等因素的影响时,极有可能会使得大采高综采工作面支架-围岩系统的稳定性更差、事故率更高,给煤矿的安全生产带来严重的隐患。深入、系统地研究软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术,不仅能为类似煤层煤矿的设计、开采、安全生产的管理和决策提供科学依据,同时还能够丰富和发展矿山压力及岩层控制理论,所以,此课题的研究具有重要的理论意义和工程实际意义。作为软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术研究的初始阶段,论文以晋城煤业集团赵庄煤矿二迭系下统山西组3号煤层及其顶底板为主要研究对象,采用现场实测、理论分析、数值模拟计算和工业性试验等方法,对软煤层大采高综采工作面矿山压力显现规律、顶板岩层结构及运动破坏规律、煤壁片帮机理及防治技术、底板损伤破坏、支架-围岩关系以及开采技术保障体系等六个方面做了探索性研究。主要研究成果如下:(1)通过现场实测的方法,揭示了软煤层大采高综采工作面矿山压力显现的基本特征和规律。(2)以“砌体梁”理论为基础,较系统地研究了软煤层大采高综采采场上覆岩层的结构形态、运动破坏规律等方面的内容。构建了软煤层大采高综采采场基本顶岩层的平衡结构模型,分析了基本顶岩层受力和变形的影响因素;提出了在软煤层大采高条件下,基本顶“砌体梁”结构也具有回转变形失稳和滑落失稳两种失稳的可能性,并给出了这两种失稳产生的条件;利用弹性力学变分问题方法对直接顶力学模型进行了求解,得出了直接顶岩层下沉量与基本顶回转角、弹性模量以及液压支架工作阻力的关系。(3)通过对赵庄煤矿3305软煤层大采高综采工作面前方煤体塑性区宽度的数值模拟和理论计算,得出了软煤层大采高综采工作面煤壁的塑性区宽度;分析了软煤层大采高综采工作面煤壁片帮的主要影响因素,提出了防治煤壁片帮的措施。(4)运用弹塑性理论计算出了赵庄煤矿3305软煤层大采高综采工作面前方底板岩层和采空区范围内底板岩层的支承压力;建立了软煤层大采高综采采场底板岩层应力的计算模型,应用Westergard应力函数,对该模型进行了分析计算,得出了在叁个边界条件下的采场围岩应力计算公式;根据Coulomb-Mohr准则,通过对平面应力状态下软煤层大采高综采采场边缘破坏区的分析,得出了平面应力状态下和平面应变状态下软煤层大采高综采采场边缘底板岩层最大破坏深度的计算公式;利用修正后的采场底板岩体极限载荷计算公式和滑移线场理论,建立了软煤层大采高综采采场支承压力所形成的底板屈服破坏深度的计算模型,通过对该模型的分析计算,得出了煤层底板岩层的最大破坏深度、最大破坏深度距离工作面端部的水平距离、采空区内底板岩层沿水平面方向最大破坏长度的计算公式。(5)通过对软煤层大采高综采工作面液压支架工作阻力与顶板下沉量关系的研究,得出了在基本顶给定变形的条件下,软煤层大采高液压支架所承担给定变形的比例小于普通采高液压支架,并给出了液压支架初撑力、工作阻力的确定原则。构建了端面顶板漏、冒的“块体”结构模型,揭示了软煤层大采高综采工作面端面顶板冒、漏的机理,并提出了防治措施。从液压支架的顶梁长度与直接顶的自承极限垮距长度之间的关系出发,对液压支架的顶梁长度、支柱位置与顶板的适应性进行了分析。构建了支架掩护梁的受力模型,利用散体介质力学理论,得出了液压支架掩护梁所受的水平推力和垂直压力的计算公式。(6)针对软煤层大采高综采工作面在复杂地质条件下,顶板破碎较为严重,容易产生漏、冒顶、漏风严重、上隅角瓦斯易超限等不安全隐患,结合赵庄煤矿3305软煤层大采高综采工作面的实际情况,采用现场实践的方法确定了开切眼和撤架通道顶板、两帮的支护加固技术、软煤层大采高综采工作面超前注射玛丽散N型材料加固煤壁技术、预防工作面煤壁片帮、冒顶的安全措施、工作面综合管理的安全措施、上隅角防治瓦斯超限措施。形成了一套较为完善的软煤层大采高综采辅助技术,为软煤层大采高综采工作面安全高产高效的实现提供了可靠的技术保障。总之,本文通过对软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术深入、系统的研究,解决了软煤层大采高综采中存在的实际问题,为今后类似煤层煤矿的设计、开采、安全生产的管理和决策提供了科学依据。
史红[6]2005年在《综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用》文中进行了进一步梳理综采放顶煤技术经过近二十多年的迅速发展,无论是在理论研究还是工程技术方面,已经达到了很高的水平,但仍然存在很多问题尚未解决。针对综放采场顶板运动稳定性的特点,论文重点解决初次来压阶段综放采场厚层坚硬顶板的运动规律及其“关键性”问题,以及初次来压阶段和正常推进阶段顶煤放出率的变化对厚层坚硬顶板结构稳定性的影响。结合工程实际,应用论文研究成果,对河南义马常村矿巨厚砾岩孤岛综放面顶板结构的稳定性、综放工作面“异常压力”的产生机理进行研究。 在初次来压阶段,采用两端嵌固梁考虑体积力的力学模型,利用弹性理论分析了厚层坚硬岩层的应力分布。厚层坚硬岩层的运动方式分别为:沿中间弱面被剪开的分层运动;全厚度压剪破坏;弯拉破坏。通过力学分析,得到了上述叁种运动方式的力学判据和判断曲线。得出了厚层坚硬岩层分层运动后,对其他岩层的控制作用减弱,其“关键性”下降的结论。现场实例检验表明,此方法用于老顶初次断裂方式和步距的预测,比传统的简单加线载荷、用材料力学进行分析的方法更符合厚层坚硬顶板的实际情况,能对“关键层”在运动过程中的破断方式做出准确的判断。 针对综放采场顶板结构的运动特点,提出了老顶运动失稳的两种形式,分别为:由 于顶煤放出率增加,顶板结构下沉量过大而造成的在运动过程中整体变形失稳;由于工 作面推进跨度增大或上覆岩层存在断层等构造,而造成的局部铰接失稳。建立了初次来 压和周期来压阶段顶板稳定性分析的结构力学模型,利用最小势能原理分析了老顶结构 在初次来压和周期来压阶段保持整体变形稳定的条件;利用强度理论分析了老顶结构在 初次来压和周期来压阶段保持局部铰接稳定的条件。得到了顶板结构保持整体变形稳定 和局部铰接稳定相统一的、与顶煤放出率相关的力学判断准则。 根据综放采场顶板结构运动特点,详细描述了综放采场上覆岩层中需控岩层的范围。 分析了组成老顶结构的可能岩块数。得到了初次来压和周期来压阶段不同岩性的顶板由 岩层厚度表示的稳定性判断曲线,给出了基于顶煤放出率和关键岩层厚度的岩层运动稳 定性判断方法。 结合具体采场实例,验证了通过调整顶煤的放出率、利用力学原理预测运动岩层范 围和稳定性,从而实现厚层坚硬顶板工作面的安全开采的可行性。
陈蓥[7]2011年在《同忻煤矿地质动力环境分析与矿压显现规律研究》文中研究指明大同煤田为侏罗系和石炭二迭系煤层共同赋存的双系煤田，浅部侏罗纪系煤炭资源已趋于枯竭，深部石炭二迭系煤层可采储量多达300亿吨。同忻煤矿作为开采石炭二迭系煤层的千万吨级主力矿井，开采条件具有“双系两硬”的典型特点，开采过程中遇到了强矿压显现、覆岩纵向大结构破坏、双系煤层采空区连通、回采巷道围岩失稳等影响矿井安全高效生产的诸多问题。因此，在同忻井田“双系两硬”的开采条件下，基于地质动力环境分析，研究矿压显现发生的动力条件、覆岩运动与破坏规律、强矿压控制技术、安全开采方案显得尤为重要和迫切，对实现同煤集团可持续发展与建设晋北国家大型煤炭基地具有重要意义。论文综合应用了地质动力区划理论和方法，矿山压力与岩层控制理论，在对同忻井田“双系两硬”煤层赋存特点与岩层结构特征研究的基础上，从区域构造运动、构造应力场、地震活动性方面分析评价了同忻井田的地质动力环境，阐述了地质动力环境对开采过程中矿压显现、覆岩运动及失稳的作用机制；分析了大同矿区新构造运动—口泉断裂的水平挤压与垂直升降对同忻井田矿压显现的控制作用；在构造断块划分的基础上建立了同忻井田地质构造模型；结合地应力测量，对井田的岩体应力状态进行了深入细致的分析，划分了井田构造应力升高区、降低区及梯度区；揭示了断裂构造、应力、顶板岩性等多个因素对矿压显现强度的影响作用；基于多因素模式识别对井田矿压显现强度进行了区域划分；利用钻孔数据，建立了覆岩结构叁维地质体模型，分析了双系煤层间覆岩结构特征与岩性组合特点；在相似材料模拟与数值模拟的研究基础上提出了“双系两硬”工作面覆岩纵向大结构面接触失稳模式及失稳判据；提出了工作面及回采巷道强矿压显现的控制技术；在覆岩运动与破坏规律研究基础上，提出了分层开采、离层注浆、充填开采等安全开采方案。论文首次论述了大同矿区地质动力环境及其对开采过程中矿压显现的控制作用；确定了同忻井田“双系两硬”开采条件下覆岩纵向大结构面接触失稳模式及失稳判据；形成了“地质动力环境分析—覆岩结构及其演化—矿压显现及其控制—安全开采方案优化”的矿压显现与控制的研究思路。上述研究成果对大同矿区类似开采条件下掌握矿压显现规律，实现安全高效生产具有重要的指导意义。
亓佳利[8]2011年在《薄煤层坚硬石灰岩顶板条件下沿空留巷技术研究及应用》文中认为本文在分析前人研究成果的基础上,运用理论分析、数值模拟及现场应用的研究方法,对采场覆岩、留巷围岩的运动规律和应力分布进行了分析。在原有“板条力学模型”和“切顶力学模型”的基础上首次提出了采场侧向顶板的“面接触力学模型”,通过多角度的巷旁支护阻力计算,为合理安全的留巷支护设计提供了理论依据。采用计算机数值模拟软件,对工作面上覆岩层运动破坏、应力变化规律和影响留巷的诸因素进行了模拟分析,得到了最优巷旁支护体宽度为2m。在此基础上,结合某矿煤层地质条件,提出四种留巷技术方案,并在现场逐一应用实验,最终优化得出“矸石袋+木垛+锚网索”联合支护的留巷方法,取得了良好的社会和经济效益。
张小强[9]2015年在《厚煤层残煤复采采场围岩控制理论及其可采性评价研究》文中研究表明我国是煤炭生产和消费大国,在一次能源消费结构比例中,煤炭占60-70%的消费结构在相当长的一个阶段内不会改变。我国又是一个富煤、贫油、少气的国家,煤炭资源占世界总储量的11%,但我国人均煤炭占有量不足世界平均占有量的一半,资源短缺将直接影响到我国社会和经济的发展。因此,资源保护性高回收率的开发及利用是我国煤炭开发重要战略之一。由于技术装备及工艺落后等原因,上个世纪九十年代之前我国很多矿区优质的、稀缺的厚层煤炭资源采用巷柱式、巷放式(高落式)、残柱式等开采方法,造成了煤炭资源的严重浪费。随着采矿理论和采矿工艺的发展,这些未被有效利用的旧采残留煤炭资源即“残煤”的再次开发利用成为可能。长壁综合机械化放顶煤采煤方法是厚煤层开采有效方法之一。该方法经历几十年的发展与完善,其开采工艺、配套装备及安全技术措施等已趋于完善。受旧采区内遗留的空区、空巷、冒顶区及煤柱的影响,长壁综放工艺应用于厚煤层残煤复采时,工作面围岩应力分布规律、围岩变形特征及顶板断裂结构与实体煤开采有明显的不同,围岩控制原则也有极大区别。由此,本文在充分调研山西省厚煤层旧采情况的基础上,总结了旧采矿井开采损失现状及残煤复采类型,并以圣华煤业3101厚煤层残煤复采长壁综放工作面为工程背景,采用理论研究、数值模拟和相似模拟相结合的方法,对近水平厚煤层残煤复采放顶煤工作面采场的围岩应力分布及运动规律、顶板断裂特征及支架围岩关系等进行了系统研究,并对近水平厚煤层残煤复采可采性进行评价,建立了近水平残煤复采可采性综合评价体系。主要研究内容及成果如下:(1)山西省旧采矿井的分布有两个特点:①煤质越优的区域旧采情况越严重;②埋藏深度越浅的煤层旧采情况越严重。厚煤层旧采采煤方法主要包括巷柱式、巷放式和残柱式(以掘代采)采煤方法;依据旧采形成的残煤赋存特征,残煤复采分为纵跨煤柱型、横跨煤柱型、斜跨煤柱型和块段煤复采四种基本类型。(2)采用二维平面、叁维立体相似模拟及数值模拟实验,对残煤复采采场覆岩结构及运动规律进行研究。研究结果表明:受工作面前方旧巷影响,残煤复采采场顶板的断裂特征主要表现为“超前大断裂”;各岩层运动变形的起点均超前于工作面煤壁,运动变形曲线明显形成波动幅度不同的“波浪状”下沉盆地,根据实验结果,建立了残煤复采采场上覆岩层结构模型—不规则岩层块体传递岩梁结构模型,并对该模型中“关键块”的断裂位置及失稳机理深入研究,确定了影响“关键块”的断裂位置与失稳的主要因素有旧巷宽度、煤柱临界宽度和煤壁后方悬顶长度,并定量建立了其间的相关关系。(3)采用相似模拟及理论分析,研究了残煤复采采场支承压力的分布、演变规律及支架围岩关系。根据工作面前方煤柱的稳定性将工作面前方支承压力及其显现的发展过程划分为叁个阶段,应力迭加促使煤柱失稳引发支承压力及其显现的剧烈变化是残煤复采的重要特点之一。通过相似模拟结果建立了支架围岩相互作用力学模型,给出了支架工作阻力的确定方法。(4)建立了液压支架稳定性力学模型并对支架失稳机理进行研究,研究表明,残煤复采放顶煤液压支架稳定性事故分为推垮型事故和压垮型事故,残煤复采采场顶板超前断裂、工作面前方煤柱失稳及旧巷顶板冒落是引起支架失稳的主要原因。(5)在以综放支架为主要围岩控制手段的基础上,系统研究了保障围岩控制效果的综合技术措施及其机理。主要包括改变旧采区顶板的支撑体系、转移顶板应力集中的位置并降低应力集中系数两种方式,分别建立力学模型分析了不同方式的围岩控制方案对支架稳定性的影响,研究结果表明,根据具体条件采用采前支护旧巷、爆破预裂顶板、控制煤壁片帮及端面冒漏的采场围岩控制方案是残煤复采围岩控制有效技术措施。(6)根据煤炭资源的自然价值理论和环境资源价值理论,建立了残煤复采经济可采性评价架构;提出了残煤复采安全可采性的多因素多水平数值计算评价方法。本论文的研究成果,丰富了残煤复采采场围岩控制理论,完善了煤炭资源可采性的评价体系,对指导我国残煤复采实践并推动我国煤炭资源高效利用及煤炭的可持续发展具有现实的指导意义及理论价值。
付兴玉[10]2016年在《房式采空区下伏煤层开采动压灾害发生机理及其控制》文中进行了进一步梳理针对神东矿区工作面推出上覆房式采空区集中煤柱期间发生的动载矿压灾害,利用现场实测、理论分析、数值模拟分析等手段,对其致灾机理及控制技术进行了深入研究。提出了7种煤层间岩层结构形态,其中4种属于煤层间岩层未全部断裂的类型,3种属于煤层间岩层全部断裂的类型；将7种形态分解后又提出了3种简单结构,即“全部破断”结构、“未破断岩层”结构及“组合”结构,通过分析3种简单结构在冲击作用下的稳定性,得到了煤层间岩层结构受冲击作用时破坏情况判别方法；分析了顶板断裂对集中煤柱有效支承宽度的影响,并得到支承压力作用下的小煤柱稳定条件计算方法；针对基本顶提出了“单回转岩块”结构,并分析了煤层间岩层结构全部破坏后不同顶板结构下的支架载荷,合理地解释了推出集中煤柱期间发生动载矿压灾害的原因。根据研究成果提出了充填采空区及爆破集中煤柱措施,给出了爆破措施有效卸载程度,通过优选,在神东煤炭公司石圪台煤矿采取井下爆破集中煤柱措施,现场应用效果显着。
参考文献：
[1]. 采场上覆岩层结构的面接触类型及稳定性力学机理[D]. 翟英达. 煤炭科学研究总院. 2002
[2]. 采场覆岩面接触块体结构研究[D]. 冯国瑞. 太原理工大学. 2002
[3]. 残采区上行开采基础理论及应用研究[D]. 冯国瑞. 太原理工大学. 2009
[4]. 锚杆受力及对巷道围岩松动圈内岩块连接作用的数值模拟[D]. 杨春苗. 山东科技大学. 2008
[5]. 软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术研究[D]. 朱涛. 太原理工大学. 2010
[6]. 综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用[D]. 史红. 山东科技大学. 2005
[7]. 同忻煤矿地质动力环境分析与矿压显现规律研究[D]. 陈蓥. 辽宁工程技术大学. 2011
[8]. 薄煤层坚硬石灰岩顶板条件下沿空留巷技术研究及应用[D]. 亓佳利. 山东科技大学. 2011
[9]. 厚煤层残煤复采采场围岩控制理论及其可采性评价研究[D]. 张小强. 太原理工大学. 2015
[10]. 房式采空区下伏煤层开采动压灾害发生机理及其控制[D]. 付兴玉. 煤炭科学研究总院. 2016
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