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长城六矿中硬顶板倾斜工作面切顶留巷关键参数研究 被引量:5
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作者 周建 褚恒滨 《中国矿业》 北大核心 2024年第5期164-172,共9页
针对长城六矿1301S工作面沿空巷道围岩破坏失稳控制难题,首先,采用UDEC数值模拟方法揭示了1301S工作面侧向覆岩破断运动规律,发现侧向覆岩破断位置均位于巷道上方,且直接顶悬臂结构长度约为1.8m;其次,通过构建侧向覆岩结构力学模型,获... 针对长城六矿1301S工作面沿空巷道围岩破坏失稳控制难题,首先,采用UDEC数值模拟方法揭示了1301S工作面侧向覆岩破断运动规律,发现侧向覆岩破断位置均位于巷道上方,且直接顶悬臂结构长度约为1.8m;其次,通过构建侧向覆岩结构力学模型,获得了切顶前后实体煤和矸石支撑体支承应力解析表达式,根据表达式进行算例分析得到切顶前后实体煤支承应力保持不变,均为1.27MPa,靠近巷道左侧矸石支撑体支承应力降低了56.89%;再次,通过理论计算确定了巷旁切顶参数,即切顶高度11m、切顶角度20°、切缝孔间距500mm;最后,设计了1301S工作面运输顺槽切顶留巷技术方案并开展了工业性试验。研究结果表明:切顶后巷道顶底板移近量和两帮移近量分别为1240mm和265mm,与未切顶相比分别降低了12.68%和70.22%,围岩整体稳定性较好。该研究可为相同或相似条件下切顶留巷技术应用及关键参数设计提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 倾斜工作面 中硬顶板 切顶留巷 围岩 卸压
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倾斜煤层厚硬顶板切顶留巷关键参数优化研究 被引量:16
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作者 史卫平 李照迎 +3 位作者 柳昌涛 吕艳伟 张浩然 杨涛 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期11-24,共14页
为解决回采巷道倾斜厚硬顶板应力集中问题,降低顶板覆岩突然垮落的冲击扰动风险及提高倾斜厚硬顶板切顶留巷围岩控制效果,以长城六矿1301N运输巷切顶留巷为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法开展倾斜煤层厚硬顶... 为解决回采巷道倾斜厚硬顶板应力集中问题,降低顶板覆岩突然垮落的冲击扰动风险及提高倾斜厚硬顶板切顶留巷围岩控制效果,以长城六矿1301N运输巷切顶留巷为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法开展倾斜煤层厚硬顶板切顶留巷关键参数优化研究。首先,基于岩石碎胀系数、砌体梁理论及现场地质资料,推导计算了1301N运输巷切顶高度和切顶角度的理论最小值。其次,为进一步验证并优化理论推导结果,利用PFC^(2D)数值软件建立了1301N工作面切顶留巷模型,采用控制变量法分析了不同切顶高度和切顶角度下留巷顶板应力、位移及组构张量响应特征。分析结果表明:切顶高度与卸压效果之间存在底数大于1的对数增长关系,即随着切顶高度增加,卸压效果逐渐增强但其增长幅度逐渐减小;切顶角度与卸压效果之间存在“S”型增长关系,即随着切顶高度增加,卸压效果先增强后减弱。卸压参数与卸压效果之间的变化规律揭示了切顶高度选择存在最适值,切顶角度选择存在最优解。综合理论分析、经济收益及数值模拟结果,确定长城六矿1301N运输巷倾斜厚硬顶板切顶留巷过程中最适切顶高度为13 m,最优切顶角度为10°。现场监测获得该切顶参数下围岩控制效果较好,留巷围岩变形量较小,可有效满足下一工作面开采需求,验证了优化切顶参数的有效性,为类似地质条件切顶留巷参数的选取提供理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 沿空留巷 切顶卸压 倾斜煤层 厚硬顶板 切顶高度 切顶角度
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煤自燃火区启封条件的商磋
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作者 褚恒滨 王振平 +3 位作者 高敏峰 王超 张晓 肖旸 《中国煤炭》 北大核心 2024年第7期77-81,共5页
通过煤自然发火全过程实验,对现行《煤矿安全规程》(2022版)第二百七十九条规定的火区熄灭条件进行深入分析,探讨其在实际应用中可能存在的问题,并提出相应的修改建议。实验结论表明,煤着火后,当O_(2)浓度降到5%以下时,煤自燃指标气体... 通过煤自然发火全过程实验,对现行《煤矿安全规程》(2022版)第二百七十九条规定的火区熄灭条件进行深入分析,探讨其在实际应用中可能存在的问题,并提出相应的修改建议。实验结论表明,煤着火后,当O_(2)浓度降到5%以下时,煤自燃指标气体浓度快速降低,但仍可维持阴燃状态,恢复供氧后很快会复燃,说明在此条件下测定的指标气体不能准确表征煤自燃状态。因此,认为:《煤矿安全规程》(2022版)第二百七十九条规定的火区熄灭条件,将指标气体的观测限定在“火区内空气中的O_(2)浓度降到5.0%以下”不妥,或者改为“火区内空气达到新鲜空气要求,即O_(2)浓度达到21%”。 展开更多
关键词 自然发火 指标气体 O_(2)浓度 火区启封 复燃
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巨厚松散层下开采地表下沉的影响因素分析 被引量:11
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作者 李青海 张存智 +3 位作者 李开鑫 于胜文 曹有勋 杨涛 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期191-199,共9页
巨厚松散层下煤层开采地表下沉较大,对生态环境的影响较大。为揭示不同参数对地表下沉的影响规律,采用数值模拟的方法分析松散层厚度与基岩厚度比、煤层埋深与煤层厚度比2个尺寸参数,以及基岩抗拉强度、黏聚力、内摩擦角3个力学参数在... 巨厚松散层下煤层开采地表下沉较大,对生态环境的影响较大。为揭示不同参数对地表下沉的影响规律,采用数值模拟的方法分析松散层厚度与基岩厚度比、煤层埋深与煤层厚度比2个尺寸参数,以及基岩抗拉强度、黏聚力、内摩擦角3个力学参数在地表下沉中的作用。模拟分析表明:下沉系数呈现随着松散层厚度与基岩厚度比的增加迅速增大并逐渐趋于稳定的趋势,下沉系数呈现随着煤层埋深与煤层厚度比的增大线性降低的趋势,下沉系数呈现随着抗拉强度的增大逐渐降低的趋势;基岩厚度一定时,存在临界黏聚力数值和临界内摩擦角数值,在小于临界值的范围内提高黏聚力或内摩擦角,下沉系数逐渐降低,当超过该临界值时进一步提高黏聚力或内摩擦角,下沉系数基本无变化。 展开更多
关键词 巨厚松散层 地表下沉 下沉系数 裂隙扩展
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基于不同锚固角度的倾斜节理岩体剪切破坏特征研究 被引量:4
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作者 李青海 柳昌涛 +2 位作者 史卫平 石利伟 杨涛 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2023年第4期1-12,共12页
针对倾斜节理岩体巷道锚固支护问题,为获得较好的锚固支护效果,以长城六矿1301工作面运输巷为工程背景,基于相似模拟试验和数值模拟分析,揭示了不同锚固角度倾斜节理岩体剪切破坏特征。研究结果表明:随着法向荷载的增加,锚固倾斜节理岩... 针对倾斜节理岩体巷道锚固支护问题,为获得较好的锚固支护效果,以长城六矿1301工作面运输巷为工程背景,基于相似模拟试验和数值模拟分析,揭示了不同锚固角度倾斜节理岩体剪切破坏特征。研究结果表明:随着法向荷载的增加,锚固倾斜节理岩体峰值强度逐渐增加;法向荷载为4 MPa时,随着锚固角度的增大,倾斜节理岩体的峰值抗剪强度和残余强度均呈先上升后下降的趋势,并在锚固角度为45°时均达到最大值;随着锚固角度的减小,锚杆两侧的压力链逐渐增加,并在锚杆内部产生拉力链,即随着锚固角度的减小,锚杆逐渐起到轴向拉伸抑滑的作用,倾斜节理岩体的锚固效果逐渐提升,当锚固角度为45°时抑滑效果较优。根据位移演化规律分析获得,在锚固角度较大时,大部分锚杆未起到抗剪作用,限制锚杆周围区域颗粒位移的能力较差,锚固效果不显著;在锚固角度较小时,限制锚杆周围区域颗粒位移的能力较强,锚固效果较好。根据倾斜节理岩体锚固支护剪切破坏特征,分析获得岩体抗剪强度演化规律、裂隙扩展规律、岩体内部位移演化规律以及岩体内部接触力及应力张量演化规律,综合确定当锚固角度为45°时倾斜节理岩体表现出较优的锚固支护效果。 展开更多
关键词 倾斜节理 锚固角度 抗剪强度 破坏特征 裂隙扩展
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松软煤层多孔爆破的裂纹分布及区域电阻率响应实验研究 被引量:6
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作者 曹有勋 马衍坤 +2 位作者 毛小艺 杨涛 王杨 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期71-77,共7页
为获得松软煤层多孔爆破的裂纹分布及区域电阻率响应特征,利用岩体和煤体的三层物理模型,开展松软煤层多孔模型爆破实验,借助图像处理与电阻率层析成像技术,分析松软煤层多孔爆破的裂纹分布特征,得出爆破前后电阻率的响应规律。结果表明... 为获得松软煤层多孔爆破的裂纹分布及区域电阻率响应特征,利用岩体和煤体的三层物理模型,开展松软煤层多孔模型爆破实验,借助图像处理与电阻率层析成像技术,分析松软煤层多孔爆破的裂纹分布特征,得出爆破前后电阻率的响应规律。结果表明:在爆生裂隙形成的同时,控制孔内侧煤体呈现出断裂式和非断裂式2种位移现象,部分抵消了爆破孔扩腔带来的挤压作用;提出采用爆生裂隙、控制孔及爆破孔面积变化三者的综合值(S)分析爆破效果,单孔爆破时,S<0,煤层裂隙分形维数变化率仅5%,控制区域呈现压实现象,电阻率降低约20%;多孔爆破时,爆生裂隙丰富、煤体发生充分位移,裂隙分形维数变化率达到21.28%,爆破孔空腔的负效应被抵消(S>0),控制区域内电阻率普遍增大1~30倍;与单孔爆破模型相比,多孔爆破更符合煤矿现场,且能有效实现控制区域内的增透,电阻率普遍呈现增大现象。 展开更多
关键词 松软煤层 深孔爆破 电阻率 控制孔
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