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深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳诱冲机理研究 被引量：2
1
作者 杨光宇 陈学慧 周宏伟 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期121-128,共8页
深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区常见的冲击地压类型,目前现场没有统一成熟的治理方案,冲击显现仍时有发生,以鄂尔多斯深部矿区门克庆矿3102工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法... 深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳型冲击地压是鄂尔多斯深部矿区常见的冲击地压类型,目前现场没有统一成熟的治理方案,冲击显现仍时有发生,以鄂尔多斯深部矿区门克庆矿3102工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,对深部综采工作面多关键层-煤柱系统失稳诱冲机理进行研究,探讨了深部多关键层-煤柱系统的空间结构演化规律,研究了区段煤柱承载多关键层加载模式,分析了多关键层-宽煤柱系统的变形与应力转化函数关系,推导了多关键层-宽煤柱系统的失稳冲击工程判据。揭示了深部多关键层-煤柱系统失稳诱冲机理:当煤柱两侧采空区后,低位“ILZ”和面内“DLZ”破断关键岩层组加载至宽煤柱使其压缩变形,之后采场“DLZ”关键岩层组挠曲甚至破断,转移应力加载区段煤柱上,当其承载应力超过失稳阈值时即发生整体失稳冲击。数值模拟研究了不同缩面宽度条件下的采场区段煤柱应力大小与分布特征变化规律,随着区段承载煤柱宽度的增加,应力分布特征由平台型过渡至马鞍形,应力集中程度和整体冲击危险水平持续降低,现场实测验证了120 m区段煤柱的防冲安全性。 展开更多
关键词 多关键层 煤柱 冲击地压 整体失稳 微震监测
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采煤工作面多关键层周期来压规律研究及应用
2
作者 李峰峰 《现代矿业》 CAS 2024年第8期66-70,共5页
针对采煤工作面断裂带中含有多个关键层的情况,将所有支架的平均来压步距作为工作面的来压步距是不符合实际规律的。为了解决上述问题,提出了一种采煤工作面多关键层周期来压规律的研究方法。先对上覆岩层的“三带”、关键层情况进行分... 针对采煤工作面断裂带中含有多个关键层的情况,将所有支架的平均来压步距作为工作面的来压步距是不符合实际规律的。为了解决上述问题,提出了一种采煤工作面多关键层周期来压规律的研究方法。先对上覆岩层的“三带”、关键层情况进行分析,结合工作面矿压监测数据,以单位统计时间的工作面支架来压数为统计基础,通过算法获得支架来压数较多的日期作为关键层的来压日期。采用该方法对1201智采工作面的来压情况进行了研究,可得该工作面每次来压包含2次关键层的断裂,其中,第一关键层的来压步距平均值为17.5m,第二关键层来压步距平均值为17.9m,2次关键层来压步距平均差值0.4m,周期来压间隔步距为11.5m。通过与现场情况进行比对,采用新的计算方式与现场观测结果相近。 展开更多
关键词 采煤工作面 断裂带 多关键层 周期来压
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多关键层结构下采动覆岩裂隙发育特征研究
3
作者 晏先震 《延安职业技术学院学报》 2024年第3期105-108,共4页
覆岩中存在的关键层对岩体活动全部或局部起控制作用,本文采用相似模拟实验方法针对多关键层结构下采动覆岩裂隙发育特征进行了研究,得出以下结论:覆岩岩层受关键层控制以组合梁的形式发生破断,其破断模式与岩层下部移动空间有关;采动... 覆岩中存在的关键层对岩体活动全部或局部起控制作用,本文采用相似模拟实验方法针对多关键层结构下采动覆岩裂隙发育特征进行了研究,得出以下结论:覆岩岩层受关键层控制以组合梁的形式发生破断,其破断模式与岩层下部移动空间有关;采动裂隙经历了“张开-闭合”过程,但由周期破断产成的垂向贯穿裂隙不易闭合;覆岩中关键层具有“控裂”和“控沉”作用,导水裂隙带发育高度终止于未发生周期破断的第一个关键层位置,弯曲下沉带内关键层对岩层移动下沉影响较大。 展开更多
关键词 多关键层结构 采动裂隙 相似模拟实验
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多关键层厚硬顶板覆岩破断运动规律研究 被引量：7
4
作者 刘晓刚 张震 刘前进 《煤炭工程》 北大核心 2023年第5期96-102,共7页
针对榆神矿区多层厚硬顶板条件下工作面“大、小周期来压”现象及矿压显现强烈问题,综合采用理论分析、数值计算以及微震实测等手段,对曹家滩矿多层厚硬顶板条件下工作面顶板破断运动及工作面来压规律进行分析研究。结果表明:垂高40m范... 针对榆神矿区多层厚硬顶板条件下工作面“大、小周期来压”现象及矿压显现强烈问题,综合采用理论分析、数值计算以及微震实测等手段,对曹家滩矿多层厚硬顶板条件下工作面顶板破断运动及工作面来压规律进行分析研究。结果表明:垂高40m范围内的低位基本顶及关键层是影响工作面“小周期”来压的主要顶板层位;垂高70~150 m范围内的中高位关键层破断具有“低频次”“大断距”的特点,并与“大周期”存在密切关联;高低层关键层破断的时空叠加是工作面发生“大周期来压”的重要致因。研究结论对深化榆神矿区类似地质条件下工作面“大周期”强矿压现象的理解以及指导后续系统治理工程实践的开展具有积极指导意义。 展开更多
关键词 周期来压 厚硬顶板 多关键层 覆岩运动 微震监测
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多关键层跨煤组远程被保护层煤壁片帮机理及防治 被引量：8
5
作者 杨科 刘帅 +2 位作者 唐春安 魏祯 池小楼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2611-2621,共11页
煤壁片帮是制约大采高软煤综采工作面安全、高效回采的主要因素之一。基于淮南矿区A组煤、B组煤煤系地层禀赋及下保护层开采生产条件,针对潘二矿11224工作面煤壁片帮破坏特点,采用现场实测、物理模拟、理论分析、工业试验等方法,研究了... 煤壁片帮是制约大采高软煤综采工作面安全、高效回采的主要因素之一。基于淮南矿区A组煤、B组煤煤系地层禀赋及下保护层开采生产条件,针对潘二矿11224工作面煤壁片帮破坏特点,采用现场实测、物理模拟、理论分析、工业试验等方法,研究了多关键层结构跨煤组远程下保护层开采覆岩采动裂隙发育规律和被保护层大采高软煤综采工作面煤壁失稳力学过程,揭示了回采前已受采动影响的煤壁片帮机理并提出控制措施。结果显示:①被保护层煤壁破裂形式主要为不规则滑移体沿破裂面的滑移运动,同时伴有区域多发性及倾向蔓延性,片帮迹线观测到贯穿煤层的节理弱面;②物理模拟显示,受下保护层开采影响,远程被保护层11224工作面处于覆岩“三带”中弯曲下沉带内,并出现大量随机分布的法向节理裂隙;③薄板模型极限挠度分析显示,采高、关键层空间结构、垮落带和断裂带岩层碎胀系数是决定“三带”发育高度的主控因素,理论计算所得“三带”发育特征与物理模拟一致;④基于煤壁片帮形式和受扰动影响特征,建立被保护层煤壁单元受力简化模型,给出考虑围压作用任意形态三棱柱体剪切破坏判据;⑤三棱柱体破裂后形成滑移体,主控弱面控制滑移体的摩擦滑动,提出滑移体沿结构面摩擦滑动失稳判据;⑥提高支架阻力和护帮力、采用“棕绳+注浆”柔性支护以及工字钢辅助铺网加强支架支护,可显著提高煤壁单位稳定性。 展开更多
关键词 大采高软煤 多关键层结构 保护层开采 煤壁片帮 矿压控制
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多关键层结构下不同采厚覆岩移动及围岩响应特征 被引量：3
6
作者 原富珍 马克 +2 位作者 唐春安 王苏健 郭涵宇 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期211-218,共8页
针对多关键层结构下煤厚复杂工作面覆岩移动及围岩应力问题,采用RFPA-Strata数值模拟方法研究了多关键层结构下不同采厚关键层破断特征及不同关键层破断前后支承应力响应特征。结果表明:①采高小于2.5 m时仅低位关键层破断且能够形成稳... 针对多关键层结构下煤厚复杂工作面覆岩移动及围岩应力问题,采用RFPA-Strata数值模拟方法研究了多关键层结构下不同采厚关键层破断特征及不同关键层破断前后支承应力响应特征。结果表明:①采高小于2.5 m时仅低位关键层破断且能够形成稳定的砌体梁结构,此时低位关键层能够承载自身及其上方至中位关键层下方岩层重量,煤体仅需承载低位关键层下方软岩重量及附加载荷,煤岩体承载力较好,超前支承应力峰值随采高增加逐渐增大。②采高大于3 m时中位、低位关键层均发生破断,中位关键层破断后形成砌体梁结构,此时中位关键层能够承载自身及其上方至高位关键层下方软岩重量;低位关键层破断后其断裂的岩块未能与前方未完全破断的岩层铰接,低位关键层为悬臂梁结构,此时煤体需承载煤层上方至中位关键层下方岩层重量及附加载荷,超前段煤岩体发生大量剪切破坏导致煤岩体承载力降低,超前支承应力峰值随采高增加逐渐减小。③关键层运动影响支承应力分布特征,关键层完全破断后低位关键层下沉位移量减小,超前支承应力峰值大小及其距煤壁的距离随关键层破断均减小。④采高大于3 m时,低位关键层破断后主要影响超前支承应力峰值点距煤壁距离,峰值大小变化较小;中位关键层层破断后主要影响支承应力峰值大小,峰值点距煤壁距离变化较小。 展开更多
关键词 覆岩移动 多关键层结构 支承应力 围岩
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浅埋厚煤层连续采动下多关键层结构覆岩运移规律研究
7
作者 张奎奎 周辉 +2 位作者 张树光 江飞飞 高阳 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第1期34-41,共8页
以鄂尔多斯转龙湾煤矿23203工作面开采为工程背景,采用连续非连续数值模拟和理论计算方法,对我国西北地区广泛分布的浅埋厚煤层连续采动下覆岩运移规律及矿压显现特征进行研究。结果表明:当埋深200m、厚度4.81 m的浅埋煤层一次采全高连... 以鄂尔多斯转龙湾煤矿23203工作面开采为工程背景,采用连续非连续数值模拟和理论计算方法,对我国西北地区广泛分布的浅埋厚煤层连续采动下覆岩运移规律及矿压显现特征进行研究。结果表明:当埋深200m、厚度4.81 m的浅埋煤层一次采全高连续快速开采时,其基载比Jz>1且有3个关键层结构;连续采动作用下浅埋采场上覆岩层具有3种类型自稳结构,且各自稳结构的周期性破断相互影响,直接顶的第三次周期垮落形式存在“砌体梁”结构转化为“悬臂梁”结构的现象;多关键层结构工作面回采期间实测支架工作阻力值主要在11000~16500kN之间,平均值为14077.20kN,验证了数值模拟、理论计算及支架选型的合理性。研究成果可为浅埋厚煤层安全开采和支架选型提供重要科学依据。 展开更多
关键词 浅埋厚煤层 多关键层结构 覆岩运移规律 连续非连续数值模拟 支架工作阻力
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榆神矿区多层厚硬顶板强矿压显现及覆岩破断运动规律研究 被引量：3
8
作者 刘江斌 刘晓刚 +3 位作者 刘茂福 张震 程磊 刘前进 《中国煤炭》 北大核心 2024年第4期46-56,共11页
针对榆神矿区多层厚硬顶板条件下工作面强矿压和邻空侧巷道变形严重问题,综合采用理论分析、数值计算和微震监测方法,分析了多关键层结构下顶板覆岩破断和邻空侧巷道围岩应力特征。研究结果表明:多层厚硬岩层条件下,顶板破断垂向位移和... 针对榆神矿区多层厚硬顶板条件下工作面强矿压和邻空侧巷道变形严重问题,综合采用理论分析、数值计算和微震监测方法,分析了多关键层结构下顶板覆岩破断和邻空侧巷道围岩应力特征。研究结果表明:多层厚硬岩层条件下,顶板破断垂向位移和能量均呈现明显的“低、中、高”分区特征,中高位岩层破断明显滞后于低位岩层,这构成了工作面“大、小周期”的重要结构基础;本工作面开采时,相邻采空区破碎顶板大能量微震事件增多、破断强度较高,并可对邻空回风巷围岩形成强二次采动影响,这是邻空侧回风巷高应力、强变形的主要诱因。同时,高低位多关键层组合破断可导致“大周期”来压发生强度和风险上升,对关键层顶板破断运动规律进行控制是降低“大周期”强度和频率的有效途径之一。 展开更多
关键词 多关键层 大、小周期来压 厚硬顶板 覆岩运动 微震监测
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坚硬顶板厚煤层卸压开采覆岩运移特征试验研究 被引量：9
9
作者 何祥 杨科 +1 位作者 刘文军 叶海松 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期1559-1564,1622,共7页
为研究多组厚硬顶板厚煤层开采覆岩运移特征及其对上煤层卸压范围的影响,结合潘二煤矿3煤和4煤开采地质及工程条件,构建了相似材料模拟试验模型。试验观测与数据分析表明,受煤层倾角和多组厚硬岩层影响,覆岩运移中出现非对称"台阶&... 为研究多组厚硬顶板厚煤层开采覆岩运移特征及其对上煤层卸压范围的影响,结合潘二煤矿3煤和4煤开采地质及工程条件,构建了相似材料模拟试验模型。试验观测与数据分析表明,受煤层倾角和多组厚硬岩层影响,覆岩运移中出现非对称"台阶"断裂现象,应力卸压角、膨胀变形卸压角与经验法计算结果相差较大,应力卸压角小于理论计算卸压角平均13°,变形卸压角小于理论卸压角平均7.5°。应用关键层理论分析表明,卸压层和被卸压层间两个关键层是引起覆岩"台阶"断裂、运移不协调及卸压范围减小的主要原因,揭示了多关键层组合对覆岩运移的非对称及卸压特征的差异性的作用机理。 展开更多
关键词 卸压开采 卸压角 “台阶”断裂 多关键层 非对称性
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