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神东矿区遗留煤柱间隔岩层顶板破坏特征分析
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作者 王林涛 郑凯歌 +3 位作者 张俭 杨森 程志明 张超 《陕西煤炭》 2024年第8期39-45,共7页
以神东矿区石圪台煤矿2^(-2)煤层为工程背景,对近距离煤层条件下工作面过上覆遗留煤柱顶板破断规律及控制技术进行研究。采用理论分析、数值模拟、现场实践等方法,分析了遗留煤柱下间隔层裂隙发育特征,阐明了工作面过上覆遗留煤柱3个阶... 以神东矿区石圪台煤矿2^(-2)煤层为工程背景,对近距离煤层条件下工作面过上覆遗留煤柱顶板破断规律及控制技术进行研究。采用理论分析、数值模拟、现场实践等方法,分析了遗留煤柱下间隔层裂隙发育特征,阐明了工作面过上覆遗留煤柱3个阶段及其特点,揭示了工作面过上覆遗留煤柱强矿压产生的主要原因,提出了定向长钻孔水力压裂超前区域弱化治理思路并应用于现场实践。研究结果表明,由于上部“倒梯形”载荷结构作用,遗留煤柱在煤层底板会产生应力集中,导致间隔岩层易沿煤柱边界产生纵向下行裂隙,该裂隙对间隔关键层破断特征有一定影响;在下煤层开采过程中,可将工作面过煤柱划分为“进煤柱阶段”“煤柱中阶段”和“出煤柱阶段”,而“出煤柱阶段”是发生强矿压显现的主要阶段,提出了在该阶段进行水力压裂控制措施,在治理区域工作面来压步距降低9.8%,来压强度降低13.6%,动载系数降低10.6%。实践表明,水力压裂控制措施治理效果良好,研究结果可为该矿区后续工作面开采动力灾害治理提供借鉴。 展开更多
关键词 浅埋近距离煤层 遗留煤柱 间隔关键层 顶板破坏特征 水力压裂
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大倾角近距离煤层开采覆岩运移及顶板破坏特征 被引量:25
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作者 伍永平 皇甫靖宇 +3 位作者 罗生虎 武永强 刘宝恒 刘旺海 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期1-10,共10页
大倾角近距离煤层采场的矿压显现规律较大倾角单一煤层长壁采场更为复杂,需进行深入的研究。以2130煤矿4#煤和5#煤近距离大倾角煤层开采为背景,采用物理相似材料模拟实验、数值计算、理论分析和现场试验相结合的研究方法,系统研究了大... 大倾角近距离煤层采场的矿压显现规律较大倾角单一煤层长壁采场更为复杂,需进行深入的研究。以2130煤矿4#煤和5#煤近距离大倾角煤层开采为背景,采用物理相似材料模拟实验、数值计算、理论分析和现场试验相结合的研究方法,系统研究了大倾角近距离煤层采场的覆岩运移及顶板破坏特征。结果表明,大倾角近距离煤层的连续开采,影响采场的覆岩垮落规律、围岩应力分布、顶底板变形破坏特征;近距离煤层两工作面不同的位置关系导致下煤层工作面顶板形成不同的力学结构、发生不同的变形破坏及位移,影响下层煤开采的矿压显现;25221工作面的基本顶岩梁首先于上端处发生破断,并在之后的运移中于中部再次发生破断,影响了工作面支架载荷与稳定性,使工作面支架呈现出倾斜中部受载较大、下部次之、上部最小和中下部支架受载稳定、中上部受载多变的非对称特征。研究结果可为大倾角近距离煤层开采提供理论依据,并为2130煤矿的后续开采提供参考。 展开更多
关键词 大倾角煤层 近距离煤层 覆岩运移规律 顶板破坏特征
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布尔台煤矿22103回风巷顶板破坏特征及其控制技术 被引量:1
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作者 刘洋 郭林峰 李波 《煤炭技术》 北大核心 2017年第6期80-82,共3页
针对布尔台煤矿22103回采巷道在回采过程中顶板离层以及片帮现象严重,通过数值模拟主应力方向偏转不同角度时,顶板围岩塑性区的分布特征,揭示巷道的变形破坏特征规律。
关键词 主应力方向 顶板破坏特征 控制技术
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大倾角煤层开采顶板主应力方向分布特征及力学分析
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作者 罗生虎 任浩 王同 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期107-113,共7页
为了分析大倾角煤层开采顶板最大主应力方向旋转对顶板变形破坏的影响,以新疆焦煤集团2130矿25221工作面为背景,采用物理相似模拟实验、FLAC^(3D)数值模拟方法对大倾角煤层开采过程中顶板破坏及岩层结构演化特征、最大主应力方向等值线... 为了分析大倾角煤层开采顶板最大主应力方向旋转对顶板变形破坏的影响,以新疆焦煤集团2130矿25221工作面为背景,采用物理相似模拟实验、FLAC^(3D)数值模拟方法对大倾角煤层开采过程中顶板破坏及岩层结构演化特征、最大主应力方向等值线分布及其对顶板破坏影响进行分析,在此基础上建立顶板力学模型,讨论了顶板挠度分布特征。结果表明:随工作面推进,顶板破坏包络线上方承载拱拱体范围逐渐增大,拱顶逐渐向岩层中上部延伸;顶板的最大主应力方向等值线分布形态由“m”逐渐向“n”型演化(采空区中、上部区域顶板最大主应力方向偏转程度较大),在主应力方向偏转和最优扩展裂隙角协同作用下,促使顶板中上部发生破坏并逐步向高位岩层迁移;建立顶板力学模型,通过Python编程将顶板数据代入计算可得,在顶板岩层倾向4/5处出现挠度峰值。 展开更多
关键词 大倾角煤层 顶板承载结构 最大主应力方向 顶板破坏特征
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互层岩体中巷道顶板应力分布及破坏特征研究 被引量:9
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作者 陈庆港 左宇军 +2 位作者 林健云 金镖 王英乐 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期513-521,共9页
考虑巷道顶板岩层分层特性,采用Reissner厚板理论建立巷道互层顶板的应力计算模型,将巷道互层顶板视为三维应变厚板,结合力学相关知识求解得到不同条件下互层巷道顶板的应力分布。分析了软硬互层巷道顶板变形破坏特征及其规律,以山东某... 考虑巷道顶板岩层分层特性,采用Reissner厚板理论建立巷道互层顶板的应力计算模型,将巷道互层顶板视为三维应变厚板,结合力学相关知识求解得到不同条件下互层巷道顶板的应力分布。分析了软硬互层巷道顶板变形破坏特征及其规律,以山东某矿6506工作面回采巷道为工程背景,通过FLAC;数值模拟软件建立不同巷道顶板组合的计算模型,分析了互层巷道顶板岩层的软硬性质对巷道顶板应力和破坏深度的影响。研究结果表明:破坏发生在巷道顶板最下部岩层端部并逐渐向上扩展,最终形成冒落拱;不同岩性组合下巷道顶板应力主要集中在硬岩中,顶板各岩层岩性之间存在差异更易导致应力集中现象;硬岩能有效减弱巷道顶板的破坏深度,使顶板的变形量远小于软岩顶板的变形量,软岩顶板由于其支承能力弱,岩层内应力易达到其极限强度,导致巷道顶板的破坏深度和范围都大大增加。 展开更多
关键词 岩性组合 顶板破坏特征 软硬互层 应力分布 厚板理论
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Experimental investigation into stress-relief characteristics with upward large height and upward mining under hard thick roof 被引量:21
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作者 Ke Yang Xiang He +3 位作者 Litong Dou Wenjun Liu Li Sun Haisong Ye 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI 2015年第1期91-96,共6页
According to geological conditions of No. 3 and No. 4 coal seams (namely A3 and B4) of the Pan'er coal mine and the parameters of panels 11223, 11224, and 11124 with fully-mechanical coal mining, we built 2D simila... According to geological conditions of No. 3 and No. 4 coal seams (namely A3 and B4) of the Pan'er coal mine and the parameters of panels 11223, 11224, and 11124 with fully-mechanical coal mining, we built 2D similar material simulation and FLAC3D numerical simulation models to investigate the development of mining-induced stress and the extraction effect of pressure-relief gas with large height and upward mining. Based on a comprehensive analysis of experimental data and observations, we obtained the deformation and breakage characteristics of strata overlying the coal seam, the development patterns of the mining-induced stress and fracture, and the size of the stress-relief area. The stress-relief effect was investigated and analyzed in consideration with mining height and three thick hard strata. Because of the group of three hard thick strata located in the main roof and the residual stress of mined panel 11124, the deformation, breakage, mining-induced stress and fracture development, and the stress-relief coefficient were discontinuous and asymmetrical. The breakage angle of the overlying strata, and the compressive and expansive zones of coal deformation were mainly controlled by the number, thickness, and strength of the hard stratum. Compared with the value of breakage angle derived by the traditional empirical method, the experimental value was lower than the traditional results by 3°-4°below the hard thick strata group, and by 13°-19° above the hard thick strata group. The amount of gas extracted from floor drainage roadway of B4 over 17 months was variable and the amount of gas per month differed considerably, being much smaller when panel 11223 influenced the area of the three hard thick strata. Generally, the stress-relief zone of No. 4 coal seam was small under the influence of the hard thick strata located in the main roof, which played an important role in delaying the breakage time and increasing the breakage space. In this study we gained understanding of the stress-relief mechanism influenced by the hard thick roof. The research results and engineering practice show that the main roof of the multiple hard thick strata is a critical factor in the design of panel layout and roadways for integrated coal exploitation and gas extraction, provides a theoretical basis for safe and high-efficient mining of coal resources. 展开更多
关键词 Integrated coal exploitation and gas extraction Large mining height Stress-relief effect Hard thick strata Mining-induced stress
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