巨厚坚硬岩层运移对采场超前支承压力影响实验研究

为了揭示采场超前支承压力在受巨厚坚硬岩层运移影响之后的演化规律和变异特征,以杨柳煤矿典型巨厚坚硬岩层赋存条件为模型,运用物理模拟和机械模拟实验方法进行模拟研究,并与无巨厚坚硬岩层的采场模型进行比较。通过研究发现:采场中巨厚坚硬岩层对其支承压力的影响,主要集中在巨厚坚硬岩层发生破断之前,其应力集中程度高、影响范围广、影响程度剧烈;临近巨厚坚硬岩层破断前,覆岩中有巨厚坚硬岩层时的超前支承压力峰值和影响范围分别为无巨厚坚硬岩层时的1.15倍和1.9倍;巨厚坚硬岩层处于稳定状态时或已发生破断后,采场支承压力峰值和影响范围相对无巨厚坚硬岩层采场较小,对采场超前支承压力的影响相对较弱;支承压力峰值的增大势必会使采场前方煤壁的影响范围增大。

超长综放工作面超前支承压力显现规律研究

为掌握综放工作面矿山压力显现规律,采用数值模拟计算的方法建立综放工作面物理力学模型进行分析。结果表明,工作面支架所受载荷主要是顶煤和基本顶变形运动产生的变形压力,故提高支架的初撑力和工作阻力对改善工作面顶板的结构状态、维护下位顶煤的稳定性有积极作用。工作面前方支承压力约呈抛物线分布,峰值位于煤壁前方4~8 m处,峰值点应力集中系数为1.3~1.7。

余吾煤业N2106工作面超前支承压力影响范围分析

在工作面回采过程中,超前支承压力的变化会对顶板岩层稳定性产生较大影响。为研究超前支承压力对工作面前方岩层的影响范围,以余吾煤业N2106工作面回采为工程背景,现场实测钻孔应力,分析应力与工作面距离之间的变化关系,建立FLAC数值计算模型,分析不同推进距离下工作面顶板岩层破坏规律和工作面前方岩层竖向支承应力变化规律。结果表明,工作面超前支承应力影响范围为56.5 m,距离工作面14.4 m时进入应力快速增长区;距离工作面8 m时应力达到峰值为32.57 MPa,应力增量为27.8 MPa;工作面往前推进52 m时,导裂带与工作面的水平距离约为8 m,与现场实测的距离工作面8 m时应力计数值剧增相对应,导裂带最大高度与工作面的垂直距离约为60 m,与工作面超前支承应力影响范围为56.5 m接近;距工作面前方10 m处应力集中系数达到最大,竖向支承应力也最大达到了31 MPa,与应力计实测峰值32.57 MPa接近。

工作面超前支承压力分布规律

为揭示工作面超前支承压力分布规律,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,对兖州矿区进行工作面支承压力进行了分析,得出综放与分层开采工作面超前支承压力分布变化的规律,为回采巷道超前支护长度、支护强度等提供了理论依据。

超前支承压力对下山的影响分析及合理停采线位置确定

为了分析工作面超前支承压力对下山的影响，采用理论计算、数值模拟，对晋城永安煤矿工作面超前支承压力分布规律进行了分析，确定了超前支承压力峰值位置为距材料下山30m外，高达19．55MPa，叠加影响应力集中系数最高达3～3．5，且对底板深部产生影响。确定了合理的停采线位置为距离材料下山60m，下山维护取得了良好的效果。

浅埋煤层长壁开采超前支承压力变化特征

利用数值模拟、相似模拟及现场实测的综合研究手段,以浅埋煤层开采顶板运动规律为基础,针对浅埋深长壁工作面超前支承压力分布规律及变化特征进行了研究。研究结果表明,浅埋深工作面超前支承压力分布规律与常规埋深煤层的类似。但由于浅埋煤层顶板运动的特殊性,其工作面超前支承压力的变化特征与常规埋深煤层之间有明显区别。浅埋深工作面超前支承压力峰值变化受基本顶破断与断裂带导通地表的周期性发生影响存在大小周期性变化。同一采高条件下,浅埋深工作面超前支承压力峰值在基岩层全部破断前的趋势是增大,但在基岩层全部破断后,峰值变化则基本遵循大小周期的变化规律。同一煤层,不同采高条件下,基岩层未全部破断的浅埋深工作面的超前支承压力峰值要大于基岩层破断后的浅埋深工作面的超前支承压力峰值。

超前支承压力对煤层注水速率影响试验研究

为了分析煤层注水速率与工作面前方超前支承压力分布规律之间的关系，采用现场观测的方法对开元煤矿9801工作面前方超前支承压力与煤层注水速率进行了实测。结果表明：煤层注水速率受工作面前方超前支承压力分布规律的影响较为明显，在工作面超前极限平衡区0～20m段，注水速率增长明显，最高达到2．88m3／h，为应力上升区20～35m段的4．5～9．6倍，充分利用工作面超前支承压力影响区进行注水是保证煤层注水效果的重要途径。

大采高采场超前支承压力分布规律及应力峰值位置研究

根据三元王庄煤矿3045大采高工作面实际情况,在工作面前方巷道实体煤一侧布置了GMC20应力传感器,对超前支承压力进行了实测,并运用FLAC3D数值模拟软件,针对采场建立了工作面的实体模型,研究了工作面超前支承压力的分布规律以及应力峰值的位置。研究表明,王庄煤矿大采高采场实测支承压力峰值及位置与数值模拟、理论计算基本一致;应力峰值位于工作面前方10.3m左右,超前支承压力的影响范围为47m左右,结论可为大采高工作面超前支护方案的确定提供有力依据。

采场超前支承压力分布规律与巷道稳定性

采场超前支承压力的分布情况直接影响巷道稳定性。根据双鸭山矿业集团公司新安煤矿六采区综三工作面概况,采用顶板相对位移观测、锚杆锚索受力观测、单体液压支柱工作阻力观测相结合的方法,研究了综三工作面超前支承压力分布规律与回采巷道稳定性。结果表明:工作面超前移动支承压力影响范围为工作面前方35 m,峰值点位于工作面前方20～25 m处;在锚杆、锚索联合支护的条件下,上下回采巷道均处于相对稳定状态。该结果为类似条件下确定工作面合理超前支护范围和分析回采巷道稳定性提供了依据。

浅埋煤层综采面超前支承压力影响范围与末采让压技术研究

针对浅埋煤层综采面末采段煤柱留设和支架安全回撤问题,采用现场实测和理论分析对转龙湾煤矿23103工作面末采段进行了研究。结果表明：23103工作面末采段的超前支承压力影响范围约为19～20m,保护煤柱的极限平衡区宽度为4.86m。利用此研究成果可将23103工作面回撤通道间保护煤柱优化为20m,工作面末采段的理论让压位置取5m。经过理论分析和现场实测得出在理论让压位置处无需采取停采让压措施,直接推进即可实现工作面的快速贯通和支架的安全回撤。

深埋大采高综放采场超前支承压力分布规律

为了掌握深埋大采高综放采场超前支承压力分布规律,以康北矿101工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合进行研究,分析了随着工作面推进在不同采高和不同采深情况下超前支承压力应力集中系数、峰值距煤壁距离和影响范围分布规律。结果表明:随着采高或采深的增加,超前支承压力应力集中系数变化不明显、峰值距煤壁距离和影响范围变大。

断层倾角对工作面超前支承压力影响的数值模拟研究

采用UDEC4.0数值模拟软件,模拟了煤层开采过程中断层对矿山压力分布的影响。首先分析了正、逆断层诱发冲击地压的机理,然后建立断层倾角为30°的初始模型,研究了工作面分别从上、下盘向断层推进过程中工作面超前支承压力的峰值大小及其分布情况。最后在应力最集中区域,即工作面距离断层20 m时,分析不同断层倾角情况下,工作面超前支承压力峰值的变化规律。

厚煤层坚硬顶板工作面超前支承压力演化规律

针对厚煤层坚硬顶板工作面地质条件,采用实验室岩石力学性质实验和数值模拟方法,分析厚煤层坚硬顶板工作面开采过程中超前支承压力演化规律,为此类煤层巷道和工作面布置提供参考。结果表明:由于上覆坚硬顶板的影响,工作面超前支承压力影响范围达到40 m以上,应力集中系数达到3以上。

高强度开采工作面超前支承压力的推进速度效应

工作面快速推进是实现煤矿高产高效的重要途径,但是工作面推进速度加快,将导致顶板来压强烈、超前支承压力增大等诸多问题,通过理论分析、相似模拟试验、数值模拟计算等手段,针对大采高综采工作面推进速度对超前支承压力规律的影响进行研究,结果表明:(1)推进速度对超前支承压力峰值大小、位置及范围均产生影响,推进速度加快,超前支承压力峰值增大,位置向工作面煤壁靠近,影响范围有缩小趋势;(2)通过理论分析计算表明,推进速度增大时,工作面周期来压液压支架载荷增大,通过插值法计算该工作面极限推进速度为13.4 m/d。

复杂地质条件下炮采工作面超前支承压力的研究

文中以刘河矿13031炮采工作面为实验工作面，采用现场实测和数值模拟的方法研究了复杂地质条件下炮采工作面的超前支承压力影响范围以及强度，为该条件下工作面的超前支护范围和强度提供依据。研究表明：超前支承压力峰值位置为工作面前方10m，峰值强度为20MPa，超前支承压力影响范围为工作面前方0～50m，其中剧烈影响区域为工作面前方0～23m．

浅埋大采高工作面超前支承压力峰值演化规律

采场支承压力分布规律与峰值位置,对采场巷道超前支护和来压监测预报等都具有重要价值。以张家峁煤矿浅埋薄基岩大采高22201工作面为背景,基于现场实测,采用UDEC数值计算、物理相似模拟、理论分析相结合的方法,对浅埋大采高工作面超前支承压力峰值演化规律进行了研究。结果表明:在埋深95 m,采高3~7 m条件下,工作面超前支承压力峰值随采高的增大而减小,峰值位置向煤壁深处转移。初采阶段,随着采高增大支承压力峰值下降了5%,峰值距煤壁距离增大了92%,但与采高之比下降18%。充分采动后,随采高增大支承压力峰值下降了14%,峰值位置距煤壁距离上升14%,支承压力峰值和峰值距煤壁距离都大于初采阶段。通过工作面煤岩体极限平衡理论分析,给出了支承压力峰值位置计算公式,超前支承压力峰值位置与采高呈近似线性关系,理论计算与实验和实测吻合。

利用尾抽巷辅助回风的综采工作面回风顺槽超前支承压力规律研究

通过对淮南矿业集团张集煤矿利用尾抽巷辅助回风条件下的1116(3)工作面回风顺槽在回采过程中巷道围岩变形规律的研究分析,掌握存在尾抽巷的综采工作面顺槽在回采过程中超前支承压力峰值影响范围以及强度,以期为相同条件下的采区巷道在工作面回采过程中的支护和维护提供可靠依据。

深井开采的工作面超前支承压力研究

采用FLAC3D对深部采场进行数值模拟,分析深部采场其超前支承压力的变化特征,通过现场实测获得深井开采工作面超前支承压力分布规律,进而提供支护措施的指导。

基于突变理论分析工作面超前支承压力对断层活化的影响

运用突变理论研究工作面前方移动支承压力对断层周围的应力场的影响,工作面向前推进过程中,工作面前方移动支承压力对断层附近的应力场产生剧烈的扰动,储存在断层周围岩体应变能骤然释放,如果岩石的瞬时体积膨胀应力大于岩石的抗拉强度时,发生突变,岩体内产生裂纹,岩石破坏。随工作面的不断推进,在演化剧烈的交替应力场中,裂纹不断向工作面的方向扩展。

超前支承压力对断层活化影响的数值分析

应用FLAC-3D对工作面前方的移动支承压力对断层活化的影响作用进行分析,研究结果表明:在断层上盘回采过程中,随工作面推进,断层周围的垂直应力和剪应力发生剧烈变化,在距离断层带45m时,断层已完全活化;支承压力对断层上下盘岩体位移量也产生显著影响,且断层上盘的应力和位移变化量明显大于断层下盘应力和位移的变化量。