膏体充填开采条带煤柱覆岩稳定效应研究 被引量：17

1

作者 唐维军 孙希奎 +3 位作者 王恒 施现院 李向阳 李毅 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第9期109-115,共7页

针对膏体充填开采回收矿井条带煤柱中的覆岩稳定性问题,以许厂煤矿建筑物下条带煤柱开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,研究了膏体充填回收煤柱时的覆岩"活化"机理、顶板运移规律及覆岩稳定性影响因素... 针对膏体充填开采回收矿井条带煤柱中的覆岩稳定性问题,以许厂煤矿建筑物下条带煤柱开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,研究了膏体充填回收煤柱时的覆岩"活化"机理、顶板运移规律及覆岩稳定性影响因素。研究结果表明:采空区在外力扰动下会产生空洞、裂隙,随着岩块结构的演变,其对采场覆岩支护体系造成破坏,可通过控制充填体强度、充填率、充填步距及支护强度来改善采场围岩支护体系,要求充填体早期强度应大于0.13 MPa,而后期强度可按照与充填体宽度变化规律进行适当调整;模拟试验结果发现:覆岩及地表下沉曲线峰值位于条带煤柱中部区域,顶板最大下沉量为1 200 mm,邻近采空区覆岩"活化"程度达到最大;采取膏体充填开采回收煤柱,巷道矿压显现不明显,工程应用中取得了良好效果。 展开更多

关键词 膏体充填 条带开采 顶板稳定性 覆岩活化

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煤矿膏体充填矿压显现规律的充实效应研究 被引量：8

2

作者 孙希奎 李秀山 +2 位作者 施现院 常庆粮 李向阳 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第1期48-53,共6页

为了研究充实率对采场覆岩运动规律的影响,以岱庄矿为工程背景,首先对充填体特性进行了测试,然后利用Midas/GTS-FLAC^(3D)耦合模拟技术构建了2351工作面膏体充填开采的数值分析模型,模拟研究了采场在充实率为0、80%、85%、90%、95%、100... 为了研究充实率对采场覆岩运动规律的影响,以岱庄矿为工程背景,首先对充填体特性进行了测试,然后利用Midas/GTS-FLAC^(3D)耦合模拟技术构建了2351工作面膏体充填开采的数值分析模型,模拟研究了采场在充实率为0、80%、85%、90%、95%、100%时的矿压显现规律。结果表明:充填体能有效抑制采场覆岩的移动和变形,充填采场的覆岩一般只出现裂隙带和弯曲下沉带;充实率越高,支承压力同比越小,前方煤体和后方充填体的峰值应力位置距离工作面越近;当采场充实率为100%时,与非充填开采相比,采场塑性区宽度约为原来的5%,支承压力为原来的50%以下。可见,采场覆岩运动的充实效应非常显著,工程实际中应尽可能地使采场充填接顶,以保证充填质量和开采安全。 展开更多

关键词 膏体充填 岩层控制 充实率 充填开采

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超高水充填沿空留巷矿压显现规律研究 被引量：6

3

作者 赵庆民 《煤炭工程》 北大核心 2016年第7期86-88,92,共4页

结合充填开采留巷的实际情况,对超高水材料充填开采留巷围岩运动及控制机理进行了分析。采用数值模拟采空区充填率为70%、80%、90%的留巷围岩活动规律,得出随着采空区充填率的提高,充填开采留巷围岩应力逐渐降低、围岩变形逐渐减小。针... 结合充填开采留巷的实际情况,对超高水材料充填开采留巷围岩运动及控制机理进行了分析。采用数值模拟采空区充填率为70%、80%、90%的留巷围岩活动规律,得出随着采空区充填率的提高,充填开采留巷围岩应力逐渐降低、围岩变形逐渐减小。针对试验工作面的实际情况进行了包式充填沿空留巷的工程实践,现场实测超高水材料充填开采留巷顶底板移近量在60mm以内、两帮移近量在30mm以内,巷旁包式充填体的支承压力小于2.5MPa,能够实现长时间使用的要求,可为类似地质条件下的超高水充填留巷提供技术参考。 展开更多

关键词 超高水材料 沿空留巷 矿压显现规律 包式充填

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孤岛采场矸石膏体充填覆岩空间结构演化规律研究 被引量：1

4

作者 赵庆民 施现院 王恒 《煤炭工程》 北大核心 2018年第7期70-74,共5页

为了研究孤岛充填采场覆岩空间结构和矿压显现特征,以岱庄煤矿2351工作面为工程背景,采用相似模拟实验研究了采动工况下的充填效应。结果表明,覆岩下沉曲线符合正态函数分布,充填采场覆岩只有裂隙带和弯曲下沉带,离层演化经历未发育区... 为了研究孤岛充填采场覆岩空间结构和矿压显现特征,以岱庄煤矿2351工作面为工程背景,采用相似模拟实验研究了采动工况下的充填效应。结果表明,覆岩下沉曲线符合正态函数分布,充填采场覆岩只有裂隙带和弯曲下沉带,离层演化经历未发育区、扩展区和闭合区3个阶段;采动应力整体分布由"V"型分布向"U"型分布转化,分为应力恢复区、卸压区和应力集中区,空区上方测点采动前后所受应力呈"Z"型变化,最大应力集中系数为1.84;充填体显著抑制覆岩的运动,随着工作面的推进,覆岩空间结构由梁式结构向裂隙拱结构和多层拱结构演化。研究结果可为矿压的高效控制提供理论基础。 展开更多

关键词 孤岛工作面 膏体充填 覆岩结构 采动应力 相似材料模拟

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充填材料用新型高效液体速凝剂制备及其机理研究 被引量：1

5

作者 李秀山 轩召军 +5 位作者 张振 王娟娟 井维科 于笑晨 王治鹏 魏光宾 《中国煤炭》 2023年第9期111-119,共9页

为提升液体速凝剂的速凝效果并有效降低速凝剂中的碱含量,同时大幅缩短井下矿物充填材料的拆模时间,对液体速凝剂制备及其机理进行了试验研究。通过单因素分析方法,明晰了速凝剂中硫酸铝、氢氧化铝、偏铝酸钠与三乙醇胺等原材料对充填... 为提升液体速凝剂的速凝效果并有效降低速凝剂中的碱含量,同时大幅缩短井下矿物充填材料的拆模时间,对液体速凝剂制备及其机理进行了试验研究。通过单因素分析方法,明晰了速凝剂中硫酸铝、氢氧化铝、偏铝酸钠与三乙醇胺等原材料对充填材料的作用机理与时变演化规律;依托正交试验分析方法与数据处理手段,进行了多种原材料对充填材料的复合作用研究,并取得较好的试验结果。为验证该速凝剂的作用效果,在山东能源淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿实验基地开展了工业验证性试验,试验结果表明,速凝剂加入后可快速降低膏体充填材料的流动性能,可有效防止跑浆、漏浆等问题发生,膏体充填材料拆模时间控制在2~3 h,满足工程项目对拆模时间的要求。 展开更多

关键词 液体速凝剂 单因素分析 正交试验 拆模时间

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含水软弱夹层顶板煤巷梯次支护技术应用研究 被引量：11

6

作者 谢志红 施现院 李向阳 《煤炭工程》 北大核心 2017年第9期67-71,共5页

为了研究梯次支护对煤巷软弱夹层顶板的支护效果,以许厂煤矿为工程背景,分析了梯次支护机理,开展了顶板泥岩的耐崩解性试验和膨胀性试验,重点研究了梯次支护在3315运输巷的应用效果。结果表明:泥岩耐崩解性指数平均大小为77.92%,最大膨... 为了研究梯次支护对煤巷软弱夹层顶板的支护效果,以许厂煤矿为工程背景,分析了梯次支护机理,开展了顶板泥岩的耐崩解性试验和膨胀性试验,重点研究了梯次支护在3315运输巷的应用效果。结果表明:泥岩耐崩解性指数平均大小为77.92%,最大膨胀应力为0.95MPa,最大膨胀率为3.5%,水对软弱夹层弱化作用较强。在巷道掘进和回采期间,巷道两帮最大收敛量分别为82mm和149mm,顶底板最大移近量分别为10mm和549mm,顶板最大离层量7mm。这充分表明梯次支护用于煤巷含水软弱夹层顶板支护是科学合理的,可以在工程中推广应用。 展开更多

关键词 软弱夹层 复合顶板 梯次支护 软岩 深部开采

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深部大倾角窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究 被引量：4

7

作者 李秀山 王振伟 《矿业安全与环保》 北大核心 2015年第2期35-38,共4页

针对某矿7121大倾角综采工作面进风巷埋深大、支护困难等问题,运用FLAC3D数值模拟软件分析了掘巷后围岩的应力分布规律和变形特征,基于沿空掘巷大、小结构的稳定性原理,提出巷道围岩整体性控制措施及高强耦合体系的联合支护方式,并在712... 针对某矿7121大倾角综采工作面进风巷埋深大、支护困难等问题,运用FLAC3D数值模拟软件分析了掘巷后围岩的应力分布规律和变形特征,基于沿空掘巷大、小结构的稳定性原理,提出巷道围岩整体性控制措施及高强耦合体系的联合支护方式,并在7121工作面进风巷现场应用。结果表明:巷道掘进和回采阶段围岩变形量在可控范围,达到了围岩控制目的,保证了矿井安全高效生产。 展开更多

关键词 深部大倾角煤层 窄煤柱 沿空掘巷 围岩控制

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自燃煤层封闭采空区瓦斯火灾双重灾害治理技术 被引量：21

8

作者 孙希奎 刘金举 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第6期100-103,共4页

为解决已封闭采空区煤层自然发火和瓦斯超限的问题,以葛亭煤矿2311工作面封闭采空区为研究对象,通过对采空区气体成分、地面大气压力变化、漏风通道等监测分析得出,采空区气体波动的主控因素是地面大气压力变化,以103.2 kPa为分界点,地... 为解决已封闭采空区煤层自然发火和瓦斯超限的问题,以葛亭煤矿2311工作面封闭采空区为研究对象,通过对采空区气体成分、地面大气压力变化、漏风通道等监测分析得出,采空区气体波动的主控因素是地面大气压力变化,以103.2 kPa为分界点,地面大气压力的高或低均引起采空区发生"喘息"现象。基于此,采取氮气置换法治理采空区瓦斯,并实施了密闭墙集成堵漏风技术、注入氮气置换抽采瓦斯技术。结果表明:通过实施该措施,既实现了采空区有害气体抽采,消除了采空区有害气体对安全生产的威胁,又保持了采空区的惰化状态,防止煤层发生自然发火。 展开更多

关键词 采空区 煤层自燃 瓦斯治理 置换抽采 组合式密闭墙

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基于冲击控制的释能吸能支护系统研究 被引量：7

9

作者 孙希奎 吕卫东 +1 位作者 赵庆民 孙越 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第8期51-56,共6页

为了有效控制冲击地压灾害,以高强度释能吸能支护系统为研究方向,选取彬长矿区高家堡煤矿深井冲击倾向性煤层的采掘活动为试验对象,分析了围岩应力-应变关系,研究了围岩支护特性曲线,结合冲击地压能量传播特性,提出了冲击地压条件下的... 为了有效控制冲击地压灾害,以高强度释能吸能支护系统为研究方向,选取彬长矿区高家堡煤矿深井冲击倾向性煤层的采掘活动为试验对象,分析了围岩应力-应变关系,研究了围岩支护特性曲线,结合冲击地压能量传播特性,提出了冲击地压条件下的支护系统"工况点漂移假说"和"漂移功"的概念。提出了基于安装载荷、支护强度、锚杆长度、围岩表面位移和冲击功的支护系统五维工况设计,开发了释能吸能抗冲支护五维工况点图解法,确定了合理的支护工况参数。高家堡煤矿203回风巷进行工业性试验,工作面采掘期间未发生强动力现象,矿压参数观测结果与设计一致,验证了释能吸能支护系统设计对冲击地压控制的可行性。 展开更多

关键词 冲击地压 释能吸能支护系统 漂移功 五维工况点 矿压观测

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西部矿区沿空掘巷无冲击窄煤柱研究 被引量：4

10

作者 侯宇刚 孙希奎 +3 位作者 吕卫东 赵庆民 马金宝 孙越 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第8期44-50,共7页

为解决西部矿区采深增加带来的20~40 m区段煤柱防冲控制难等问题,提出了临界煤柱尺寸的设计方向,以彬长矿区高家堡煤矿为例开展了沿空掘巷无冲击窄煤柱的设计原则研究。通过有限元数值模拟分析了巷道开掘前后的应力分布环境,确定了无冲... 为解决西部矿区采深增加带来的20~40 m区段煤柱防冲控制难等问题,提出了临界煤柱尺寸的设计方向,以彬长矿区高家堡煤矿为例开展了沿空掘巷无冲击窄煤柱的设计原则研究。通过有限元数值模拟分析了巷道开掘前后的应力分布环境,确定了无冲击窄煤柱的尺寸范围。针对5、6、7、8 m四个不同煤柱宽度参数,开展了基于围岩应力状态、围岩变形和安全性能的的综合对比分析,结合工程类比、理论分析,最终确定了合理的煤柱参数取值范围。选取8 m煤柱,开展了巷道开掘后的围岩应力二次分布规律研究,确定了围岩表面位移的临界参数,并在受冲击威胁的综放工作面回风巷内进行了8 m煤柱的工业试验,试验结果验证了设计的合理性。 展开更多

关键词 西部矿区 沿空掘巷 无冲击窄煤柱 围岩应力

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断层影响下巷道顶板交替锚索支护体系研究 被引量：8

11

作者 孙希奎 施现院 +1 位作者 常庆粮 李向阳 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第S1期1-4,共4页

针对断层构造影响范围内巷道支护困难、顶板围岩松动、锚杆锚固性差等问题,提出了长、短锚索交替布置的顶板锚索支护体系,通过UDEC数值模拟,对比分析与现场观测,表明交替锚索支护体系对断层构造影响范围内的巷道围岩有较好的控制效果,... 针对断层构造影响范围内巷道支护困难、顶板围岩松动、锚杆锚固性差等问题,提出了长、短锚索交替布置的顶板锚索支护体系,通过UDEC数值模拟,对比分析与现场观测,表明交替锚索支护体系对断层构造影响范围内的巷道围岩有较好的控制效果,可供相似条件下的巷道支护借鉴。 展开更多

关键词 断层构造 锚索支护体系 UDEC数值模拟

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深部大倾角沿空掘巷窄煤柱合理尺寸的研究及应用 被引量：4

12

作者 王爱午 谢志红 郭守刚 《煤炭工程》 北大核心 2016年第7期11-14,共4页

针对色连矿6111大倾角沿空掘巷窄煤柱合理尺寸难以确定的问题,基于弹塑性极限平衡理论计算了煤柱宽度,运用FLAC3D数值模拟了不同煤柱宽度时巷道围岩应力分布规律和变形特征,确定了窄煤柱合理宽度并成功应用于工程实践。研究结果表明:随... 针对色连矿6111大倾角沿空掘巷窄煤柱合理尺寸难以确定的问题,基于弹塑性极限平衡理论计算了煤柱宽度,运用FLAC3D数值模拟了不同煤柱宽度时巷道围岩应力分布规律和变形特征,确定了窄煤柱合理宽度并成功应用于工程实践。研究结果表明:随着煤柱宽度的增加,窄煤柱侧应力集中从无到有,实煤体侧应力变化较小,巷道围岩顶底板及两帮变形呈不同增幅的变化。工程实践表明,沿采空区边缘留设5m窄煤柱的宽度科学、可靠,能够满足现场需要。 展开更多

关键词 深部开采 大倾角 沿空掘巷 窄煤柱 极限平衡理论

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大断面半圆拱煤巷围岩松动圈厚度测定及分布规律 被引量：12

13

作者 孙希奎 常庆粮 +1 位作者 施现院 李向阳 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第11期1-6,共6页

为研究直墙半圆拱煤巷松动圈的分布规律,运用力学分析和应力波理论对松动圈形成机理进行了解释,以某矿11713回风巷为工程实例,采用Midas/GTS-FLAC^(3D)耦合模拟技术对松动圈形成过程进行了模拟,得出该类型巷道松动圈呈"蝴蝶"... 为研究直墙半圆拱煤巷松动圈的分布规律,运用力学分析和应力波理论对松动圈形成机理进行了解释,以某矿11713回风巷为工程实例,采用Midas/GTS-FLAC^(3D)耦合模拟技术对松动圈形成过程进行了模拟,得出该类型巷道松动圈呈"蝴蝶"形,同时定义了数值模拟中松动圈厚度的计算方法。为验证模拟结果的可靠性,运用超声波测试法对该巷松动圈厚度进行了现场测定。结果表明:松动圈厚度实测值为1.8~2.0 m,与数值模拟得到的2.0 m非常接近,围岩类别为Ⅳ,巷道支护方式由U型棚支护改为锚联网支护,支护能有效控制围岩变形,可以在工程中推广应用。 展开更多

关键词 松动圈 声波法 半圆拱煤巷 巷道支护

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末端负荷不确定的自动恒压供水系统设计 被引量：3

14

作者 田锦钊 孟宪波 +1 位作者 周余强 张小松 《工矿自动化》 北大核心 2017年第6期80-83,共4页

针对某采区供水系统末端负荷用水量不能确定的问题,提出了一种多台水泵自动恒压供水系统的设计方案。该系统采用PLC及变频器控制水泵,确保在末端负荷变化大时,自动调节水泵功率和数量,从而实现恒压供水。实际应用结果表明,该系统既保证... 针对某采区供水系统末端负荷用水量不能确定的问题,提出了一种多台水泵自动恒压供水系统的设计方案。该系统采用PLC及变频器控制水泵,确保在末端负荷变化大时,自动调节水泵功率和数量,从而实现恒压供水。实际应用结果表明,该系统既保证了设备冷却水系统及防尘水系统所需要的水压,又避免了水压大幅波动问题,降低了采掘工作面设备故障率。 展开更多

关键词 采区供水 恒压供水 末端负荷 水泵 变频器 PLC 水压波动

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