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厚层灰岩直接顶沿空成巷切顶断裂条件及围岩移动规律研究 被引量:6
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作者 蔡峰 苗沛沛 +1 位作者 敬翔 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期488-494,共7页
基于沿空留巷原理,分析了厚层灰岩直接顶板下巷旁充填沿空留巷和超前切缝断顶卸压法沿空留巷巷道顶板断裂位态,分别建立了2种不同顶板断裂位态下的结构力学模型,推导了巷道顶板支护阻力计算方法。研究表明:当切顶阻力Q≤ql时,巷道顶板... 基于沿空留巷原理,分析了厚层灰岩直接顶板下巷旁充填沿空留巷和超前切缝断顶卸压法沿空留巷巷道顶板断裂位态,分别建立了2种不同顶板断裂位态下的结构力学模型,推导了巷道顶板支护阻力计算方法。研究表明:当切顶阻力Q≤ql时,巷道顶板沿煤壁内一定深度内断裂,沿空巷道侧向顶板悬臂结构可向沿空巷道围岩传递采场岩梁和上覆岩层移动压力;而当切顶阻力Q≥ql,巷内加强支柱+巷旁切顶墩柱+巷旁切缝的联合切顶作用时,可使得侧向坚硬灰岩顶板沿切缝结构面断裂滑落,实现顶板断裂位态主动控制,降低了坚硬灰岩顶板传递上覆岩层压力的移动变形压力,优化了顶板承载结构和围岩应力,降低了巷旁支护体承受的附加载荷。相关设计方法及研究成果应用到南屯矿厚层灰岩直接顶切顶留巷试验,取得了良好的应用效果。 展开更多
关键词 厚层灰岩 切顶留巷 顶板断裂 覆岩移动 矿压规律
浅埋下向单一进路巷道胶结充填顶板稳定性分析 被引量:1
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作者 冯帆 黄万朋 +2 位作者 郭忠平 亚军 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1089-1095,共7页
基于急倾斜破碎围岩薄矿体中下向进路分层无分段巷道充填法,对浅埋单一进路巷道上覆充填顶板建立了"嵌固梁"力学模型,解出了单一进路巷道上覆充填顶板均布荷载理论值。将半逆解法引入上覆充填顶板力学分析中,推导出均布荷载下"嵌固... 基于急倾斜破碎围岩薄矿体中下向进路分层无分段巷道充填法,对浅埋单一进路巷道上覆充填顶板建立了"嵌固梁"力学模型,解出了单一进路巷道上覆充填顶板均布荷载理论值。将半逆解法引入上覆充填顶板力学分析中,推导出均布荷载下"嵌固梁"应力分量与挠曲线方程。结合某金矿现有开采技术条件,分析得出锚杆(索)提供给充填顶板与上下盘围岩的抗剪力对上覆充填顶板所受均布荷载值影响较小,而锚杆提供给充填顶板与矿体两侧矿柱的抗剪力对其所受均布荷载值影响较大,单层进路巷道上覆充填顶板弯曲变形量呈抛物线形分布,且最下一分层上覆充填体最大挠度值为0.363 m。由于进路巷道采用差别充填,当单层承载层厚度不小于2.35 m时才能确保上覆充填顶板始终处于稳定状态。 展开更多
关键词 嵌固梁 平巷地压 半逆解法 承载层厚度
破碎围岩非对称进路巷道支护技术研究与应用 被引量:1
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作者 冯帆 +2 位作者 郭忠平 亚军 张阳阳 《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2014年第9期1178-1182,共5页
针对倾斜软弱破碎围岩矿体,在采用下向进路分层充填采矿法的基础上,提出"自测预应力让压锚杆+金属网+让压免张拉预应力锚索"联合支护方案对非对称进路巷道两帮围岩进行支护.结合工程实际,应用此联合支护方案于蚕庄金矿,确定出锚杆... 针对倾斜软弱破碎围岩矿体,在采用下向进路分层充填采矿法的基础上,提出"自测预应力让压锚杆+金属网+让压免张拉预应力锚索"联合支护方案对非对称进路巷道两帮围岩进行支护.结合工程实际,应用此联合支护方案于蚕庄金矿,确定出锚杆与锚索各相关参数,并得出采场围岩破坏范围与加固原理图,最后采用UDEC数值模拟软件对两帮围岩移近量及塑性区分布情况进行分析.研究结果表明:进路巷道两帮围岩稳定性良好.该支护方案极大地降低了矿石贫化率、损失率,并为回采作业提供了安全保障,具有一定的推广意义与使用价值. 展开更多
关键词 软弱破碎围岩 非对称进路巷道 联合支护 UDEC模拟 两帮稳定性
近距离煤层群下煤层开采顶板结构分析及支护强度确定 被引量:4
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作者 臧传伟 +2 位作者 陈淼 冯帆 黄瑞峰 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第9期219-222,共4页
里彦煤矿16上煤和17#煤为近距离薄煤层群,在16上煤的采动影响下,17#煤顶板的应力环境和顶板结构发生变化。为了解决17#煤的顶板支护问题,采用数值模拟和理论计算分析了17#煤的顶板运动规律,得出了17#煤的回采工作面结构由梁结构变为了... 里彦煤矿16上煤和17#煤为近距离薄煤层群,在16上煤的采动影响下,17#煤顶板的应力环境和顶板结构发生变化。为了解决17#煤的顶板支护问题,采用数值模拟和理论计算分析了17#煤的顶板运动规律,得出了17#煤的回采工作面结构由梁结构变为了"类拱结构"。利用霍克-布朗强度准则和位态方程,得到了基本顶岩层被破坏后的抗拉强度及初次来压和周期来压时支架的合理支护强度。在确定了支架的工作阻力的基础上进行了支架选型,选用ZY3200/07/13型支架可以很好的满足17304工作面顶板控制的要求。 展开更多
关键词 煤层群 支护强度 类拱结构 支架选型
上临采空区薄煤层顶板状况与综采实践 预览 被引量:2
5
作者 陈淼 臧传伟 +1 位作者 夏俊峰 《煤矿开采》 北大核心 2014年第2期48-50,共3页
以里彦煤矿上临采空区的17304薄煤层工作面为例,分析了近距离薄煤层群上层煤采空条件下下层煤的顶板结构,在此基础上对液压支架及配套设备进行选型,并在该工作面进行了试验,对综采设备在17304工作面的适应性及控制效果进行总结改进... 以里彦煤矿上临采空区的17304薄煤层工作面为例,分析了近距离薄煤层群上层煤采空条件下下层煤的顶板结构,在此基础上对液压支架及配套设备进行选型,并在该工作面进行了试验,对综采设备在17304工作面的适应性及控制效果进行总结改进,最终实现了安全、高效开采。 展开更多
关键词 近距离薄煤层 底板破坏 综采技术 安全高效
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切顶卸压自成巷技术在浅埋中厚煤层开采中的应用 预览
6
作者 杨晓杰 孙跃 +3 位作者 毛文彬 舒昱 彭文 《中国矿业》 北大核心 2019年第7期124-129,共6页
基于岩体碎胀特性是切顶卸压沿空留巷技术切顶参数计算和设计的关键,本文以哈拉沟煤矿12201工作面为工程背景,通过现场实测、理论分析等方法对采空区矸石碎胀特性及控制技术进行研究。现场实测表明:采空区顶板从垮落、压实到稳定,经历... 基于岩体碎胀特性是切顶卸压沿空留巷技术切顶参数计算和设计的关键,本文以哈拉沟煤矿12201工作面为工程背景,通过现场实测、理论分析等方法对采空区矸石碎胀特性及控制技术进行研究。现场实测表明:采空区顶板从垮落、压实到稳定,经历了三个过程,确定了每个过程的影响范围与时间效应,准确地测出采空区顶板稳定后的碎胀系数k为1.35~1.40,确定了切顶深度6m的合理性。通过建立冒落矸石稳定后力学模型,揭示了冒落矸石与留巷巷内支护的协同作用原理,提出了在工作面支架后挡矸装置采用由11#工字钢、金属网以及单体液压支柱联合而成体系进行支护,最后取得了良好的成巷效果。 展开更多
关键词 无煤柱留巷 切顶参数 碎胀特性 协同作用 挡矸支护
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切顶卸压自动成巷覆岩变形机理及控制对策研究 被引量:2
7
作者 马新根 何满潮 +3 位作者 李先章 胡超文 高韧 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期474-483,共10页
切顶卸压自动成巷技术有增加煤炭采出率、减少巷道掘进量等优点,为促进该技术的推广、优化,针对切顶成巷覆岩变形机理及控制对策展开研究.对切顶成巷技术的工艺流程及工序时空关系进行总结,并按围岩结构将留巷顺槽分为煤体支撑区、动压... 切顶卸压自动成巷技术有增加煤炭采出率、减少巷道掘进量等优点,为促进该技术的推广、优化,针对切顶成巷覆岩变形机理及控制对策展开研究.对切顶成巷技术的工艺流程及工序时空关系进行总结,并按围岩结构将留巷顺槽分为煤体支撑区、动压承载区和成巷稳定区3区.针对不同分区分别建立对应的力学简化模型,对巷道顶板变形规律及巷内支护需求进行计算分析.以塔山煤矿8304工作面作为试验面进行切顶成巷试验,验证巷道支护设计效果.现场监测显示留巷于工作面架后230 m后进入成巷稳定区,留巷平均高度为2796.6mm,巷内支护有效,成巷效果良好. 展开更多
关键词 切顶卸压 自动成巷 中厚煤层 复合顶板 覆岩变形机理 控制对策
切顶卸压沿空留巷动压承载临时支护技术研究 预览 被引量:5
8
作者 亚军 杨军 +3 位作者 高玉兵 付强 建文 《煤炭工程》 北大核心 2018年第3期30-36,共7页
针对切顶卸压沿空留巷在一定时期内受动压影响显著的问题,提出了采用动压承载临时支护技术控制动压影响期间顶板变形的基本思路。通过理论计算和分析,探讨了动压承载临时支护的作用机理,得出临时支护对上位顶板岩层回转下沉产生的"给... 针对切顶卸压沿空留巷在一定时期内受动压影响显著的问题,提出了采用动压承载临时支护技术控制动压影响期间顶板变形的基本思路。通过理论计算和分析,探讨了动压承载临时支护的作用机理,得出临时支护对上位顶板岩层回转下沉产生的"给定变形"控制作用有限,其主要作用是控制下位顶板产生的扩容变形或离层。利用有限差分模拟软件FLAC~(3D)对动压承载临时支护的作用机制进行了模拟和分析,提出了动压承载临时支护的设计思路,并在柠条塔煤矿进行了现场试验,试验数据表明:在动压承载临时支护技术作用下,巷道顶板变形量普遍小于89mm,围岩控制效果良好。 展开更多
关键词 切顶卸压 沿空留巷 动压 临时支护 短臂梁
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无煤柱自成巷聚能切缝技术研究 被引量:1
9
作者 刘晨康 杨晓杰 +2 位作者 于美鲁 张家宾 《煤炭技术》 2018年第2期95-97,共3页
聚能切缝技术能够有效地切断顶板的应力传递,为无煤柱切顶成巷提供保障,以宝山煤矿6302工作面为工程背景。通过现场实验和理论分析.对聚能切缝参数进行研究和优化。试验结果表明,在3+2的装药形式下,成缝率可达90%以上,成缝效果... 聚能切缝技术能够有效地切断顶板的应力传递,为无煤柱切顶成巷提供保障,以宝山煤矿6302工作面为工程背景。通过现场实验和理论分析.对聚能切缝参数进行研究和优化。试验结果表明,在3+2的装药形式下,成缝率可达90%以上,成缝效果最明显,且在工作面回采过程中顶板能够及时垮落.现场应用效果良好。 展开更多
关键词 聚能切缝 切顶卸压 沿空留巷
柠条塔煤矿大采高工作面切顶沿空留巷围岩变形机理研究 预览 被引量:10
10
作者 杨晓杰 张民 《金属矿山》 北大核心 2018年第1期172-177,共6页
以柠条塔煤矿大采高工作面预裂切顶沿空留巷为工程背景,采用有限元数值模拟方法分析预裂切顶对沿空留巷围岩应力分布的影响。介绍了沿空留巷支护和爆破施工参数,根据围岩表面位移、顶板离层、恒阻锚索受力、液压支架工作阻力监测数据,... 以柠条塔煤矿大采高工作面预裂切顶沿空留巷为工程背景,采用有限元数值模拟方法分析预裂切顶对沿空留巷围岩应力分布的影响。介绍了沿空留巷支护和爆破施工参数,根据围岩表面位移、顶板离层、恒阻锚索受力、液压支架工作阻力监测数据,分析了从开始留巷到变形稳定矿压显现规律。现场试验表明:切顶卸压自动成巷技术能够切断采动应力传递路径,明显降低了浅埋大采高工作面沿空留巷围岩受到的动压扰动,有效抑制了巷道围岩变形,成巷断面尺寸满足生产要求。 展开更多
关键词 浅埋大采高 数值模拟 切顶卸压 围岩变形 矿压监测
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红庆河煤矿厚煤层巷道切顶卸压关键参数研究 预览
11
作者 杨晓杰 毛文彬 +3 位作者 张星宇 刘晨康 孙跃 《中国煤炭》 2018年第10期76-80,86共6页
为研究红庆河煤矿切顶卸压无煤柱自成巷开采技术关键参数,并改善3101工作面巷道及其煤柱的围岩应力环境,减小巷道大变形,进行了定向聚能爆破切顶卸压技术试验。通过有限元数值模拟软件对比计算不同切顶高度下巷道围岩的应力云图和位移云... 为研究红庆河煤矿切顶卸压无煤柱自成巷开采技术关键参数,并改善3101工作面巷道及其煤柱的围岩应力环境,减小巷道大变形,进行了定向聚能爆破切顶卸压技术试验。通过有限元数值模拟软件对比计算不同切顶高度下巷道围岩的应力云图和位移云图,得出不同切顶高度下的巷道卸压效果。同时结合现场定向爆破试验效果,确定了炮孔装药量和炮孔间距。结果表明,预裂切顶后,煤柱应力峰值和巷道顶底板位移量明显减小,巷道围岩应力得到改善,围岩变形量得到控制,试验效果良好,可为切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术提供应用参考。 展开更多
关键词 切顶卸压 数值模拟 切顶高度 关键参数
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无煤柱自成巷聚能切缝技术及其对围岩应力演化的影响研究 被引量:37
12
作者 何满潮 高玉兵 +3 位作者 杨军 郭志飚 亚军 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期1314-1325,共12页
基于切顶短臂梁理论,分析无煤柱切顶自成巷技术原理,结合柠条塔矿施工经验,总结出"支、切、护、封"四步成巷工艺。通过建立联孔聚能爆破力学模型,分析无煤柱自成巷聚能爆破机制,得出联孔爆破损伤贯通判据条件,并结合试验巷道围岩特性... 基于切顶短臂梁理论,分析无煤柱切顶自成巷技术原理,结合柠条塔矿施工经验,总结出"支、切、护、封"四步成巷工艺。通过建立联孔聚能爆破力学模型,分析无煤柱自成巷聚能爆破机制,得出联孔爆破损伤贯通判据条件,并结合试验巷道围岩特性,进行聚能切缝关键参数设计。综合运用理论分析、数值模拟及现场实测,对无煤柱自成巷切缝前后工作面和巷道矿压分布规律和演变机制进行系统研究。结果表明,由于切缝结构面切断巷道顶板与工作面顶板岩体间的应力传递路径,改变顶板岩层结构形态,工作面和巷道矿压分布发生明显变化。切缝对工作面矿压影响有一定范围,切缝影响区内周期来压强度有所减小,周期来压步距有所增大。切缝引起的充填结构的支撑作用是造成工作面顶板压力减小的直接原因,来压控制关键层上的有效荷载减小是导致来压步距增大的根本原因。受切缝影响,碎石帮顶板岩体将经历"垮落→压实→稳定"的演变过程,充分利用采空区碎胀矸石的自承载特性和巷道围岩的协同支撑作用,可有效减小支护强度,增强巷道稳定性。 展开更多
关键词 采矿工程 无煤柱开采 切顶成巷 聚能切缝 矿山压力
大埋深破碎顶板煤层切顶卸压成巷技术研究 预览 被引量:8
13
作者 杨晓杰 +2 位作者 张民 嘉敏 《煤炭科学技术》 北大核心 2017年第9期86-91,共6页
为解决预留煤柱造成的资源浪费问题,基于城郊煤矿大埋深破碎顶板特殊条件,对切顶卸压成巷开采技术可行性进行研究。根据城郊煤矿21304综采工作面的地质情况,工作面留巷段采用定向预裂爆破技术辅之以恒阻大变形锚索对留巷段进行加强支护... 为解决预留煤柱造成的资源浪费问题,基于城郊煤矿大埋深破碎顶板特殊条件,对切顶卸压成巷开采技术可行性进行研究。根据城郊煤矿21304综采工作面的地质情况,工作面留巷段采用定向预裂爆破技术辅之以恒阻大变形锚索对留巷段进行加强支护,留巷段沿工作面方向距回采侧煤壁200 mm处预留深8 m、间距600 mm、与垂直方向成15°预裂孔进行定向爆破切缝;在顶板施工两排长10 m,距切缝孔300 mm,间排距400 mm×700 mm,预紧力不小于280 k N的恒阻锚索进行永久支护。留巷试验段减小了大埋深破碎顶板对留巷技术的影响,实现了大埋深条件下沿空留巷无煤柱开采,并为切顶卸压沿空留巷技术在类似条件的矿井应用提供经验。 展开更多
关键词 沿空留巷 切顶卸压 恒阻大变形锚索 软岩支护
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极近距离煤层群联合开采合理错距研究 被引量:1
14
作者 张民 +1 位作者 胡超文 刘晨康 《煤炭技术》 北大核心 2017年第10期17-19,共3页
根据里彦煤矿16314与17314联合开采工作面的开采技术条件,采用理论计算的方法对同采工作面的安全错距进行了初步确定。用UDEC离散元软件得到了不同错距下超前支承压力的分布规律,得出工作面联合开采条件下的合理错距,并与理论计算结果... 根据里彦煤矿16314与17314联合开采工作面的开采技术条件,采用理论计算的方法对同采工作面的安全错距进行了初步确定。用UDEC离散元软件得到了不同错距下超前支承压力的分布规律,得出工作面联合开采条件下的合理错距,并与理论计算结果进行了对比分析。在该错距条件下进行了联合开采工作面工程应用,17314工作面来压强度明显降低,保证了工作面的顺利安全回采。 展开更多
关键词 近距离煤层群 联合开采 安全错距
浅埋沿空留巷切缝顶板断裂条件及移动规律研究 预览 被引量:1
15
作者 张国锋 苗沛沛 +1 位作者 陈新 《矿业科学学报》 2017年第2期109-119,共11页
根据浅埋煤层顶板断裂后岩块间水平挤压力较小难以形成砌体梁的特点,分析了切顶卸压沿空成巷下的巷道顶板断裂结构,建立了下位切缝上位弯曲裂缝的双边悬臂梁的断裂力学模型,推导了沿空巷道侧向基本顶沿切缝结构面裂缝扩展断裂时的切顶... 根据浅埋煤层顶板断裂后岩块间水平挤压力较小难以形成砌体梁的特点,分析了切顶卸压沿空成巷下的巷道顶板断裂结构,建立了下位切缝上位弯曲裂缝的双边悬臂梁的断裂力学模型,推导了沿空巷道侧向基本顶沿切缝结构面裂缝扩展断裂时的切顶工作阻力;建立了侧向基本顶两种不同顶板断裂位态下围岩结构数值模型,得出了两种断裂位态下的结构移动变形规律。当切顶阻力Qql时,巷道顶板沿煤壁内一定深度内断裂,空区侧弧形三角板直接顶的倒台阶悬臂结构可向沿空巷道围岩传递较大破断动载和覆岩移动压力;而当切顶阻力Q≥ql并与切缝联合切顶同时作用时,则可使得垮落带内直接顶和低位基本顶沿切缝结构面断裂滑落失稳,实现顶板断裂位态主动控制,减小弧形三角板侧向悬臂传递覆岩荷载的结构长度,优化顶板承载结构和围岩应力,降低巷旁支护体承受的附加荷载。同时切落后碎胀的矸石及时充填空区将上覆岩触矸点前移,减缓了上覆岩下沉和旋转变形作用力。哈拉沟矿浅埋薄基岩大断面复合顶板切顶成巷试验结果表明:沿空巷道超前切缝可减小侧向顶板区域支架工作阻力和直接顶垮落步距,降低岩板破断引起的冲击动载,实际切顶阻力与理论计算分析结果较为吻合。 展开更多
关键词 浅埋 大断面 顶板切缝 覆岩移动 矿压规律
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煤矿高恒阻大变形锚索受力特性、规律及应用研究 被引量:12
16
作者 张国锋 许丽莹 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2033-2043,共11页
为解决煤矿锚索材料在缓慢大变形和瞬时大变形支护时出现的问题,采用理论分析、实验室测试、现场试验等相结合的方法,研发由恒阻装置和锚索体组成的煤矿专用高恒阻大变形锚索;室内试验得出恒阻锚索静力拉伸时,可保持350 k N的恒阻力,延... 为解决煤矿锚索材料在缓慢大变形和瞬时大变形支护时出现的问题,采用理论分析、实验室测试、现场试验等相结合的方法,研发由恒阻装置和锚索体组成的煤矿专用高恒阻大变形锚索;室内试验得出恒阻锚索静力拉伸时,可保持350 k N的恒阻力,延伸量可达300~950 mm;动力冲击荷载时在达到极限延伸量1.6 m时,冲击阻力基本稳定在280~375 k N;恒阻锚索以滑脱破坏失效代替传统锚索的崩断破坏。在锚索受力超出恒阻值后,恒阻器进入滑移阶段,该阶段恒阻器温度呈现先陡然增加后缓慢减小趋于平缓的特征,最高温度35.6°;并且随着锚索拉伸量的增加恒阻套管外径均匀增大的负泊松比的工程材料特性,外径最大增加量4.1 mm,负泊松比值-0.5~-2.0。在回采巷道爆破冲击破坏试验、高瓦斯恒阻锚索留巷、浅埋大断面切顶成巷等大变形巷道工程中的现场试验,恒阻器滑移量最大值57 mm,具有低温、高预紧力、大延伸量等支护优势,支护效果良好,在软岩巷道支护、深井支护、冲击巷道、动压巷道等支护实践中,具有良好的推广价值。 展开更多
关键词 采矿工程 高恒阻大变形锚索 静力拉伸测试 动力冲击测试 巷道支护
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