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采动覆岩破断影响下裂隙诱发机制及三维空间特征
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作者 梁冰 邢景超 +1 位作者 孙维吉 房胜杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期107-121,共15页
为掌握厚煤层开采覆岩破断及裂隙演化规律,以高河能源E2306工作面为背景,搭建了三维物理相似模拟试验平台,采用分布式光纤感测技术、钻孔窥视监测等相结合的方法,明晰了覆岩破断来压规律与裂隙分布特征。结合薄板弯曲理论,建立采场覆岩... 为掌握厚煤层开采覆岩破断及裂隙演化规律,以高河能源E2306工作面为背景,搭建了三维物理相似模拟试验平台,采用分布式光纤感测技术、钻孔窥视监测等相结合的方法,明晰了覆岩破断来压规律与裂隙分布特征。结合薄板弯曲理论,建立采场覆岩结构力学模型,揭示了采动覆岩破断影响下覆岩裂隙诱发机制,推演了采动裂隙区域发育形态。结果表明:工作面回采完毕,总计来压7次,垮落带、裂隙带发育高度分别为39、71 m。与该工作面现场结果一致,与理论计算数值吻合,符合该矿实际情况。处于垮落带高度内低位近场覆岩呈“对扇形”竖向破断,以“走向悬臂梁−倾向砌体梁”结构破断运动为主,纵向破断裂隙大量发育,横向水平剪切交错裂隙伴生。覆岩自下而上逐渐破断,处于裂隙带高度内高位远场覆岩呈横向破断,以“走向砌体梁-倾向砌体梁”结构破断运动为主,横向水平张拉离层大量发育。采空区边界区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后稳定的变化规律,走向裂隙数量变化呈抛物线型;采空区中部区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后减少的变化规律,走向裂隙数量变化呈马鞍型。覆岩破断来压后采空区中部持续承载受压,两侧岩层遭剪切破坏形成剪切下凹区与承载下凹区,区域范围随不同层位覆岩弯曲破断而扩大。采动裂隙区域发育形态由椭圆抛物带演变为两端下凹的椭圆抛物带形态,最终呈现为两端及顶部下凹的椭圆抛物带形态。 展开更多
关键词 三维相似模拟试验 采动三带 裂隙演化 失稳破断 三维空间形态
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近直立特厚煤层岩层破断运移规律研究
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作者 刘旭东 乔浩 +1 位作者 方贤威 朱红伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期113-119,共7页
为了研究急倾斜煤层冲击地压灾害致灾机理,通过理论分析与现场实测相结合的方法,建立力学模型研究近直立特厚煤层覆岩破断运移规律。研究结果表明:近直立煤层岩层破断主要集中在直接顶岩层,随工作面开采深度增加,顶板岩层首先出现离层,... 为了研究急倾斜煤层冲击地压灾害致灾机理,通过理论分析与现场实测相结合的方法,建立力学模型研究近直立特厚煤层覆岩破断运移规律。研究结果表明:近直立煤层岩层破断主要集中在直接顶岩层,随工作面开采深度增加,顶板岩层首先出现离层,在重力作用下发生倾倒折断,靠近工作面顶板处的岩块多为倾倒运动,靠近工作面底板处的岩块多为向下滑移运动,采空区中部的岩块多表现为跌落和翻转运动。通过现场测试发现,岩层发生离层、破断受到工作面采动与顶底板的影响,直接顶岩层受工作面采动影响较大,运动较为剧烈,基本顶则较为稳定。通过进一步研究近直立煤层顶底板岩层的垮断情况,为近直立煤层综放开采条件下煤岩层破断运移致灾预报及灾害防控提供借鉴。 展开更多
关键词 近直立特厚煤层 岩层运移 岩层破断 相似模拟 钻孔窥视
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“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力运移规律实验研究
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作者 康志鹏 任波 +2 位作者 罗勇 段昌瑞 任帅 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期158-164,共7页
针对“三软”厚煤层大采高工作面开采覆岩非线性、非对称破坏问题以及保护煤柱宽度不合理造成的资源浪费、巷道围岩稳定性差等问题,以新景煤矿15028工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验对“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力... 针对“三软”厚煤层大采高工作面开采覆岩非线性、非对称破坏问题以及保护煤柱宽度不合理造成的资源浪费、巷道围岩稳定性差等问题,以新景煤矿15028工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验对“三软”厚煤层大采高工作面覆岩破断及应力运移规律进行实验研究。结果表明:“三软”厚煤层大采高工作面在回采开始时,顶板未发生大面积垮落,但产生较多水平裂隙;初次垮落时,塌落岩体与上部形成较大自由空间;当继续回采达到关键层极限破断距时,上覆岩层迅速大面积垮落,形成类似冲击地压的顶板“强烈垮塌”,采空区边缘悬臂梁结构发生“裂隙孕育快速发育回转下沉”变化,顶板垮落岩石由于碎胀充填作用,并未完全冒落;随着煤层持续开采,只在上覆岩层作用力的情况下,采空区底板未产生明显变形,即底板变形的主要原因为水平应力因素,采空区上覆岩层整体发生下沉,其中靠近煤层顶板越近,下沉量越大,最大下沉量为750 mm;采空区中部岩层位移最大,向两侧实煤体帮逐渐减小到0,整体位移曲线呈“V”字形;厚煤层大采高工作面侧向支承压力具有“双峰”特性,先小幅增加,达到第1个峰值点后小幅回落,应力降低区距离采空区10 m左右,而后到达第2个峰值点,此时距离采空区边缘19.2 m,应力最大值为27.5 MPa,随后持续回落,在72 m处趋于稳定,即采动侧向支承压力影响范围在60 m左右。 展开更多
关键词 “三软”厚煤层 大采高工作面 破断失稳 应力运移规律
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浅埋厚松软覆岩煤层开采顶板破断失稳规律研究
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作者 康志鹏 童政 +2 位作者 徐一帆 任帅 高翔 《能源与环保》 2025年第2期259-264,271,共7页
针对浅埋厚松软覆岩煤层开采覆岩漏冒频繁的问题以及区别于层状顶板悬臂梁的垮落形态结构特点,以新疆和什托洛盖矿区赛尔六矿A4006工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验,对浅埋厚松软覆岩煤层开采顶板破断失稳规律及动载效应进行研究... 针对浅埋厚松软覆岩煤层开采覆岩漏冒频繁的问题以及区别于层状顶板悬臂梁的垮落形态结构特点,以新疆和什托洛盖矿区赛尔六矿A4006工作面为工程背景,通过物理相似模拟实验,对浅埋厚松软覆岩煤层开采顶板破断失稳规律及动载效应进行研究分析。结果表明,工作面周期来压步距为10~15 cm,其中直接顶初次破断距10 m,基本顶20 m,顶板最大下沉量12.58 mm,工作面切眼后方岩层经历“裂隙萌生—逐渐发育—压实合拢”过程,最终破断角45°,整体垮落形态趋向于抛物线拱状而非悬臂梁结构;煤体结构在循环动载作用下发生裂隙体—破裂体—散体转变,应力峰值位置随工作面推进动态波动,开采初期,煤柱支承应力随工作面推进动态波动,煤柱中最大应力集中系数为1.309,煤柱应力峰值位置动态变化,影响范围达50 m。超前支承压力峰值位于工作面前方15 m处,影响范围30 m;工作面开采后上覆岩层应力在工作面前方煤体和后方采空区矸石不均匀分布为2个“压力拱角”,整体构成一个不对称“压力拱”,随工作面回采一直动态向前平移并经历不断的破坏、重构、稳定过程。研究结果可为厚松软覆岩煤层开采条件下的围岩控制提供理论依据。 展开更多
关键词 浅埋煤层 厚松软覆岩 相似模拟 破断失稳 移动规律
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吉宁煤业2107工作面顶覆岩破断及矿压显现规律研究
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作者 薄勇吉 《煤》 2025年第2期1-6,24,共7页
为了研究吉宁煤业2107工作面顶板破断和矿压显现规律,在吉宁矿2107工作面辅运巷布置3组钻孔,以测定工作面顶板各层位的覆岩下沉量,利用窥视仪观测顶板破断位置,同时记录工作面支架和超前支架的工作阻力值。结果表明:上覆岩层各层位存在... 为了研究吉宁煤业2107工作面顶板破断和矿压显现规律,在吉宁矿2107工作面辅运巷布置3组钻孔,以测定工作面顶板各层位的覆岩下沉量,利用窥视仪观测顶板破断位置,同时记录工作面支架和超前支架的工作阻力值。结果表明:上覆岩层各层位存在超前破断运移现象,超前破断距离为15~20 m;2107工作面上覆岩层垮落带高度范围为16~19 m,顶板破断角大约65°;2107工作面初次来压步距为33 m,初次来压期间压力显著增大,影响面积大,来压期间中间区域支架的平均工作阻力达到11 451 kN/架;周期来压步距为14 m,来压时处于2107工作面中间区域的支架工作阻力较大,支架平均工作阻力达到10 339 kN/架,工作面支架整体上具有较高的利用率以及较强的适应性。 展开更多
关键词 浅埋深 大采高 上覆岩层 覆岩破断 矿压显现
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浅埋近距离煤层采空区下综采面覆岩破断机理及压架预测
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作者 刘晓明 《煤炭技术》 2025年第3期25-30,共6页
为了预防覆岩铰接岩块在煤壁处断裂失稳而导致的压架事故,通过构建采空区上方基本顶破断岩块应力影响下的下煤层顶板破断力学分析模型,推导出下煤层顶板于煤壁处断裂的支架临界支护强度,提出了下煤层顶板在煤壁处断裂后铰接岩块的失稳判... 为了预防覆岩铰接岩块在煤壁处断裂失稳而导致的压架事故,通过构建采空区上方基本顶破断岩块应力影响下的下煤层顶板破断力学分析模型,推导出下煤层顶板于煤壁处断裂的支架临界支护强度,提出了下煤层顶板在煤壁处断裂后铰接岩块的失稳判据,然后基于支架临界支护强度及失稳判据对双马一矿4煤组压架事故进行预测,并分析了支架临界支护强度对各参数的敏感性。结果表明:支架临界支护强度会随着顶部岩层荷载的增加呈线性增长,随着顶部断裂岩块旋转角的增加呈指数型增长。当采空区上方覆岩断裂岩块旋转角达到42°时,下煤层基本顶将在煤壁处发生断裂,但铰接岩块不会失稳;当旋转角达到48°时,铰接岩块失稳,将发生压架事故。支架临界支护强度对顶部断裂岩块的旋转角具有最大敏感性。该研究可为类似条件下的浅埋近距离煤层开采压架事故的防治提供理论依据。 展开更多
关键词 采空区 浅埋近距离煤层 覆岩破断 压架 失稳
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厚煤层大采高综采面顶板破断规律及机理研究 被引量:2
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作者 姜万明 薛雄飞 +3 位作者 刘桂璋 赵志杨 郭金帅 马立强 《煤炭技术》 CAS 2024年第3期47-51,共5页
以杭来湾煤矿首个大采高30201工作面为例,通过数值模拟、理论分析和现场实测的方法,分别对工作面开采过程中顶板破断规律进行研究。基本顶以“悬臂梁”、“砌体梁”的结构形式周期发生破断,造成工作面大、小周期来压显现。建立了工作面... 以杭来湾煤矿首个大采高30201工作面为例,通过数值模拟、理论分析和现场实测的方法,分别对工作面开采过程中顶板破断规律进行研究。基本顶以“悬臂梁”、“砌体梁”的结构形式周期发生破断,造成工作面大、小周期来压显现。建立了工作面顶板力学模型,给出来压步距的计算方法。现场实测表明最大步距67.6 m是平均步距34.4 m的1.97倍,说明约2次小周期来压才有1次大周期来压。 展开更多
关键词 大采高工作面 顶板破断规律 顶板破断机理 支架阻力 来压步距
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基于上覆岩层应力场和裂缝场演化的采动井套管破断特征及防控对策 被引量:1
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作者 李延河 倪小明 +1 位作者 王保玉 谭学斌 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期221-231,共11页
准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高... 准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的相关性,拟合出上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的关系式;根据研究区采动井的实际开发经验,确定出最佳布井区域下的套管主要破断类型,结合常用套管力学参数,得出“两场”演化下的套管破断位置及长度等特征;对常用的采动井局部防护技术进行总结,并提出对应的防控对策。结果表明:工作面推进过程中,上覆岩层应力呈现出“波动-线性降低”的变化规律,位移呈现出“几乎未发生变化-类双曲线型”的变化规律。最佳布井区域下的采动井套管主要以拉伸缩径和剪切破断为主,选择施加套管加强件对采动井套管进行加固。研究区地面采动井三开段采用N80套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处、54 m软硬互层处分别加设抗拉伸套管加强件和抗剪切加强件;采用P110套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处加设抗拉伸加强件。建议研究区地面采动井三开段均采用P110套管,增加采动井的井筒稳定性。该研究成果为平顶山矿区及相似条件下采动井预防套管破断提供了理论指导。 展开更多
关键词 采动井 套管破断 防控对策 加强件 上覆岩层组合
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浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化分析 被引量:2
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作者 王朋 李瑞 +3 位作者 程志恒 孔德中 陈昊熠 张宏图 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期50-59,共10页
目的为了探究浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化规律间的关联机制,并量化表征覆岩垮落、裂隙分布特征,方法以崖窑峁煤矿为研究对象,采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法,分析覆岩垮落空间分布形态,... 目的为了探究浅埋煤层开采覆岩“梯形”破断参数与裂隙演化规律间的关联机制,并量化表征覆岩垮落、裂隙分布特征,方法以崖窑峁煤矿为研究对象,采用理论分析、物理相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法,分析覆岩垮落空间分布形态,并量化表征上覆岩层垮落“梯形”的分布参数。结果结果表明:上覆岩层受煤层开采扰动影响,沿两侧破断线整体呈“梯形”形态,由于破断角φ,γ不同,故覆岩采动裂隙在空间上呈非对称“斜四边形”裂隙发育体的展布形态,结论基于理论计算得出崖窑峁矿业30204工作面覆岩垮落分布形态,覆岩垮落两侧破断角开切巷处破断角φ∈[58.7°,68.7°],采煤机机头处破断角γ∈[60.8°,67.8°],并根据破断角公式进一步计算,得出开切巷处覆岩垮落长度Lφj=11.5 m;采煤机机头处覆岩垮落长度Lγj=10.4 m。依据现场30204工作面3-1煤层顶板垮落实际监测数据,得出上覆岩层垮落的最佳高度为11~30 m,裂隙发育最佳宽度在距离工作面开切巷5 m和采煤机机头5 m范围内。 展开更多
关键词 浅埋煤层 破断参数 覆岩垮落 数值模拟 相似模拟 现场实测
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深井直覆硬厚顶板侧向破断模式及采动应力响应特征研究 被引量:1
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作者 高晓进 张震 +3 位作者 黄志增 蔺星宇 薛吉胜 庞立宁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2450-2461,共12页
针对深井“三巷布置”工作面临空巷强烈矿压显现现象,以煤层直覆硬厚顶板为工程背景,运用理论分析、相似模拟、现场实测等研究手段,分析直覆硬厚顶板侧向破断模式,揭示临空巷强矿压显现机制,明晰工作面采动应力响应特征。研究结果表明:... 针对深井“三巷布置”工作面临空巷强烈矿压显现现象,以煤层直覆硬厚顶板为工程背景,运用理论分析、相似模拟、现场实测等研究手段,分析直覆硬厚顶板侧向破断模式,揭示临空巷强矿压显现机制,明晰工作面采动应力响应特征。研究结果表明:直覆硬厚顶板破断后,在工作面侧向形成长悬臂-铰接结构,破断线位于采空区内。直覆硬厚顶板岩性特征和几何特征决定着临空巷矿压显现程度,顶板越硬或者越厚,采空区煤体周围越容易产生较高的应力集中。直覆硬厚顶板下巷道围岩应力集中程度高,且临空侧超前支承压力影响范围更广,应力集中程度更高,巷道矿压显现更为剧烈;煤柱上侧向支承压力呈“同步受力、同步增长”变化特征,进入采空区稳定阶段后支承压力表现L+W型应力特征,相邻待采工作面煤柱侧出现非对称的应力峰值,煤柱中部出现应力双峰。受侧向高应力影响,下一区段巷道围岩主要表现为两帮中下部剧烈变形。基于工作面直覆硬厚顶板侧向破断特征和强动载矿压显现机制,提出了顶板灾害超前治理、“浅部强力支护+深部多层次卸压”的防控技术体系,为采场岩层控制提供有益指导。 展开更多
关键词 深埋煤层 直覆硬厚顶板 破断模式 采动应力 多层次卸压
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厚硬顶板高强度开采覆岩破断 及来压规律研究 被引量:1
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作者 刘晓刚 刘江斌 +2 位作者 张震 任建超 刘前进 《中国煤炭》 北大核心 2024年第10期16-26,共11页
针对榆神矿区厚硬顶板高强度开采条件下,工作面煤壁片帮大、支架结构件损坏等强矿压问题,采用了数值计算、理论分析和微震监测等技术手段,对工作面覆岩破断运动及来压规律进行了分析研究。结果表明,厚硬顶板破断具有明显的垂向分区下沉... 针对榆神矿区厚硬顶板高强度开采条件下,工作面煤壁片帮大、支架结构件损坏等强矿压问题,采用了数值计算、理论分析和微震监测等技术手段,对工作面覆岩破断运动及来压规律进行了分析研究。结果表明,厚硬顶板破断具有明显的垂向分区下沉特征,高、低位岩层之间较大的垂向离层空间和自下而上顺次交替垮落孕育了顶板“高+低层位组合破断”的时空基础;“小周期”来压期间内,来压强度将随着直接顶破断发育高度的降低而减弱,直接顶碎胀系数的增大将有利于来压强度的降低;“大周期”来压期间内,中高位岩层垂向破断高度和走向破断步距的增大都将引发来压强度上升,厚硬关键层的组合破断是“大周期”来压增强的关键诱因。针对该条件下的强矿压防治,提出了“弱化低位顶板、优化破断结构”和“弱化高位顶板、改变破断次序”的技术思路,并取得了较好的应用效果。 展开更多
关键词 近浅埋煤层 厚硬顶板 覆岩破断运动 来压规律 微震监测 榆神矿区
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不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征研究 被引量:1
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作者 刘俊熙 张士川 +3 位作者 沈宝堂 肖越 李杨杨 张有成 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期11-21,共11页
为研究神东矿区不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征,分析了基本顶周期破断距影响因素,选取大柳塔煤矿52505和上湾煤矿12401工作面进行物理相似模拟实验,探究了不同破断距影响下覆岩裂隙网络分布特征,借助Matlab软件获取不同覆岩裂隙... 为研究神东矿区不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征,分析了基本顶周期破断距影响因素,选取大柳塔煤矿52505和上湾煤矿12401工作面进行物理相似模拟实验,探究了不同破断距影响下覆岩裂隙网络分布特征,借助Matlab软件获取不同覆岩裂隙网络分布分形维数,定量描述了覆岩裂隙发育特征,进一步探讨了覆岩裂隙传播影响下不同岩层沉降规律。研究结果表明:影响基本顶周期破断距主要因素包括基本顶厚度、抗拉强度以及承载载荷;大柳塔52505工作面、上湾12401工作面模拟开采平均破断距分别为20和30.4 m;不同破断距下覆岩裂隙网络的分形维数随煤层工作面推进呈现阶梯形增长态势,分形维数可较好地表征覆岩裂隙分布。两工作面最高离层裂隙发育高度与分形维数变化趋势均近似呈非线性正相关;不同破断距对覆岩整体裂隙发育扩展趋势影响显著,工作面回采前期大柳塔52505工作面分形维数相对较低,回采中后期则相反,破断距小,覆岩整体裂隙发育程度相对较高;两工作面覆岩沉降曲线呈“凸”型,近似以采空区中部对称。 展开更多
关键词 破断 覆岩运动 覆岩裂隙网络 分形维数 周期来压
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特厚煤层坚硬顶板综放开采矿压特征及覆岩破断规律研究 被引量:2
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作者 李硕森 贺雄 +1 位作者 徐青云 冯剑 《煤》 2024年第2期28-32,共5页
同忻煤矿主采石炭系3-5号煤层,平均煤厚约为15 m,其顶板主要由砂岩和砾岩组成的坚硬顶板。上部侏罗系内赋存有四层煤层,大部分已被开采,在坚硬顶板和煤层群遗留煤柱条件下,工作面回采期间矿压显现强烈。通过对同忻煤矿8309工作面现场矿... 同忻煤矿主采石炭系3-5号煤层,平均煤厚约为15 m,其顶板主要由砂岩和砾岩组成的坚硬顶板。上部侏罗系内赋存有四层煤层,大部分已被开采,在坚硬顶板和煤层群遗留煤柱条件下,工作面回采期间矿压显现强烈。通过对同忻煤矿8309工作面现场矿压监测,分析工作面支架循环末阻力,得到工作面初次来压步距为70~75 m,周期来压步距为10.69~44.36 m,来压期间最大工作面阻力为15873.15 kN.利用3DEC数值模拟软件对8311工作面回采过程中上覆岩层的运动规律进行模拟,随着工作面向前推进,工作面逐渐呈现“下位悬臂梁与上位砌体梁”结构,得到了上覆坚硬顶板破断、失稳、垮落的特征规律。为具有类似条件的综放工作面回采提供可靠参考。 展开更多
关键词 坚硬顶板 矿压显现 矿压监测 破断失稳
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坚硬灰岩顶板破断对煤层底板破坏特征 被引量:1
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作者 王永凯 陈军涛 范铭今 《山东煤炭科技》 2024年第1期32-36,共5页
为研究坚硬灰岩顶板破断对煤层底板变形破坏的影响,以黄河北煤田邱集煤矿111107工作面为背景,基于顶板岩体破断动载应力函数,运用FLAC^(3D)模拟了坚硬灰岩顶板破断对采空区底板的破坏过程,对比了不同动载幅值下采空区底板破坏特征,基于... 为研究坚硬灰岩顶板破断对煤层底板变形破坏的影响,以黄河北煤田邱集煤矿111107工作面为背景,基于顶板岩体破断动载应力函数,运用FLAC^(3D)模拟了坚硬灰岩顶板破断对采空区底板的破坏过程,对比了不同动载幅值下采空区底板破坏特征,基于深孔聚能爆破预裂技术,设计了爆破切顶方案,为坚硬灰岩顶板工作面安全开采提供保障。模拟结果表明:动载作用前后底板破坏范围和深度有明显增加,底板最大破坏深度达12 m,动载作用结束以后,残余应力波仍持续影响采场底板,直到灰岩顶板破断150 ms后,采场底板的动力响应才全部结束;随着动载幅值增大,底板破坏范围逐步增大;在持续时间相同的条件下,当幅值小于10 MPa时,动载作用前后底板破坏变化不明显;当幅值大于10 MPa时,动载作用前后底板破坏有明显变化。 展开更多
关键词 坚硬灰岩 顶板破断 深孔聚能爆 切顶卸压
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考虑锚杆拉剪破断特性的锚固系统数值模拟与应用
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作者 路燕泽 田欣 +3 位作者 于庆磊 王立杰 王庆刚 蒲江涌 《煤炭技术》 CAS 2024年第10期66-70,共5页
基于FLAC3D数值模拟软件,考虑锚杆拉剪破断特性,通过FISH语言将pile单元进行修正,反映了锚杆的拉剪破断特性;并且引入了锚固界面的黏结滑移模型,模拟了锚固界面的应变软化行为。将修正的锚杆模型进行验证分析,与室内试验结果吻合良好,... 基于FLAC3D数值模拟软件,考虑锚杆拉剪破断特性,通过FISH语言将pile单元进行修正,反映了锚杆的拉剪破断特性;并且引入了锚固界面的黏结滑移模型,模拟了锚固界面的应变软化行为。将修正的锚杆模型进行验证分析,与室内试验结果吻合良好,且能够较好地反映锚固界面的黏结滑移力学行为和锚杆杆体的破断行为。以中关铁矿为研究对象,开展了修正锚杆模型的应用研究,研究结果可为地下锚固工程稳定性分析提供借鉴。 展开更多
关键词 锚固系统 拉剪破断 黏结滑移模型 pile结构单元
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钢管混凝土系杆拱桥吊杆连锁破断力学性能研究
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作者 张少甫 张谢东 +2 位作者 于建华 陈甫君 吴斌 《交通科技》 2024年第4期74-78,共5页
通过有限元软件建立某下承式钢管混凝土系杆拱桥空间分析模型,建立评价标准分析桥梁结构各组成部分的响应,对拱桥发生吊杆破断连锁反应过程中结构力学性能进行研究。结果表明,仅跨中2根吊杆破断即有可能引发后续吊杆破断连锁反应。在吊... 通过有限元软件建立某下承式钢管混凝土系杆拱桥空间分析模型,建立评价标准分析桥梁结构各组成部分的响应,对拱桥发生吊杆破断连锁反应过程中结构力学性能进行研究。结果表明,仅跨中2根吊杆破断即有可能引发后续吊杆破断连锁反应。在吊杆破断连锁反应过程中,系杆梁与桥面会先于拱肋发生破坏;吊杆破断连锁反应不足以引发结构失稳,发生单侧吊杆破断连锁反应后结构破坏形式为桥面系与拱肋破坏的局部垮塌。 展开更多
关键词 钢管混凝土 系杆拱桥 吊杆破断 力学性能
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特厚煤层综放工作面顶板破断及围岩应力分析
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作者 张君宝 刘增辉 +1 位作者 吴子扬 冉永府 《煤矿机械》 2024年第9期68-70,共3页
针对特厚煤层综放工作面矿压显现强、顶板治理的难题,以梨园河煤矿51104综放工作面为背景,通过理论和数值仿真,对工作面推进过程中的顶板破断特性及围岩应力演化进行了研究。极限跨距计算求得基本顶初次破断步距为33.7 m;通过FLAC3D软... 针对特厚煤层综放工作面矿压显现强、顶板治理的难题,以梨园河煤矿51104综放工作面为背景,通过理论和数值仿真,对工作面推进过程中的顶板破断特性及围岩应力演化进行了研究。极限跨距计算求得基本顶初次破断步距为33.7 m;通过FLAC3D软件分析工作面推进过程中围岩应力规律及塑性区变化,得到基本顶初次破断步距为30~35 m,与理论分析结果相符。 展开更多
关键词 综放工作面 理论分析 数值模拟 初次破断步距
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上覆硬厚岩层破断运动及断顶控制 被引量:29
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作者 蒋金泉 代进 +1 位作者 王普 张林良 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期264-270,共7页
硬厚覆岩的破断与结构将发生显著的变化。针对汝箕沟煤矿二2煤层上覆厚层石英砂岩条件,采用现场实测、数值模拟、理论分析及现场试验等方法,研究了硬厚覆岩裂隙发育特征、破断运动、矿压显现特征及断顶控制技术,为硬厚覆岩工作面灾害防... 硬厚覆岩的破断与结构将发生显著的变化。针对汝箕沟煤矿二2煤层上覆厚层石英砂岩条件,采用现场实测、数值模拟、理论分析及现场试验等方法,研究了硬厚覆岩裂隙发育特征、破断运动、矿压显现特征及断顶控制技术,为硬厚覆岩工作面灾害防治提供了依据。研究表明,硬厚石英砂岩的微观结构致密完整,呈现大面积悬空、大步距破断运动,引起强烈的支架动载,甚至导致工作面风流逆转、沟通上部采空区隐形火区;硬厚岩层破断运移后产生明显的离层空间,并在开切眼上部和工作面上部及采空区中部形成覆岩主裂隙带,且发育高度大于经验计算数值,甚至与上方采空区沟通诱发灾害;实施开切眼深孔断顶爆破及降低工作面采高,有效缩短了硬厚岩层的初次破断步距,降低了支架动载及主裂隙带高度。 展开更多
关键词 硬厚岩层 破断运动 矿压显现 破断主裂隙带 开切眼
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浅埋厚煤层综采工作面顶板破断结构及运动形态研究
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作者 苗苑 《煤炭技术》 CAS 2024年第11期88-94,共7页
针对平朔井工一矿浅埋厚煤层开采条件,采用理论分析和数值模拟的方法,对顶板覆岩破断特征及裂隙场演化规律等内容进行研究,得到了煤层开采厚度与覆岩破断结构的关系,井工一矿工作面上覆岩层形成“低位悬臂梁+高位铰接岩梁”结构,低位悬... 针对平朔井工一矿浅埋厚煤层开采条件,采用理论分析和数值模拟的方法,对顶板覆岩破断特征及裂隙场演化规律等内容进行研究,得到了煤层开采厚度与覆岩破断结构的关系,井工一矿工作面上覆岩层形成“低位悬臂梁+高位铰接岩梁”结构,低位悬臂梁破断位置距采空区煤壁21.7 m;覆岩断裂位置与区段煤柱垂直应力的关系,当顶板断裂位置位于采空区侧时,侧向支承压力显著增大,应力集中系数约为3.02,此时煤柱稳定性差;工作面回采后,从运动到停止的4个不同阶段侧向支承压力分布特征,14106工作面回采结束92 d后处于支承应力稳定阶段;研究成果可用于指导矿井区段煤柱留设及相似条件煤层开采。 展开更多
关键词 厚煤层 沿空掘巷 覆岩破断
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坚硬顶板周期来压覆岩破断力学机理研究
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作者 张军 《能源与环保》 2024年第3期221-226,共6页
坚硬顶板破断运移规律一直是采矿领域研究的热点,针对覆岩内部破断裂隙分布不明晰的问题,以砌体梁理论中的关键块体为研究对象,建立了线性增压荷载下悬臂梁模型,根据弹性力学应力逆解法,在艾里应力函数满足双调和方程的基础上,采用叠加... 坚硬顶板破断运移规律一直是采矿领域研究的热点,针对覆岩内部破断裂隙分布不明晰的问题,以砌体梁理论中的关键块体为研究对象,建立了线性增压荷载下悬臂梁模型,根据弹性力学应力逆解法,在艾里应力函数满足双调和方程的基础上,采用叠加原理推导并验证了满足模型应力边界条件的内应力分量解析解。在此基础上,以Mohr-Coulomb屈服准则作为破断判据,推导了破断迹线隐函数方程式。采用Matlab软件计算和绘图得到了破断迹线,通过算例校验分析了岩石黏聚力、内摩擦角对破断迹线的影响规律,验证了破裂迹线求解的正确性。这对于进一步认识覆岩破断力学机理具有一定的意义。 展开更多
关键词 坚硬顶板 覆岩破断 周期来压 应力场 关键层
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