浅埋深工作面覆岩“悬臂梁-铰接岩梁”结构的提出与验证 被引量：11

1

作者 任艳芳 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S01期1-8,共8页

浅埋深煤层开采后,受其特殊的地质赋存条件影响,覆岩中无法形成完整“三带”,所形成的承载结构也不能稳定存在,结构失稳后形成浅埋深煤层特殊的顶板来压特征。以浅埋煤层特殊的顶板破断及运动特征为基础,通过相似模拟和离散元模拟2种方... 浅埋深煤层开采后,受其特殊的地质赋存条件影响,覆岩中无法形成完整“三带”,所形成的承载结构也不能稳定存在,结构失稳后形成浅埋深煤层特殊的顶板来压特征。以浅埋煤层特殊的顶板破断及运动特征为基础,通过相似模拟和离散元模拟2种方法探索浅埋深长壁工作面岩层破断运动特征及覆岩结构形式,提出浅埋深工作面覆岩中“悬臂梁-铰接岩梁”组合岩层结构,其中,基本顶破断后形成铰接岩梁结构,承担其自身及“悬臂梁”下方软弱岩层载荷,并受悬臂梁断裂下沉载荷影响,其失稳载荷通过直接顶作用于工作面支架上;基本顶上部岩层形成悬臂梁结构,承担其自身及覆盖松散层载荷,其断裂下沉步距要大于“铰接岩梁”失稳步距;两级岩层结构所处层位不同,其形成与失稳活动共同影响回采空间。结合典型浅埋深工作面的矿压及地表下沉规律实测结果,对所提出的“悬臂梁-铰接岩梁”组合结构进行了验证。通过对“悬臂梁-铰接岩梁”两级岩层结构受力状态进行分析,得到“悬臂梁”断裂下沉而引起“铰接岩梁”结构在煤壁处出现滑落失稳是造成浅埋深长壁工作面顶板沿煤壁切落、形成压架事故的根本原因,是影响工作面安全回采的顶板载荷主要来源,并以此为基础提出浅埋深条件下工作面切顶灾害的控制原则。 展开更多

关键词 浅埋煤层 悬臂梁-铰接岩梁 岩层结构 支架围岩关系

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再论大采高采场顶板“组合短悬臂梁-铰接岩梁”定量化结构 被引量：2

2

作者 闫少宏 路洋波 +1 位作者 尹希文 徐刚 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1894-1906,共13页

针对大采高采场“组合短悬臂梁-铰接岩梁”定量化结构进行研究,采高加大必然引起采场覆岩在横向、纵向的活动范围加大,由于采场覆岩自下而上运动以及冒落碎胀的特点,必将使采空区冒落空间在某一时间趋近于零,因此提出了对采场支架产生... 针对大采高采场“组合短悬臂梁-铰接岩梁”定量化结构进行研究,采高加大必然引起采场覆岩在横向、纵向的活动范围加大,由于采场覆岩自下而上运动以及冒落碎胀的特点,必将使采空区冒落空间在某一时间趋近于零,因此提出了对采场支架产生作用力的顶板岩层是有范围的,即存在边界层并给出了边界层的概念和判断方法。随着采场的继续推进,采空区冒落的矸石将继续在上覆岩层的作用下发生蠕变而再次压缩变形,从而引起上覆岩层多次下沉传导,引起地表沉陷直至最终稳定,因此从对采场矿压显现有影响的角度将采场至地表的覆岩分为近场岩层和远场岩层。近场岩层为支架上方至边界层内的复合岩层,远场岩层为边界层至地表的复合岩层,近场岩层运动规律是采场矿压研究的重点、远场岩层运动规律是开采地表沉陷研究的重点。基于大采高采场下位复合顶板在垮落前不能触矸而呈“组合短悬臂梁”结构、其上位复合顶板岩层在采场前方煤壁、支架与直接顶联合支撑体、采空区冒落矸石支撑下在采场横向呈“铰接岩梁”结构的特点,提出了大采高采场近场岩层中直接顶、基本顶的新概念并给出了定量化判定方法,从而形成了大采高采场顶板“组合短悬臂梁-铰接岩梁”定量化结构。呈“铰接岩梁”结构的基本顶岩层一般会有一层甚至多层,取决于采高与顶板岩层的厚度、强度、层位等,其形成铰接结构的基本条件是:(1)基本顶可能下沉量小于其极限下沉量(Δ_(m)<Δ_(j));(2)在结构面的中截面上部应力大于其抗拉强度(σ_t>[R_t])且下部应力小于其抗压强度(σ_(c)<[R_(c)]);(3)断裂步距大于其厚度的2倍。以曹家滩煤矿10 m超大采高采场为工程背景,通过现场实测分析得到边界层存在的客观性。作为大采高采场“组合短悬臂梁-铰接岩梁”定量化结构理论的应用,研究确定了曹家滩煤矿10 m超大采高采场设备回撤专用垛式支架的支护强度。 展开更多

关键词 组合短悬臂梁-铰接岩梁结构 边界层 近场与远场岩层 极限下沉量 可能下沉量

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大采高综采顶板短悬臂梁-铰接岩梁结构与支架工作阻力的确定 被引量：132

3

作者 闫少宏 尹希文 +3 位作者 许红杰 徐刚 刘全明 于雷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1816-1820,共5页

针对大采高综采工作面矿压显现强烈,支架工作阻力确定依据不足等问题,采用现场实测、数值模拟相结合的方法进行研究得到:采高增加后,煤壁前方破坏面积及支承压力峰值明显加大、煤壁易发生片帮冒顶、采场顶板活动范围明显加大、顶板断裂... 针对大采高综采工作面矿压显现强烈,支架工作阻力确定依据不足等问题,采用现场实测、数值模拟相结合的方法进行研究得到:采高增加后,煤壁前方破坏面积及支承压力峰值明显加大、煤壁易发生片帮冒顶、采场顶板活动范围明显加大、顶板断裂线前移、岩层间离层量增加。依据大采高采场直接顶及基本顶新概念及新判别公式,提出大采高采场顶板易形成"短悬臂梁-铰接岩梁"结构,以及大采高综采支架工作阻力的计算公式。通过理论研究直接顶厚度、直接顶垮落步距、基本顶厚度、基本项垮落步距、采空区矸石碎胀系数以及采空区矸石刚度对支架工作阻力的影响,结果显示直接顶及基本顶垮落步距对支架工作阻力影响较大。 展开更多

关键词 大采高综采 短悬臂梁-铰接岩梁结构 工作阻力 支承压力

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上行开采“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳机理及判识方法

4

作者 崔业凯 冯国瑞 +3 位作者 李竹 章敏 崔家庆 汪圳 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2868-2883,共16页

探究底板煤柱与层间岩梁的形变及破裂失效特征是评价底板房柱式采空区结构稳定性、保障上行工作面安全复采的关键。针对元宝湾煤矿6107工作面上行安全复采难题,首先,基于弹性地基梁理论构建了“层间岩梁-底板柱群”系统结构力学模型;其... 探究底板煤柱与层间岩梁的形变及破裂失效特征是评价底板房柱式采空区结构稳定性、保障上行工作面安全复采的关键。针对元宝湾煤矿6107工作面上行安全复采难题,首先,基于弹性地基梁理论构建了“层间岩梁-底板柱群”系统结构力学模型;其次,依托有限差分原理,建立了层间岩梁挠度、转角、弯矩、剪力及底板煤柱荷载的数值解法,研究上行工作面推进过程中层间岩梁内力、变形与底板煤柱荷载动态演变特征;最后,揭示了“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳模式,并给出了基于底板煤柱与层间岩层失稳时序的结构性失稳判识方法。研究结果表明:随着工作面推进,正下方岩梁挠度明显增加、弯矩明显减小,相邻区域岩梁挠度明显减小;工作面前方底板煤柱间悬空段岩梁转角和弯矩显著增大,剪力略微增大;在超前支承压力作用下,层间岩梁弯矩与底板煤柱荷载急剧增加,工作面正下方底板煤柱及前方30 m区域内层间岩梁内力及变形显著增加,“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳风险升高,存在3种潜在失稳模式,包括层间岩梁率先破断引起工作面底板超前塌陷、底板煤柱率先失稳引起柱群链式失稳、层间岩梁与底板煤柱同步失稳导致系统结构整体失稳。在工作面推进过程中,系统结构失稳模式由底板超前塌陷转为结构整体失稳,且当工作面推进至4号煤柱上方时,系统结构整体失稳风险最大。 展开更多

关键词 上行复采 弹性地基梁 “层间岩梁-底板柱群”系统结构 失稳机理 判识方法

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采场覆岩“宏观-大-小”结构及其失稳致灾机理 被引量：16

5

作者 李志华 杨科 +2 位作者 华心祝 李迎富 刘钦节 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期541-550,共10页

针对薄基岩工作面易发生顶板整体切落压架事故问题,采用理论分析和数值模拟对一般工作面和薄基岩工作面采场覆岩结构失稳致灾机理进行对比研究。建立采场覆岩"宏观-大-小"结构力学模型,确定不同覆岩结构失稳支架临界工作阻力... 针对薄基岩工作面易发生顶板整体切落压架事故问题,采用理论分析和数值模拟对一般工作面和薄基岩工作面采场覆岩结构失稳致灾机理进行对比研究。建立采场覆岩"宏观-大-小"结构力学模型,确定不同覆岩结构失稳支架临界工作阻力,分析了关键层上覆载荷对关键层破断形式和破断块体稳定性的影响,并通过UDEC数值模拟软件对典型工程地质条件下采场覆岩结构及应力场演化特征进行了模拟验证。研究结果表明:(1)一般工作面回采后,采场覆岩中会自下而上依次形成"支架-围岩"小结构、"砌体梁"大结构、"压力拱"宏观结构,小结构的稳定性取决于大结构的稳定性,而大结构的稳定性又取决于宏观结构的稳定性;(2)在宏观结构的保护作用下,关键层上覆载荷较小,关键层破断岩块容易形成"砌体梁"平衡结构,作用在支架上的力较小,工作面矿压显现缓和;(3)随着关键层上覆载荷增大,关键层破断步距减小,破断形式由弯拉破断转变为剪切破断;(4)当关键层破断岩块上覆载荷过大,大结构发生失稳,关键层自重及其上覆载荷经垮落带岩层作用在采场支架上,导致小结构失稳,发生压架事故;(5)薄基岩工作面采场覆岩中无法形成宏观结构,上覆岩层在承压含水层水压力及自重作用下沿煤壁发生全厚整体切落,易造成工作面压架事故;(6)一般厚层坚硬顶板工作面来压步距越大,矿压显现越剧烈,而薄基岩工作面来压步距小,矿压显现反而剧烈。 展开更多

关键词 覆岩结构 关键层 薄基岩 压力拱 砌体梁 支架-围岩关系

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综采采场顶板结构模型及“支架-围岩”关系研究 被引量：22

6

作者 吴士良 刘思利 +3 位作者 佟金婉 王建行 史晨昊 赵吉玉 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第4期44-51,共8页

以综采采场上覆岩层运动规律为核心,运用"传递岩梁"理论对采场顶板运动参数进行预计算,建立了采场顶板结构模型,详细分析了支架在"给定变形"和"限定变形"两种工作状态下支护强度和活柱缩量的计算确定方... 以综采采场上覆岩层运动规律为核心,运用"传递岩梁"理论对采场顶板运动参数进行预计算,建立了采场顶板结构模型,详细分析了支架在"给定变形"和"限定变形"两种工作状态下支护强度和活柱缩量的计算确定方法。研究结果表明:直接顶由多分层组成时,具有不同运动组合特性的各分层垮落步距不同。将对采场矿压显现有明显影响的基本顶岩梁分为"单一岩梁"和"双岩梁"结构。采场顶板控制设计中对直接顶采用"给定载荷"的工作方式,根据不同的控顶要求对基本顶采用"给定变形"或"限定变形"的工作方式。在基本顶"双岩梁"结构下,既要防止下位岩梁运动时的切顶、活柱缩量超限等威胁,又要防止上位岩梁来压时对采场的动压冲击。 展开更多

关键词 综采采场 传递岩梁 顶板结构模型 支架-围岩关系

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厚煤层高强度综放开采覆岩结构及矿压显现特征研究 被引量：3

7

作者 刘捷 《中国煤炭》 北大核心 2017年第6期72-75,共4页

为掌握厚煤层高强度综放开采覆岩结构及矿压显现特征,以长平矿2308工作面为工程背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等方法对其覆岩结构和矿压显现特征进行研究。结果表明,2308工作面的矿压显现规律主要由主关键层和亚关键层共同控制... 为掌握厚煤层高强度综放开采覆岩结构及矿压显现特征,以长平矿2308工作面为工程背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等方法对其覆岩结构和矿压显现特征进行研究。结果表明,2308工作面的矿压显现规律主要由主关键层和亚关键层共同控制,分别在顶板下位形成短组合悬臂梁结构,上位形成铰接岩梁结构;下位短组合悬臂梁+上位铰接岩梁结构是造成工作面存在大小周期来压的直接原因。 展开更多

关键词 厚煤层 短组合悬臂梁 铰接岩梁 周期来压

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综放开采覆岩结构稳定性及支架支护阻力分析——以保德煤矿为例 被引量：7

8

作者 张海鹏 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期48-53,共6页

以保德煤矿综放开采为工程背景,基于理论分析、相似材料模拟试验手段与方法,分析了大采高综放面覆岩的结构类型,应用弹性力学理论,建立了砌体梁结构、短悬臂梁结构的力学解析模型。研究表明:直接顶特征对矿压显现具有重要影响,覆岩的多... 以保德煤矿综放开采为工程背景,基于理论分析、相似材料模拟试验手段与方法,分析了大采高综放面覆岩的结构类型,应用弹性力学理论,建立了砌体梁结构、短悬臂梁结构的力学解析模型。研究表明:直接顶特征对矿压显现具有重要影响,覆岩的多关键层层序决定覆岩形成的悬臂梁结构是保德矿矿压显现强烈的根本原因,工作面三盘区支架工作阻力不小于16271.8 kN,目前所选择的支架工作阻力偏小,建议选择支护强度与工作阻力较大的支架。 展开更多

关键词 覆岩结构 相似材料模拟试验 工作阻力 砌体梁结构-短悬臂梁结构

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支护阻力作用下综放开采顶板结构稳定性分析及应用 被引量：8

9

作者 于雷 闫少宏 +1 位作者 尹希文 祝凌甫 《煤矿开采》 北大核心 2012年第1期12-14,共3页

基于综放开采顶板"悬臂梁-铰接岩梁"结构模型,考虑采场支架的作用力,对基本顶"铰接岩梁"的关键块进行受力分析。通过分析,完善了关键块S-R稳定条件。基于关键块失稳的必然性,以控制两种失稳中对工作面威胁最大的滑... 基于综放开采顶板"悬臂梁-铰接岩梁"结构模型,考虑采场支架的作用力,对基本顶"铰接岩梁"的关键块进行受力分析。通过分析,完善了关键块S-R稳定条件。基于关键块失稳的必然性,以控制两种失稳中对工作面威胁最大的滑落失稳为原则,提出了综放开采支架工作阻力的确定方法。最后依此方法对塔山8105工作面支架进行了选型。现场工业性试验表明:所选架型运行合理,利用率高,对工作面顶板条件适应性较好。 展开更多

关键词 支护阻力 综放开采 “悬臂梁-铰接岩梁”结构 稳定性

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采动作用下复合坚硬顶板破断失稳及预裂弱化特征

10

作者 李延军 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2909-2921,共13页

采动过程中坚硬顶板破断弹性应变能瞬间释放诱发冲击灾害。特别是在蒙陕矿区,随着开采深度增加,煤层上方存在多层坚硬顶板,其复合作用下顶板结构失稳诱冲机理复杂,导致采场冲击灾害难以控制,威胁矿井生产安全。以纳林河二号矿井31104工... 采动过程中坚硬顶板破断弹性应变能瞬间释放诱发冲击灾害。特别是在蒙陕矿区,随着开采深度增加,煤层上方存在多层坚硬顶板,其复合作用下顶板结构失稳诱冲机理复杂,导致采场冲击灾害难以控制,威胁矿井生产安全。以纳林河二号矿井31104工作面复合坚硬顶板条件下冲击灾害防治为工程背景,采用理论分析、物理相似模拟试验与现场监测相结合的研究方法,构建了复合坚硬顶板断裂力学模型,分析了复合坚硬顶板结构稳定性特征和矿压显现规律,揭示了复合坚硬顶板破断失稳规律及预裂弱化特征。结果表明:复合坚硬顶板工作面开采初期,下位坚硬顶板易形成悬臂梁结构,其周期性破断形成工作面周期来压,平均来压步距21.2m,上位坚硬顶板受下部垮落矸石支撑作用,易形成砌体梁结构;工作面推进至一次见方位置时,上位砌体梁结构回转失稳协同下位悬臂梁结构切落失稳,上位、下位坚硬顶板协同运动导致转动惯量增大,破断岩块回转能量迅速升高,造成采空区强矿压现象。复合坚硬顶板预裂弱化后,内部形成大量裂隙,下位坚硬顶板能充分、及时垮落,工作面周期来压步距减小,平均来压步距15.2m,较预裂前减少28.3%,下位坚硬顶板垮落矸石对上位坚硬顶板支撑约束作用减弱,破断岩块回转幅度和能量减小,上位、下位坚硬顶板协同破坏作用得到有效抑制。推进至一次见方位置,复合坚硬顶板预裂后,微震事件总能量和煤体超前应力峰值较预裂前分别降低62.5%和31.5%。现场工程试验表明,复合坚硬顶板预裂后,顶板微震事件总能量、频次和单刀能量分别降低了62.17%、56.32%和71.92%;工作面平均周期来压步距、来压范围、来压前峰值和来压时峰值降幅分别为53.5%、38.03%、8.63%和5.96%,表明定向水压预裂能有效抑制工作面见方位置强矿压现象。研究成果可为复合坚硬顶板冲击灾害防治提供有益借鉴。 展开更多

关键词 复合坚硬顶板 强矿压 砌体梁-悬臂梁结构 水压预裂 微震能量

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特厚煤层综放开采顶板岩层控制基本原理 被引量：12

11

作者 于雷 闫少宏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期31-37,共7页

基于无法改变矿井采掘活动中煤岩体的初始赋存状态、缺乏准确获知其赋存特点及工程响应特征的技术手段,采用理论分析对特厚煤层综放开采顶板岩层控制基本原理进行了研究。特厚煤层综放开采顶板岩层具有3个特点,即"暂时稳定性"... 基于无法改变矿井采掘活动中煤岩体的初始赋存状态、缺乏准确获知其赋存特点及工程响应特征的技术手段,采用理论分析对特厚煤层综放开采顶板岩层控制基本原理进行了研究。特厚煤层综放开采顶板岩层具有3个特点,即"暂时稳定性""及时垮落性"以及两种状态的周期性转化,岩层控制的基本原理就是控制工作面回采过程中顶板岩层结构的"暂时稳定性"。维护顶板岩层结构的"暂时稳定性",需要避免上位直接顶"组合短悬臂梁"结构发生滑落失稳以及基本顶"铰接岩梁"结构失稳;通过分析"铰接岩梁"结构两种失稳条件和"组合短悬臂梁"结构3种失稳模式,提出了维护特厚煤层综放开采顶板岩层结构"暂时稳定性"液压支架所受变形压力需满足的条件,得出了可通过外界干预促使"铰接岩梁"结构进一步向上转移、减小"铰接岩梁"断裂步距和"组合短悬臂梁"长度等手段减缓来压强度,维护特厚煤层综放开采顶板结构稳定。现场验证表明:通过外力促使"铰接岩梁"结构进一步向上转移,同时降低"组合短悬臂梁"的长度等措施保障了矿压显现剧烈、多次出现支架损坏综放工作面的接续面在原综放设备不变的前提下实现安全高效回采。 展开更多

关键词 特厚煤层 综放开采 组合短悬臂梁—铰接岩梁 岩层控制

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高强度开采煤壁稳定性关键因素量化与危险性分级 被引量：2

12

作者 闫少宏 薛博 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期4728-4738,共11页

针对高强度开采工作面易发生片帮从而制约工作面正常回采和智能化工艺预测与控制的难题,在已提出的高强度开采采场顶板岩层形成“组合短悬臂梁−铰接岩梁结构”基础之上,提出了影响煤壁稳定性的地质开采因素和4个开采技术因素,采用理论... 针对高强度开采工作面易发生片帮从而制约工作面正常回采和智能化工艺预测与控制的难题,在已提出的高强度开采采场顶板岩层形成“组合短悬臂梁−铰接岩梁结构”基础之上,提出了影响煤壁稳定性的地质开采因素和4个开采技术因素,采用理论分析、数值模拟、物理相似试验相结合的方法,分析了高强度开采煤壁稳定性关键因素的影响。构建了煤体塑性屈服区短梁模型体,使用切比雪夫多项式对模型求解得到了复杂载荷作用下的挠曲线表达式,对表达式分析认为煤壁片帮受地质开采因素及开采技术因素影响较大。以曹家滩大采高工作面开采为工程背景,构建了开采技术因素正交试验,运用数值模拟和物理相似试验研究了各类开采技术因素对于煤壁稳定性影响的敏感度,提出以煤壁内塑性区面积与考察区域面积的塑性区占比η来衡量稳定性程度的指标,得出了各类因素与煤壁塑性区占比系数η的回归方程,据此定量得到了曹家滩煤矿大采高综放工作面煤壁稳定性与技术因素间关系式并给出了片帮风险预测危险性分级,结合物理相似试验验证了调整开采技术因素可在一定程度上控制煤壁发生片帮的范围和深度,为该矿大采高综放工作面煤壁稳定性智能化决策提供了理论依据,同时该研究手段也可用于其他工作面。 展开更多

关键词 高强度开采 组合短悬臂梁−铰接岩梁结构 煤壁片帮 危险性分级 正交试验

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特厚煤层综放开采支架工作阻力的确定 被引量：99

13

作者 于雷 闫少宏 刘全明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期737-742,共6页

采用理论分析的方法对特厚煤层综放开采顶板岩层所成结构及支架工作阻力进行了研究。根据特厚煤层综放开采顶板岩层形成的"悬臂梁-铰接岩梁"结构,给出了直接顶、基本顶的新概念及判据;得出了特厚煤层综放开采支架工作阻力的... 采用理论分析的方法对特厚煤层综放开采顶板岩层所成结构及支架工作阻力进行了研究。根据特厚煤层综放开采顶板岩层形成的"悬臂梁-铰接岩梁"结构,给出了直接顶、基本顶的新概念及判据;得出了特厚煤层综放开采支架工作阻力的解析计算式,并进行了实例验证。最后对所选架型现场的动态承载特征及其适应性进行了分析。结果表明:依据支架工作阻力解析式计算结果所选架型可靠性高、支架运行合理,利用率高,对工作面顶板条件适应性较好。 展开更多

关键词 特厚煤层 综放开采 “悬臂梁-铰接岩梁”结构 直接顶 基本顶

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基于ARAMIS M/E微震监测的大采高综放顶板活动规律 被引量：22

14

作者 于雷 闫少宏 +3 位作者 毛德兵 夏永学 祝凌甫 张震 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期293-298,共6页

采用高精度微震监测技术,结合现场支架阻力观测,对大采高综放开采顶板活动规律进行了研究。研究表明:微震事件的频次和能量具有明显的周期性,微震事件在高度上的动态发展规律反映出大采高综放顶板来压存在大小周期现象,且这种现象与工... 采用高精度微震监测技术,结合现场支架阻力观测,对大采高综放开采顶板活动规律进行了研究。研究表明:微震事件的频次和能量具有明显的周期性,微震事件在高度上的动态发展规律反映出大采高综放顶板来压存在大小周期现象,且这种现象与工作面宏观观测得到的周期来压具有一致性;根据微震监测和支架阻力观测结果得出大采高综放开采顶板为"悬臂梁-铰接岩梁"结构。 展开更多

关键词 微震监测 大采高综放 岩层运动 “悬臂梁-铰接岩梁”结构

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特厚煤层综放工作面大面积切顶压架原因分析 被引量：23

15

作者 闫少宏 徐刚 +1 位作者 张学亮 张震 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第6期14-18 140,140,共6页

基于"悬臂梁-铰接岩梁"岩层结构和Winkler地基理论,分析了该类事故的发生原因,并相应地给出防治对策。研究结果表明:大面积压架主要特征是工作面顶板在煤壁处切落,直接顶和基本顶失去横向平衡;切顶发生的原因在于初撑力和工... 基于"悬臂梁-铰接岩梁"岩层结构和Winkler地基理论,分析了该类事故的发生原因,并相应地给出防治对策。研究结果表明:大面积压架主要特征是工作面顶板在煤壁处切落,直接顶和基本顶失去横向平衡;切顶发生的原因在于初撑力和工作阻力较低,难以维系直接顶和基本顶平衡结构。通过提高支架初撑力,以增加支架对顶板的主动支撑能力,减少顶板下沉量,有利于直接顶和基本顶的平衡结构;基于"悬臂梁-铰接岩梁"岩层结构模型分析认为,崔木煤矿工作面支架工作阻力不足是导致大面积压架事故的主要原因,并经理论计算得出合理工作阻力为15 000 k N。 展开更多

关键词 综放开采 悬臂梁-铰接岩梁 支架初撑力 支架工作阻力

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基于断裂力学的特厚煤层综放开采顶板破断规律研究 被引量：21

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作者 杨登峰 张凌凡 +2 位作者 柴茂 李博 白翼飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2033-2039,共7页

针对特厚煤层综放开采过程中矿压显现剧烈支架工作阻力难以确定的问题,结合特厚煤层工作面顶板岩层破断形成的悬臂梁-砌体梁力学结构模型。工作面来压阶段支架工作阻力不足时,引起砌体梁结构下沉使悬臂梁结构回转变形破断,造成上覆砌体... 针对特厚煤层综放开采过程中矿压显现剧烈支架工作阻力难以确定的问题,结合特厚煤层工作面顶板岩层破断形成的悬臂梁-砌体梁力学结构模型。工作面来压阶段支架工作阻力不足时,引起砌体梁结构下沉使悬臂梁结构回转变形破断,造成上覆砌体梁结构滑落失稳压架使工作面矿压显现剧烈的特点,建立了含中心斜裂纹的悬臂梁结构破断的力学模型,应用断裂力学理论,分析了悬臂梁破断失稳的影响因素,推导了支架荷载的表达式。结果表明:裂纹倾角和长度是悬臂梁破断失稳的主要影响因素;支架荷载除与悬臂梁自身因素有关外,还与砌体梁垮落步距等因素相关。结合塔山煤矿8102综采工作面地质条件,计算了支架荷载的理论值,验证了理论分析的合理性。理论研究成果对于分析特厚煤层开采时的支架荷载的大小,合理选择支架减少顶板事故具有一定的工程实际意义。 展开更多

关键词 特厚煤层 综放开采 悬臂梁-砌体梁结构 斜裂纹 支架工作阻力

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富水顶板大采高综采工作面涌水与矿压关系研究 被引量：4

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作者 庞立宁 毛德兵 李春睿 《煤矿开采》 北大核心 2015年第6期90-93,100,共5页

针对纳林河二号煤矿31101富水顶板大采高综采工作面涌水情况,分析了工作面涌水与工作面矿压以及顶板岩层结构之间的关系。通过理论计算得出了关键层层位,认为基本顶及其控制的上覆岩层和关键层Ⅱ及其控制的上覆岩层共同组成了"复... 针对纳林河二号煤矿31101富水顶板大采高综采工作面涌水情况,分析了工作面涌水与工作面矿压以及顶板岩层结构之间的关系。通过理论计算得出了关键层层位,认为基本顶及其控制的上覆岩层和关键层Ⅱ及其控制的上覆岩层共同组成了"复合悬臂梁—复合铰接岩梁"结构。计算得出关键层Ⅱ的初次断裂步距为210.3m,周期性断裂步距为101.1m,与现场实际矿压与涌水情况相符。认为"复合悬臂梁"的周期性破断失稳使得工作面产生"小"出水,而后发生小周期来压;"复合铰接岩梁"的周期性破断失稳使得工作面产生"大"出水,而后发生大周期来压。研究结果为31101工作面的出水预测提供了理论依据,并为相似工作面涌水与矿压关系研究提供参考。 展开更多

关键词 关键层 复合悬臂梁 复合铰接岩梁 垮落步距 破断失稳

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