软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应 被引量：1

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作者 赵鹏翔 裴文博 +5 位作者 李树刚 林海飞 卓日升 常泽晨 邵秋冬 马晓川 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期163-177,共15页

为掌握软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应,以不同厚度比的软硬互层覆岩结构为试验对象,利用二维物理相似模拟试验平台,开展软硬互层覆岩结构裂隙演化及破断机制试验,并结合分形理论定量描述软硬互层覆岩结构裂... 为掌握软硬互层覆岩结构影响卸压瓦斯运–储区交叉融合的厚度比效应,以不同厚度比的软硬互层覆岩结构为试验对象,利用二维物理相似模拟试验平台,开展软硬互层覆岩结构裂隙演化及破断机制试验,并结合分形理论定量描述软硬互层覆岩结构裂隙分布特征,根据采动覆岩椭抛带理论,同时引入回转角、贯通度、裂隙率等特征参数,研究软硬互层覆岩结构瓦斯运移区和储集区交叉融合动态变化特征受软硬互层结构厚度比的影响。试验结果表明:瓦斯的运–储区内外边界和运–储交界分别位于分形维数、裂隙贯通度、破断回转角与裂隙率的突变区域,运移区破断回转角大于2.07°,储集区破断回转角为1°~2.07°。瓦斯运移区和储集区破断裂隙贯通度分别为0.6~1.0和0.2~0.6;根据瓦斯运–储区裂隙率、回转角、贯通度的变化,确定瓦斯运移区、储集区与交叉融合区边界,裂隙率、回转角、贯通度呈现先快速减小,后减小速率明显减缓,最后减小速率再次增大的趋势;软硬互层覆岩经历运–储区开始形成、运移区与储集区首次出现、交叉融合区初次形成、交叉融合区扩大、运–储区与交叉融合边界逐渐模糊5个时期,最终形成完整的椭圆抛物带状的覆岩裂隙场;建立软硬互层覆岩结构瓦斯运–储区厚度比效应量化表征模型,同时根据瓦斯运–储区表征参数确定其边界及状态判定流程,确定软硬互层覆岩结构上覆岩层裂隙演化及破断机制。 展开更多

关键词 软硬互层 瓦斯运–储区 交叉融合 厚度比效应 覆岩裂隙

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深埋薄基岩覆岩水渗流规律

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作者 胡皓宇 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期403-410,共8页

为合理利用深埋覆岩水资源,采用相似模拟、数值模拟等方法,研究深埋薄基岩厚冲积层开采过程中覆岩水运移规律。研究结果表明:覆岩完整性和连通性的变化会导致覆岩水渗流通道发生变化。煤层开挖过程中,薄基岩塑性区呈梯形分布,垂向裂隙... 为合理利用深埋覆岩水资源,采用相似模拟、数值模拟等方法,研究深埋薄基岩厚冲积层开采过程中覆岩水运移规律。研究结果表明:覆岩完整性和连通性的变化会导致覆岩水渗流通道发生变化。煤层开挖过程中,薄基岩塑性区呈梯形分布,垂向裂隙分布多且分散,是第1含水层水快速下渗的主要通道。冲积层形成拱形离层裂隙区,连通性好且范围广,是第2含水层水下渗的主要路径。随着开采距离的增大,塑性区和离层裂隙区向上发育扩展,影响覆岩水运移,导致覆岩水压力快速下降,流速和流量增加。靠近工作面一侧的裂隙通道形成后,该区域渗流速度较快,渗透量大,易发生突水。研究结论为明确覆岩水在复杂岩层中的传播规律提供参考。 展开更多

关键词 深埋薄基岩 厚冲积层 覆岩水 渗透通道 运移路径 离层裂隙区

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巨厚松散层与不等厚基岩下开采覆岩结构运动演化规律

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作者 孟祥军 李友 +6 位作者 张广超 郭林峰 李伟清 申世豹 陈淼 周广磊 吕凯 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期111-125,共15页

针对巨厚松散层与不等厚基岩下覆岩结构运动演化机理及破坏规律不明晰的问题,以某矿3301工作面为工程背景,采用物理模拟、数值模拟及理论分析等研究方法,揭示了巨厚松散层与不等厚基岩条件下的覆岩运动演化过程、垮落充填特征及联动破... 针对巨厚松散层与不等厚基岩下覆岩结构运动演化机理及破坏规律不明晰的问题,以某矿3301工作面为工程背景,采用物理模拟、数值模拟及理论分析等研究方法,揭示了巨厚松散层与不等厚基岩条件下的覆岩运动演化过程、垮落充填特征及联动破坏机理,建立了考虑巨厚松散层与不等厚基岩联动演化效应的覆岩运移模型和迹线估算方程。研究结果表明:①基岩厚度由薄到中厚再到正常厚度时,破坏边界形态演化过程为“对称梯形”→“不对称类梯形”→“半马鞍形”;松散层运移在不等厚基岩控制下呈现出“对称漏斗”→“倾斜漏斗”→“斜底漏斗”动态变化。②薄基岩以塑性破坏为主,垮落后无规则充填采空区且碎胀效应不明显,松散层运移活跃期长,导致地表下沉较大;中厚基岩介于塑性破坏和块式破断之间,能短暂形成不稳定结构,对松散层运移起一定的支撑和限制作用;正常厚度基岩发生“梁式”破断,覆岩形成稳定的“铰接、悬臂”结构,巨厚松散层能给下方裂隙或垮落的基岩造成更大压应力,从而导致垮落带、裂隙带等较常规地层条件更加发育。③以3301工作面为实例,估算了不同开采阶段的覆岩破坏迹线,计算出地表沉降范围为1551.46m,与实测值相比,误差为7.6%。④提出了限高或充填开采、巷道注浆加固、提高巷道支护体的让压能力及增强支护系统的兼容性等控制对策。 展开更多

关键词 地表沉陷 巨厚松散层 不等厚基岩 覆岩运动 物理模拟

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不同松散层第四含水层水压条件下关键层破断力学机理研究

4

作者 于美鲁 王中文 +3 位作者 刘瑜 李春元 李政岱 王鲁瑀 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第5期129-144,共16页

针对松散层第四含水层突水灾害防治问题,以岩层控制的关键层理论和中厚板理论为基础,对松散层第四含水层水压与主关键层之间的破断运移规律进行研究。统计并分析了6个典型厚松散层矿区的18个矿井松散层第四含水层水压、松基比及松散层... 针对松散层第四含水层突水灾害防治问题,以岩层控制的关键层理论和中厚板理论为基础,对松散层第四含水层水压与主关键层之间的破断运移规律进行研究。统计并分析了6个典型厚松散层矿区的18个矿井松散层第四含水层水压、松基比及松散层厚度之间的关系,发现松基比和松散层厚度与松散层第四含水层水压之间呈显著的正相关。通过中厚板理论分析了不同松散层第四含水层水压条件下关键层破断力学机理,得出随着松散层第四含水层水压的增大,关键层破断力学因素由拉破断转化为剪破断。数值模拟分析验证了,随着水压的增加,剪应力占比逐渐增大,且关键块之间的结构也由连续且稳定砌体梁结构转换为非连续易失稳的台阶岩梁结构。松散层第四含水层水压的增大可能促使采空区原本稳定的砌体梁结构转化为台阶岩梁结构,促进导水裂隙带的发育。同时,在关键层岩块结构中出现了砌体梁与台阶岩梁共存的现象。不同松基比岩移边界线具有明显的“类指数曲线”特征,随着松基比的增加,岩移边界线由“直线”转化为“类指数曲线”,且工作面推进过程中的覆岩运移具有明显的分区特征。 展开更多

关键词 不同水压 中厚板理论 岩层移动 松基比 关键层

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西部生态脆弱区地表开采损害特征 被引量：17

5

作者 赵兵朝 同超 +2 位作者 刘樟荣 刘浪 余学义 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2991-2998,共8页

为进一步揭示西部生态脆弱区地表开采损害特征形成的机理,在分析影响生态脆弱区地表开采损害特征主要因素(开采深度、开采高度、基岩厚度、载荷层厚度以及坡体自身稳定性)的基础上,研究生态脆弱区厚松散层薄基岩、黄土沟壑及山区丘陵下... 为进一步揭示西部生态脆弱区地表开采损害特征形成的机理,在分析影响生态脆弱区地表开采损害特征主要因素(开采深度、开采高度、基岩厚度、载荷层厚度以及坡体自身稳定性)的基础上,研究生态脆弱区厚松散层薄基岩、黄土沟壑及山区丘陵下煤层开采的地表损害特征,并以基采比(基岩厚度与开采高度之比,JC)和基载比(基岩厚度与载荷层厚度之比,JZ)为关键参数,揭示生态脆弱区煤层开采损害特征形成的机理。研究结果表明:以基采比和基载比为基础,结合坡体稳定性引起的附加量,能够有效地分析西部生态脆弱区的开采损害特征,为进一步揭示该区域煤层开采地表损害特征的形成机理提供了依据。 展开更多

关键词 生态脆弱区 开采损害 基采比 基载比 坡体稳定性

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榆阳矿区覆岩导水裂缝带发育高度研究 被引量：15

6

作者 赵兵朝 王守印 +4 位作者 刘晋波 贺铜章 鱼智让 刘浪 张杰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第3期343-348,共6页

为了准确地预计榆阳矿区覆岩导水裂缝带的发育高度,从而达到该区域保水开采的目的,以榆阳矿区煤层赋存条件较为典型的薛庙滩煤矿开采为背景,理论分析了主关键层位置、基载比、基采比等开采参数对覆岩导水裂缝带发育高度的影响,并采用相... 为了准确地预计榆阳矿区覆岩导水裂缝带的发育高度,从而达到该区域保水开采的目的,以榆阳矿区煤层赋存条件较为典型的薛庙滩煤矿开采为背景,理论分析了主关键层位置、基载比、基采比等开采参数对覆岩导水裂缝带发育高度的影响,并采用相似材料模拟实验模拟了薛庙滩煤矿开采时上覆岩层的移动变形规律。研究结果表明:覆岩导水裂缝带发育高度与主关键层在"三带"中的位置有着密切的关系,主关键层位置可通过基载比和基采比进行判断,结合岩层断裂与其自身拉伸变形的关系,可以确定出覆岩导水裂缝带的发育高度;计算出薛庙滩煤矿煤层开采后导水裂缝带发育高度为167.21 m,即发育至地表。研究成果为进一步研究榆阳矿区"保水开采"奠定了理论基础。 展开更多

关键词 导水裂缝带 关键层 拉伸变形 基载比 基采比

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厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征 被引量：14

7

作者 侯俊领 谢广祥 +4 位作者 唐永志 李俊斌 黄新 张继兵 汪敏华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2113-2118,共6页

采用相似条件采场类比、现场实测和数值分析综合研究方法,研究了厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征,研究表明:厚冲积层薄基岩采场矿压显现与基采比密切相关,随着基采比增大,采场矿压趋于缓和。按基采比大小可将采场划分为"有板有... 采用相似条件采场类比、现场实测和数值分析综合研究方法,研究了厚冲积层薄基岩采场围岩三维力学特征,研究表明:厚冲积层薄基岩采场矿压显现与基采比密切相关,随着基采比增大,采场矿压趋于缓和。按基采比大小可将采场划分为"有板有壳"、"有板无壳"和"无板无壳"3种类型。"有板有壳"类型采场,应力壳为采场第1掩体,其下位的断裂带板(梁)结构为第2掩体,采场矿压显现缓和;"有板无壳"类型采场,断裂带板(梁)结构为采场惟一掩体,其上位无"应力壳"承载,板(梁)结构失稳后采场矿压显现剧烈;"无板无壳"类型采场,无板(梁)结构和"应力壳"的掩护,冲积层荷载直接传递在液压支架上,该类采场易发生压架事故。"无板无壳"类型采场的覆岩结构沿竖向划分为两带,即"垮落带"和"弯曲下沉带"。并对形成3种类型采场的力学机理进行分析。 展开更多

关键词 厚冲积层 薄基岩 基采比 应力 破坏

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厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面覆岩破坏电法监测 被引量：25

8

作者 吴荣新 吴茂林 +1 位作者 曹建富 张平松 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期239-245,共7页

掌握导水裂缝带发育高度对于厚松散层薄基岩煤矿工作面安全开采具有重要的意义。在煤层采动影响前,在工作面巷道向煤层工作面顶板施工1个仰孔,布置孔中电极电缆,形成钻孔电法监测系统。在巷道中连接并行电法仪器和钻孔电缆,数据采集方... 掌握导水裂缝带发育高度对于厚松散层薄基岩煤矿工作面安全开采具有重要的意义。在煤层采动影响前,在工作面巷道向煤层工作面顶板施工1个仰孔,布置孔中电极电缆,形成钻孔电法监测系统。在巷道中连接并行电法仪器和钻孔电缆,数据采集方式称为AM法。随采煤工作面位置逐渐接近并进入钻孔控制范围,监测电极电流值和视电阻率值发生变化。结果表明:对潘北煤矿厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面电法监测显示,弯曲下沉带电极电流值和视电阻率值较为稳定,受采动影响程度较小;导水裂缝带内,电极电流值明显下降,视电阻率值明显升高;顶板高度0~40 m采动超前影响范围可达410 m左右;工作面坚硬顶板砂岩地层为控制覆岩破坏的关键层,采空区上方坚硬顶板岩层垮落滞后工作面9~16 m;工作面导水裂缝带高度为37 m,导水裂缝带未发育到基岩面,风化砂质泥岩裂隙在采动应力作用下存在闭合现象。 展开更多

关键词 厚松散层 薄基岩 覆岩破坏 采煤工作面 电法监测

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深埋薄基岩采场覆岩冒落拱与拱脚高耸岩梁复合承载结构形成机理与应用 被引量：17

9

作者 王兆会 唐岳松 +4 位作者 李猛 吴山西 孙文超 李家龙 水艳婷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期563-575,共13页

焦作煤田赋存深埋厚冲积层薄基岩煤层,覆岩构成的特殊性导致顶板活动剧烈、地表下沉系数大,采场面临强矿压、突水溃沙威胁,沉陷区出现裂缝和积水,破坏房屋和农田。为提高深埋薄基岩采场围岩控制效果,以赵固二矿14030工作面为工程背景,... 焦作煤田赋存深埋厚冲积层薄基岩煤层,覆岩构成的特殊性导致顶板活动剧烈、地表下沉系数大,采场面临强矿压、突水溃沙威胁,沉陷区出现裂缝和积水,破坏房屋和农田。为提高深埋薄基岩采场围岩控制效果,以赵固二矿14030工作面为工程背景,采用室内试验、理论分析和现场实测等手段研究覆岩采动裂隙发育特征、顶板结构形态与承载机理,探究支架选型与灾害防控方法。结果表明:覆岩变形存在初始静止、慢速增长、快速增长和突变增长4个阶段,前2个阶段覆岩稳定,第3阶段因变形局部集中进入非稳定状态,第4阶段因非连续变形进入裂隙发育进程;采动裂隙萌生于高位厚冲积层,下行扩展导致基岩全厚断裂,形成覆岩冒落拱与拱脚高耸岩梁复合结构;覆岩连续变形受关键层控制,非连续变形由冲积层冒落裂隙主导;基于关键层沉降特征解释了采动裂隙萌生于高位厚冲积层的原因,揭示了裂隙下行扩展并贯穿岩层交界面的能量原理,采用断裂力学理论推导了基岩发生全厚剪切破断的力学条件;构建了冲积层冒落拱与拱脚高耸岩梁复合结构力学模型,提出了冒落拱极限承载能力与实际边界载荷计算方法,得到了冒落拱发生结构失稳的力学判据,采动应力旋转促进冲积层载荷向拱脚两侧传递,增强了冒落拱自稳能力;提出了基岩破断面恒定法向刚度条件下高耸岩梁承载能力计算方法,确定了保持岩梁平衡所需支架具备的支撑能力;基于厚冲积层冒落拱与拱脚高耸岩梁复合承载机理,提出了液压支架强度-刚度双参量选型方法和覆岩突水溃沙通道快速识别方法,实测结果表明赵固二矿14030工作面支架选型基本合理,突水溃沙通道识别则为顶板注浆钻孔参数确定提供了指导。 展开更多

关键词 薄基岩 厚冲积层 覆岩裂隙 冒落拱 高耸岩梁 承载机理

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厚松散层薄基岩下开采地表变形规律——以鲁南矿区为例 被引量：5

10

作者 刘辉 李玉 +6 位作者 苏丽娟 朱晓峻 张鹏飞 姚明明 王金正 王庆伟 司光亚 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期11-23,共13页

我国东部厚松散层薄基岩矿区开采地表沉陷普遍具有下沉量大、移动范围广、稳沉时间长等特征。本文以鲁南矿区某煤矿为例,探讨了不同松散层与基岩厚度比条件下煤层开采的地表变形参数变化规律,在现场实测的基础上,采用FLAC3D数值模拟技术... 我国东部厚松散层薄基岩矿区开采地表沉陷普遍具有下沉量大、移动范围广、稳沉时间长等特征。本文以鲁南矿区某煤矿为例,探讨了不同松散层与基岩厚度比条件下煤层开采的地表变形参数变化规律,在现场实测的基础上,采用FLAC3D数值模拟技术,建立不同松基比(0.25~5.00)条件下煤层开采的地表变形计算模型,研究了地表变形特征,分析了松基比对概率积分法参数的影响,并从开采沉陷的角度对厚松散层薄基岩条件进行了定量分析与探讨。研究表明:(1)在开采厚度相同条件下,当松基比不断增大时,地表变形量呈明显的先增大后减小特征,在松基比达到某一限值后,地表变形趋于稳定;(2)下沉系数、水平移动系数和主要影响角正切均随着松基比增大表现为先增大后减小的关系,松基比拐点分别为1.75、1.25和1.25;(3)松散层厚度在平均采深中所占的比例对移动角、边界角具有较大的影响,边界角、移动角随着松基比的增大逐渐减小。基于上述研究,提出将松基比为1.25~1.75作为厚松散层薄基岩条件的临界值,为我国东部典型厚松散层薄基岩矿区地表变形预计和开采沉陷灾害防控提供了理论基础。 展开更多

关键词 厚松散层 薄基岩 地表变形 概率积分法 沉陷 松基比

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面板堆石坝混凝土面板脱空影响因素敏感性分析 被引量：7

11

作者 李炎隆 卜鹏 +3 位作者 吴海波 温立峰 周恒 陆希 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1108-1116,共9页

面板脱空的根本原因是面板与垫层之间的不协调变形,为了探究坝址区地形地质条件及库水位循环升降对面板脱空的敏感性,本研究采用子模型法准确模拟了面板脱空区域的力学响应特性,基于相对变位法研究了河谷宽高比T、覆盖层厚度F及水库水... 面板脱空的根本原因是面板与垫层之间的不协调变形,为了探究坝址区地形地质条件及库水位循环升降对面板脱空的敏感性,本研究采用子模型法准确模拟了面板脱空区域的力学响应特性,基于相对变位法研究了河谷宽高比T、覆盖层厚度F及水库水位循环升降次数K对混凝土面板脱空的敏感性。研究结果表明:混凝土面板脱空特征值的扩展会随三者的增大呈对数形式增长,其中,河谷宽高比T的增大削弱了河谷地形对坝体的约束,从而促进了面板脱空的发展,但当河谷宽高比T大于2.0时,其对面板脱空的敏感性会显著降低;覆盖层厚度F的增加促进了坝体的不均匀沉降,进而导致面板脱空区域向底部扩展,但面板脱空对覆盖层的敏感性会随着覆盖层厚度F的增加而降低;由于面板与堆石体变形特性的差异,在水库水位循环升降作用下,面板脱空区域缓慢扩展,并最终趋于稳定;三者中,F对面板最大脱空深度的敏感性最高,T对顺坡向脱空长度的敏感性最高。本研究成果可为面板脱空问题的防治提供相应的理论依据。 展开更多

关键词 混凝土面板脱空 敏感性分析 河谷宽高比 覆盖层厚度 水库水位循环升降

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厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏高度与特征 被引量：11

12

作者 张玉军 李友伟 +1 位作者 肖杰 张风达 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第2期4-12,共9页

为研究厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏特征,以千树塔煤矿12305工作面为研究背景,综合运用UDEC数值模拟、现场实测和理论分析等方法研究了工作面开采后厚土层薄基岩类似地质条件下覆岩移动破坏规律。结果表明:随着工作面不断推进,覆岩... 为研究厚土层薄基岩高强度开采覆岩破坏特征,以千树塔煤矿12305工作面为研究背景,综合运用UDEC数值模拟、现场实测和理论分析等方法研究了工作面开采后厚土层薄基岩类似地质条件下覆岩移动破坏规律。结果表明:随着工作面不断推进,覆岩破坏高度变化呈现出缓增、突增、稳定3个阶段,缓增和突增阶段主要发生在薄基岩中,而稳定阶段则发生在厚土层中,同时厚土层存在一定的液性指数,导致地表下沉滞后;通过冲洗液漏失量观测和注水试验得到该工作面导水裂缝带发育高度为84.5~86.5 m,裂采比为7.9~8.1,数值模拟及理论计算结果均与实测结果较为接近;阐述了厚土层薄基岩“两带”破坏模式,该模式中薄基岩和厚土层分别起到支撑和施荷的作用,薄基岩易被采动裂缝贯穿,而厚土层对采动裂缝的上向发育具有抑制作用。研究结果可为类似条件下矿井的安全生产提供参考。 展开更多

关键词 厚土层薄基岩 高强度开采 覆岩破坏特征 UDEC数值模拟

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平煤十一矿瓦斯赋存规律研究 被引量：7

13

作者 李喜员 田慧玲 《中国煤炭》 北大核心 2015年第7期104-108,共5页

根据平煤十一矿瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论,研究了平煤十一矿的瓦斯地质规律,得出了矿井瓦斯赋存分布规律。在分析矿井地质构造分布特征的基础上,将井田划分为两个瓦斯地质单元,即发育较多封闭型逆断层的井田东翼为第Ⅰ瓦斯地质单元... 根据平煤十一矿瓦斯地质资料,运用瓦斯地质理论,研究了平煤十一矿的瓦斯地质规律,得出了矿井瓦斯赋存分布规律。在分析矿井地质构造分布特征的基础上,将井田划分为两个瓦斯地质单元,即发育较多封闭型逆断层的井田东翼为第Ⅰ瓦斯地质单元,瓦斯含量高;正断层为主的井田西翼为第Ⅱ瓦斯地质单元,瓦斯含量较Ⅰ单元低。通过定量逐步线性回归得到两个地质单元中瓦斯含量预测最优方程,得出在东翼第Ⅰ地质单元内煤层厚度、上覆基岩厚度对瓦斯赋存影响显著,在西翼第Ⅱ地质单元内顶板泥岩厚度、上覆基岩厚度对瓦斯赋存影响显著。 展开更多

关键词 断裂构造 煤层厚度 上覆基岩厚度 顶板岩性 瓦斯赋存 瓦斯含量预测

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浅埋薄基岩工作面覆岩活动规律3维物理相似模拟研究 被引量：8

14

作者 卢邦稳 刘长武 +2 位作者 刘德峰 高云瑞 王宇 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期107-113,共7页

针对浅埋采场在开采活动中常出现矿压显现剧烈、顶板和地表台阶下沉等问题,以神东矿区为背景,采用3维物理模拟试验研究浅埋深薄基岩工作面覆岩活动规律。模型试验尺寸长×宽×高为1 050 mm×2 000 mm×1 130mm,几何相... 针对浅埋采场在开采活动中常出现矿压显现剧烈、顶板和地表台阶下沉等问题,以神东矿区为背景,采用3维物理模拟试验研究浅埋深薄基岩工作面覆岩活动规律。模型试验尺寸长×宽×高为1 050 mm×2 000 mm×1 130mm,几何相似比为1∶100,容重相似比为1∶1.67,时间相似比为1∶10,应力比为1∶1.67,监测模型地表位移变化和顶板位移变化规律。结果表明:浅埋薄基岩煤层开采过程中,上覆岩层只出现冒落带和裂隙带,煤层直接顶随采随冒,基本顶初次来压步距为40 m,周期来压步距为20 m;上覆岩层及松散层出现台阶下沉现象,裂缝贯通地表,切眼和停采线附近出现溃沙现象,地表形成塌陷坑;上覆岩层运动以垂直运动为主,随工作面向前推进,顶板位移增加;靠近煤柱的上覆岩层出现搭桥结构,靠近煤柱的上覆岩层位移变化量较小,而远离煤柱的测点上覆岩层位移变化量较大;地表位移变化和上覆岩层位移变化整体上具有正相关性,但地表位移变化幅度较小,具有滞后性,且受到溃沙现象的影响,切眼和停采线附近地表形成塌陷坑且地表位移变化量增大。 展开更多

关键词 浅埋薄基岩 厚松散层 覆岩移动 地表位移 3维相似材料物理模拟 溃沙

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巨厚松散层薄基岩工作面覆岩载荷传递特征研究 被引量：22

15

作者 李江华 许延春 +2 位作者 姜鹏 廉玉广 牟义 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第11期95-100,共6页

基于华北部分矿区巨厚松散层、薄基岩工作面突水溃砂和压架事故的特点,为对赵固矿区覆岩采动破坏的"两带"高度预计、水害预测预报及支架选型的确定提供依据,运用关键层理论建立了硬岩复合破断上覆岩层载荷传递力学模型,推导... 基于华北部分矿区巨厚松散层、薄基岩工作面突水溃砂和压架事故的特点,为对赵固矿区覆岩采动破坏的"两带"高度预计、水害预测预报及支架选型的确定提供依据,运用关键层理论建立了硬岩复合破断上覆岩层载荷传递力学模型,推导出复合硬岩及上覆岩层载荷传递系数;根据研究区地质特征建立了地质力学模型,通过数值分析研究了薄基岩工作面开采覆岩的载荷传递效应和覆岩破坏特征。研究结果表明,厚松散层薄基岩工作面硬岩复合破断时上部硬岩与上覆岩层载荷传递系数为0.24~0.30;煤层覆岩采动破坏后水平切面上呈"O—X"型破断;工作面覆岩破坏的垮采比为3.85,裂采比为12;岩层移动角约为70°;工作面两端采动裂隙成为突水溃砂的主要通道。 展开更多

关键词 厚松散层 薄基岩 载荷传递 覆岩破坏

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薄基岩厚松散层条件覆岩破坏规律研究 被引量：15

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作者 易四海 朱伟 刘德民 《煤炭工程》 北大核心 2019年第11期86-91,共6页

为了实现薄基岩厚松散层地质条件下水体压覆煤层的安全开采,采用相似材料模拟实验、理论分析,探讨了薄基岩厚松散层的采动破坏发育规律,提出了覆岩自稳结构的判据。研究结果表明:厚松散层薄基岩很难在基岩内形成有效的自稳结构,工作面... 为了实现薄基岩厚松散层地质条件下水体压覆煤层的安全开采,采用相似材料模拟实验、理论分析,探讨了薄基岩厚松散层的采动破坏发育规律,提出了覆岩自稳结构的判据。研究结果表明:厚松散层薄基岩很难在基岩内形成有效的自稳结构,工作面推进一定距离后,基岩将全厚度断裂,松散层将作为一个整体跟随基岩弯曲下沉;解析了厚松散层的采动隔水能力,认为松散层底部岩层岩性、厚度及所受采动变形将是决定导水裂缝带继续向上发育的关键;结合三元矿薄基岩厚松散层水体下采煤,通过地面钻探实测,论证了粘土层具有较好的隔水能力,薄基岩厚松散层导水裂缝带发育高度止于松散层底部。 展开更多

关键词 薄基岩 厚松散层 覆岩破坏 控水能力 水体

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焦作矿区薄基岩厚松散层工作面微震响应特征 被引量：1

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作者 宛志红 郑顺元 +4 位作者 李磊 郭前坤 刘峥 苗葳 许延春 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第5期59-68,共10页

为探究不同基岩厚度对薄基岩厚松散层工作面微震响应特征的影响,以焦作某矿14030工作面为例,依据基采比划分8.8~9.5,12.7~17.8两个阶段,对不同阶段的微震事件数量和能量的时空分布规律进行研究。结合工作面地质条件资料,阐明了工作面基... 为探究不同基岩厚度对薄基岩厚松散层工作面微震响应特征的影响,以焦作某矿14030工作面为例,依据基采比划分8.8~9.5,12.7~17.8两个阶段,对不同阶段的微震事件数量和能量的时空分布规律进行研究。结合工作面地质条件资料,阐明了工作面基岩厚度与微震活动特性的对应关系:微震事件呈现低位岩层聚集、高位岩层离散分布的特征;基岩厚度较小时,微震事件在基岩段均有分布,微震事件影响范围并未突破基岩顶界面;微震事件数量与每日推进距离近似成正比;随着基采比的增大,周期来压步距增加,基采比为12.7~17.8阶段较8.8~9.5阶段的周期来压步距增加了2.29m,底板破坏深度减少了35.2%,且日均微震事件数量在日均推进距离增加的条件下亦显著减少。研究成果可为分析厚松散层薄基岩矿井微震活动、覆岩破坏和矿压显现特征的相互关系提供参考。 展开更多

关键词 薄基岩 基采比 微震事件 矿压显现

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钢衬壁厚对抽蓄电站围岩内水压力分担率的影响 被引量：2

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作者 柴建峰 马传宝 梁宁 《水电能源科学》 北大核心 2017年第3期113-115,共3页

根据实际工程需要,采用FLAC3D数值模拟软件通过改变钢衬壁厚,分析了不同设计内水压力组合条件下,钢衬、混凝土垫层和围岩的位移和变形特征及钢衬环向拉应力,研究了引水钢衬壁厚对围岩内水压力分担率的影响。结果表明,随着壁厚增大,虽可... 根据实际工程需要,采用FLAC3D数值模拟软件通过改变钢衬壁厚,分析了不同设计内水压力组合条件下,钢衬、混凝土垫层和围岩的位移和变形特征及钢衬环向拉应力,研究了引水钢衬壁厚对围岩内水压力分担率的影响。结果表明,随着壁厚增大,虽可相应减少钢衬径向位移和环向拉应力,但减幅小,效果不显著;随着壁厚变小,钢衬径向位移变大,根据变形协调,有助于荷载传递,提高了围岩分担率,有利于"钢衬-垫层-围岩"联合承载;在满足抗外压稳定验算、焊接工艺和施工安装前提下,壁厚可较大幅减小。研究成果不仅有利于减少不必要的投资,还有利于降低硐室钢衬运输安装等施工难度,可供类似工程设计参考。 展开更多

关键词 抽水蓄能电站 壁厚 径向位移 环向拉应力 围岩内水压力分担率

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浅埋深厚基岩综放工作面覆岩结构及矿压显现规律研究 被引量：11

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作者 任晓东 《煤炭工程》 北大核心 2020年第7期102-105,共4页

工作面覆岩结构及矿压显现规律受煤层赋存条件影响剧烈,运用理论分析、相似模拟以及现场实测相结合方法,对浅埋厚基岩条件下综放工作面覆岩结构特征及其矿压显现规律进行了研究。研究结果表明:较低的切向抗拉强度导致厚层基本顶分层垮落... 工作面覆岩结构及矿压显现规律受煤层赋存条件影响剧烈,运用理论分析、相似模拟以及现场实测相结合方法,对浅埋厚基岩条件下综放工作面覆岩结构特征及其矿压显现规律进行了研究。研究结果表明:较低的切向抗拉强度导致厚层基本顶分层垮落,高低位分层的位移空间及垮落形态存在明显差异;液压支架主要承载冒落带高度范围内岩体的重量载荷。最后通过现场矿压规律实测验证了理论分析的正确性。研究结果为类似地质条件下工作面的支架选型及矿压控制提供了重要依据。 展开更多

关键词 浅埋煤层 厚基岩 覆岩结构 矿压显现规律

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基于遗传算法的厚冲积层地表移动参数反演与应用研究 被引量：1

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作者 马国平 《煤炭工程》 北大核心 2022年第5期146-151,共6页

针对东欢坨矿冲积层厚度变化较大的特点,以该矿厚冲积层条件下多煤层多工作面开采地表观测站实测数据为基础,基于遗传算法反演了矿区不同冲积层与基岩厚度比条件的地表移动概率积分参数。结果表明:测区内实测最大下沉值为10893mm,最大... 针对东欢坨矿冲积层厚度变化较大的特点,以该矿厚冲积层条件下多煤层多工作面开采地表观测站实测数据为基础,基于遗传算法反演了矿区不同冲积层与基岩厚度比条件的地表移动概率积分参数。结果表明:测区内实测最大下沉值为10893mm,最大倾斜为62.3mm/m,最大曲率为1.69mm/m^(2);采用遗传算法解决了多工作面开采概率积分参数反演问题,并对反演下沉系数进行修正,当矿区冲积层与基岩厚度比H_(s)/H_(j)≤1时,下沉系数0.82,主要影响角正切1.81,拐点偏移系数0.04,开采影响传播角90°-0.4α;当矿区冲积层与基岩厚度比H_(s)/H_(j)>1时,下沉系数0.96,主要影响角正切2.05,拐点偏移系数0.03,开采影响传播角90°-0.3α;研究成果在西村采动影响的应用分析中效果良好,验证了该矿条件地表移动规律和参数正确性。 展开更多

关键词 遗传算法 厚冲积层 概率积分参数 冲积层与基岩厚度比

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