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高地应力缓斜半煤岩巷道断面形状优化研究 被引量:2
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作者 王志强 尹安然 +2 位作者 李敬凯 柴虎虎 王燕飞 《煤炭工程》 北大核心 2024年第1期105-112,共8页
为了优化高地应力缓斜半煤岩巷道的断面形状,以东欢坨矿3018工作面运道为工程背景展开研究。通过复变函数理论推导得出了倾斜煤层中不同断面形状的应力解析解,然后运用FLAC3D数值模拟求解了不同断面形状巷道的应力集中和塑性区情况,并... 为了优化高地应力缓斜半煤岩巷道的断面形状,以东欢坨矿3018工作面运道为工程背景展开研究。通过复变函数理论推导得出了倾斜煤层中不同断面形状的应力解析解,然后运用FLAC3D数值模拟求解了不同断面形状巷道的应力集中和塑性区情况,并以此为基础确定了巷道最优断面形状,最后结合现场工业性试验对研究结果的可靠性进行了验证。研究结果表明:高地应力作用下缓斜半煤岩巷道破坏呈现非对称形式;不管断面形状如何,巷道均在左、右两底角处呈现高应力集中,且应力集中程度矩形>梯形>直墙拱形;直墙拱形巷道稳定性最佳,梯形巷道次之,矩形稳定性最差,确定直墙拱形为最终巷道断面形状;现场巷道表面位移量监测结果表明,直墙拱形巷道更能满足现场安全生产要求。 展开更多
关键词 高地应力 缓斜半煤岩巷道 巷道断面形状 复变函数
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错层位外错式巷道位置选择及联合支护研究 被引量:1
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作者 王志强 鞠路超 +2 位作者 李廷照 王兆瑞 潘伟 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期767-776,共10页
针对新巨龙煤矿1301综放工作面区段间留设煤柱尺寸较大造成的资源浪费和回采巷道支护困难等问题,本文提出采用错层位外错式巷道布置方案,建立错层位非常规煤柱力学模型,利用极限平衡理论分析了非常规煤柱应力环境和极限平衡区特征;考虑... 针对新巨龙煤矿1301综放工作面区段间留设煤柱尺寸较大造成的资源浪费和回采巷道支护困难等问题,本文提出采用错层位外错式巷道布置方案,建立错层位非常规煤柱力学模型,利用极限平衡理论分析了非常规煤柱应力环境和极限平衡区特征;考虑不同错距下沿底巷道所处应力环境及区段煤柱弹性应变能密度分布特征,确定下区段沿底巷道合理错距为3.0 m;同时引入区段间相邻巷道联合支护方案,对实际地质条件下接续工作面回采阶段区段间相邻巷道联合支护方案和传统支护方案进行模拟验证。结果表明:区段间相邻巷道联合支护方案优于传统支护方案,峰值应力由80 MPa降至64 MPa,降低率为20%,表明其对巷道围岩控制更为有效;区段煤柱单位留设面积为111.5 m^(2),相较于传统支护方案区段煤柱的170 m^(2),降低率为34.4%。研究结果对减少区段煤柱留设尺寸和提高煤炭回采率起到积极的推动作用。 展开更多
关键词 错层位 外错式 非常规煤柱 弹性应变能 联合支护
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错层位开采基础原理与灾害防治应用研究综述
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作者 王志强 李廷照 +5 位作者 林陆 耿新胜 王兆瑞 于峰 陈屿泫 ANDRIAN Batugin 《煤炭工程》 北大核心 2024年第10期40-47,共8页
为改善综放开采中存在的煤炭采出率低、围岩支护困难、瓦斯排放高和冲击地压频繁等问题,从错层位开采的基础原理、错层位开采灾害防治模型和工程应用等3个方面综述了错层位开采研究进展。总结了综放开采引发矿井灾害的原因为顶煤大范围... 为改善综放开采中存在的煤炭采出率低、围岩支护困难、瓦斯排放高和冲击地压频繁等问题,从错层位开采的基础原理、错层位开采灾害防治模型和工程应用等3个方面综述了错层位开采研究进展。总结了综放开采引发矿井灾害的原因为顶煤大范围、高强度垮落使得煤层和顶板中积聚的能量快速释放,连锁引发一系列围岩大变形、瓦斯超限和冲击地压等矿井灾害。阐述了3种基于错层位开采的矿井灾害防治模型,分别从围岩环境与塑性发育的角度阐述了错层位双巷联合支护机制;从孔隙率与流场浓度的角度阐述了错层位开采与综放开采的瓦斯浓度分布特性;从弹性应变能与耗散能的角度阐述了错层位开采与综放开采的能量分布特性。阐述了错层位开采技术实际工程应用,分别以华丰煤矿1411工作面、镇城底煤矿18111工作面和老公营子煤矿5(9)工作面为工程案例进行了分析,现场实测数据表明错层位开采技术能够明显降低工作面开采过程中的超前支承压力和上隅角瓦斯浓度,能够有效防止矿井灾害的发生。未来,基于错层位开采的矿井灾害防治还需要在基础理论方面进行深入研究,研究错层位采空区充填条件下岩层移动和能量演化规律,实现对地表沉陷灾害的治理,研发错层位工作面的全面智能化开采技术,达到安全开采、绿色开采和智能开采的目标。 展开更多
关键词 错层位开采 基础原理 瓦斯治理 冲击地压防治 工程应用
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错层位巷道布置采空区孔隙率模型及瓦斯流场分布规律研究 被引量:2
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作者 王志强 林陆 +4 位作者 李敬凯 李廷照 黄阳 马一多 赵威 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期845-853,共9页
采空区孔隙率分布对采空区气体流动具有重要影响。为研究错层位采空区孔隙率对瓦斯流动规律的影响,以镇城底矿22202错层位巷道布置工作面为工程背景,通过理论研究推导错层位采空区孔隙率分布的数学模型,建立错层位采空区孔隙率分布三维... 采空区孔隙率分布对采空区气体流动具有重要影响。为研究错层位采空区孔隙率对瓦斯流动规律的影响,以镇城底矿22202错层位巷道布置工作面为工程背景,通过理论研究推导错层位采空区孔隙率分布的数学模型,建立错层位采空区孔隙率分布三维空间函数,分析错层位巷道布置形式对采空区孔隙率分布的影响;运用FLUENT模拟揭示了错层位与传统巷道布置工作面及采空区浅部区域瓦斯运移变化规律;通过现场实践,进行瓦斯浓度的监测。结果表明:相较于传统工作面,错层位采空区孔隙率呈现“一高一低”不对称U形分布特征,巷道布置差异对采空区整体瓦斯分布影响较小,但对工作面及回风侧采空区浅部流场有较大影响;其次错层位工作面存在的起坡段,增加了采空区漏风风阻,减少了采空区漏风量,提高了工作面通风效率且回风巷位于煤层顶板利于瓦斯排放,可有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题。错层位巷道布置能有效降低工作面瓦斯积聚浓度,可充分保障工作面安全高效生产。 展开更多
关键词 错层位巷道布置 采空区 孔隙率 瓦斯分布
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烧变作用下巷道劣化围岩破坏机制与控制技术
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作者 王志强 林陆 +4 位作者 李敬凯 李瑞 武超 岳元亮 王鹏 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期155-169,共15页
针对烧变岩巷道围岩力学性能显著偏低的问题,以王才伙盘煤矿烧变岩区3202工作面回风巷为研究对象,利用Hoek-Brown修正准则求解了巷道围岩各分区应力及塑性区半径解析表达式,揭示了围岩稳定性的关键影响因素;明确了烧变岩区围岩控制策略... 针对烧变岩巷道围岩力学性能显著偏低的问题,以王才伙盘煤矿烧变岩区3202工作面回风巷为研究对象,利用Hoek-Brown修正准则求解了巷道围岩各分区应力及塑性区半径解析表达式,揭示了围岩稳定性的关键影响因素;明确了烧变岩区围岩控制策略,阐述了巷道浅部注浆和主、被动支护控制原理;对无支护、锚杆(索)支护以及浅部注浆+主被动联合支护等3种支护方式的围岩应力分布、变形特征、裂隙发育以及支护系统受力特征进行了模拟。研究结果表明:巷道松动圈主要与地质强度指标、岩体破碎度等因素密切相关;综合理论计算和现场实测结果,得到松动范围为4.2 m;3种支护方式拉应力峰值分别为1.14,0.85和0.81 MPa;偏应力峰值距巷道表面的最大距离分别为2.59,1.44和0.83m;顶板最大移近量分别收敛于350,205和24 mm;采用“注浆+锚杆(索)+金属架棚”支护形式,可在围岩浅部形成稳定承载点,实现有效支撑,同时锚杆、锚索支护作用得到充分发挥。现场工程实践结果显示,采用联合支护方式,巷道顶板及两帮移近量均小于50mm,有效稳定了烧变岩区的巷道围岩。研究成果可为同类地质条件下的巷道围岩控制提供参考。 展开更多
关键词 烧变作用 碎软顶板 HOEK-BROWN准则 围岩控制 联合支护
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特厚煤层残留煤柱应力分布与巷道跨煤柱布控技术 被引量:1
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作者 王鹏 王志强 +4 位作者 洛锋 苏越 李敬凯 武超 张智尧 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期232-242,共11页
为确定老公营子煤矿特厚煤层分层开采残留煤柱影响下回采巷道的合理布置位置及稳定控制方案,采用现场监测、理论分析与数值模拟结合的方法,研究了残留煤柱与下分层煤体应力分布特征,对比分析了不同巷道布置位置的围岩应力状态,提出了跨... 为确定老公营子煤矿特厚煤层分层开采残留煤柱影响下回采巷道的合理布置位置及稳定控制方案,采用现场监测、理论分析与数值模拟结合的方法,研究了残留煤柱与下分层煤体应力分布特征,对比分析了不同巷道布置位置的围岩应力状态,提出了跨残留煤柱巷道布置方式,建立了以应力增高区宽度作为条形基础宽度的底板滑移线场力学模型,确定了距残留煤柱水平距离4 m的巷道布置方案,结合巷道布置特点,提出了“工字钢棚+锚索+喷浆+浅孔低压注浆”的主被动联合支护方案。研究结果表明,上分层两侧工作面采空后,主应力偏转导致残留煤柱与下分层煤体间均存在双峰值的应力集中现象,煤柱内部为垂直应力集中区,煤柱边缘为剪应力集中区;外错式布置巷道受垂直应力与剪应力双重影响,应力集中程度最高且随外错距离增大而增大,垂直式布置巷道应力集中程度次之,受剪应力影响更为明显,而跨残留煤柱布置巷道受垂直应力与剪应力影响明显降低,垂直应力峰值稳定为34.1 MPa,剪应力峰值稳定为6.7 MPa,应力集中程度最低且随跨距增大而减小。现场应用效果显示,跨残留煤柱巷道围岩变形量小,无强烈的矿压显现特征,能够满足安全生产的要求。 展开更多
关键词 特厚煤层 分层开采 残留煤柱 滑移线场 跨煤柱 联合支护
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