厚松散层浅埋煤层覆岩破断判据及跨距计算

在分析组合关键层有关参数的基础上,推导出了组合关键层初次来压步距和周期来压步距的计算公式。由于关键层理论和组合关键层理论的载荷和弹性模量不同,而且两者来压步距的计算公式也不相同,因此以关键层理论计算浅埋煤层矿压参数必然会出现很大的误差。大柳塔 1203 工作面按照关键层计算得出的顶板来压步距与实际相差很大,而按照组合关键层计算得出的顶板来压步距与实际基本吻合。以组合关键层理论计算的矿压有关参数与实测一致,这证明对于地表厚松散层浅埋煤层,应采用组合关键层理论。

砂土基型浅埋煤层保水煤柱稳定性数值模拟

浅埋煤层间歇开采保水采煤的关键是确定工作面的合理推进距离和煤柱尺寸,通过相似材料模拟已得到工作面的合理推进距离,并为实践所证实。以相似材料模拟所得到的工作面推进距离与覆岩裂隙高度关系为依据,建立了数值模拟模型,以计算工作面合理的煤柱尺寸。运用ALGOR有限元程序,模拟了基岩厚度30m以下、土层20m以下的砂土基型和基岩厚度30m以上、土层20m以上的砂土基型2种类型的工程地质条件,通过煤柱上的米赛斯应力分布、上覆岩层的拉应力分布以及顶板的下沉量等模拟结果分析,判断了煤柱和覆岩的稳定性,得出了不同基岩厚度工作面实现保水开采的合理推进距,这对实现陕北砂土基型地质条件下的保水采煤和矿区荒漠化防治具有重要意义。

地表厚土层浅埋煤层开采模拟实验研究

南梁煤矿工作面设计连续推进距离为23m,回采率也仅为69%,使矿井高产高效难以实现。本研究课题旨在通过相似材料模拟实验,掌握厚粘土层下浅埋煤层开采的矿压显现规律,为改进设计提供理论依据。实验选用的5m平面模拟架,主要由角钢座、调高块、立柱、传感器和顶梁组成,其精度误差仅为0.5%,实现了支架-围岩作用与原型的相似;模型与原型相似比为1:50,实验模拟尺寸为5000mm×200mm×1500mm;根据相似原理与量纲分析,容重、时间和应力相似常数分别确定为1.56,7.1,7.8;岩层模拟材料为河沙、石膏、大白粉,分层材料为云母粉。实验表明:当工作面连续推进距离提高到50m时,工作面也未出现台阶下沉,从而为制定更加合理的开采方案提供了可靠依据。

陕北沙土基型覆盖层保水开采合理采高的确定

鉴于目前陕北榆神矿区开采引起的生态环境恶化、荒(沙)漠化扩展问题,针对榆树湾煤矿首采面采用倾斜分层开采和放顶煤开采两方案的争论,设计了该两种开采方法的模拟实验,通过实验分析模拟开采实验现象,得出了陕北沙土基型覆盖层在不同的采高下“三带”的分布规律以及土层中裂隙发育规律。综合考虑地质条件、开采技术条件等,确定了属于陕北沙土基型覆盖层类型的榆树湾矿首采面要实现保水开采的合理开采方法是应采用上分层采高为5m的分层开采方案,而上分层采后的下分层开采和放顶煤开采方案均不能实现保水。

长壁间隔式开采方法研究及其应用

陕北神府矿区中小煤矿均采用房柱式采煤方法,多个煤矿进行长壁采煤方法试验均因浅埋煤层矿压显现剧烈,单体支柱不能有效的控制顶板而失败。南梁煤矿2-2煤层属于地表厚松散层浅埋煤层、改建设计改为刀柱式采煤法,为了提高矿井的经济效益,提出了长壁间隔式开采方法,通过相似材料模拟实验、数值模拟、理论分析和现场试验确定间隔开采方法工作面合理开采段长度和煤柱尺寸。南梁煤矿采用间隔开采方法已成功采完9个工作面,成为榆神府矿区中小型矿井第1个采用长壁布置单体支柱开采的矿井。间隔开采方法已被临近煤矿所采用。

地表厚松散层浅埋煤层组合关键层的稳定性分析

把关键层理论应用于地表厚松散层浅埋煤层 ,并利用推导出的组合关键层岩柱回转接触面尺寸 ,分析其滑落失稳和回转失稳的关系即“R -S”稳定性 ,给出了组合关键层岩柱不同断裂度的最大回转角 .得出地表厚松散层浅埋煤层顶板管理的主要问题是组合关键层岩柱的滑落失稳 ,即覆岩全厚度沿煤壁的台阶切落 ;讨论了地表松散层厚度对组合关键层岩柱稳定性的作用 .

浅埋煤层关键层研究

根据浅埋煤层的特点，提出了覆岩全厚整体台阶切落的判断公式，补充了关键层理论在浅埋煤层应用中的判定准则．分析了不同覆岩岩层关键层的层位，指出地表厚松散层浅埋煤层覆岩中两层坚硬岩层均为关键层，为其长壁工作面来压剧烈的原因提供了理论依据．

组合关键层理论的应用研究及其参数确定

论证了判定采场主关键层的充分条件应为顶板来压强度条件 .推导出组合关键层弹性模量、承受载荷和极限跨距的计算公式 ,完善了组合关键层理论 .分析了单一主关键层、组合关键层断裂失稳类型判断曲线 ,指出已往文献中所出现的差错 ,并提出了正确的断裂岩块失稳类型判断曲线 ,为组合关键层在浅埋煤层顶板控制中的正确应用提供了依据 .

断裂带老顶的判别准则及在浅埋煤层中的应用

从 2 0世纪 5 0年代的铰接岩块假说到砌体梁理论的建立 ,都把断裂带老顶结构作为主要研究对象 .在讨论有关断裂带老顶结构假说和理论的基础上 ,根据老顶初次断裂拱式平衡和周期断裂砌体梁平衡条件 ,考虑到岩块间铰点挤压接触面的实际高度 ,推导出了断裂带老顶判别的理论公式 ,即老顶分层厚度大于其下自由空间高度 1 5倍时该分层进入断裂带 .通过与实际观测值及所建立的经验公式比较 ,证明理论公式的计算值与实际一致 ,从而使长期悬而未解的断裂带老顶层位问题在理论上得以解决 .同时也进一步说明了浅埋煤层组合关键层覆岩全厚切落的必然性 .

对浅埋煤层“短砌体梁”、“台阶岩梁”结构与砌体梁理论的商榷

基于砌体梁结构岩块平衡的几何条件,讨论了《矿山压力与岩层控制》教材中浅埋煤层开采岩层控制部分"短砌体梁"结构和"台阶岩梁"结构的概念.认为浅埋煤层顶板因为不满足砌体梁结构断裂岩块长度起码大于层厚2倍的平衡先决条件,因而不能形成砌体梁结构,而"短砌体梁"是"断裂岩块厚度与长度之比接近1"的砌体梁结构,故"短砌体梁"概念与砌体梁理论相矛盾;"台阶岩梁"的概念建立在不正确的假设之上,不恰当地应用了砌体梁理论的结论,将已失稳垮落的N岩块仍按砌体梁理论的"铰接"条件分析,因而"台阶岩梁"结构是不存在的.实际上只要视M岩块即"控制岩块"为岩梁建立模型即可.

浅埋煤层开采固液耦合的数值模拟研究

在前期固液耦合物理模拟的基础上,应用岩石破裂过程渗流与损伤耦合作用分析系统(F-RFPA2D),以大柳塔煤矿20601工作面50 m基岩厚度处为例,固液耦合模拟再现了采动后其上覆岩体破坏的动态发展过程;揭示了采场顶板破断后潜水向工作面溃流规律,松散层厚度和潜水水位对上覆岩层破断规律以及对开采参数的影响;模拟比较直观地得到了采动下岩层裂隙发展及贯通引起的突水过程。

采场老顶断裂岩块失稳类型判断曲线讨论

根椐推导出的老顶断裂岩块回转挤压接触面尺寸的计算方法 ,分别按照滑落失稳和回转失稳计算出了类型判断曲线 ,论证了这两种曲线误差产生的根源。给出了正确的老顶断裂岩块失稳类型判断曲线 。

松散层下浅埋薄基岩煤层开采的模拟

通过模拟厚松散层薄基岩浅埋藏煤层的开采过程，得出顶板岩层破断运动的主要特征和基本规律，分析了水砂沿顶板贯通裂隙溃入工作面的可能和危害性。在此基础上，探讨了合理的采高问题。

厚风积砂下开采顶板岩层控制初探

文章在我国毛乌素沙漠下煤层开采相似材料模拟研究基础上，结合该条件下长壁工作面开采实践，讨论分析了厚风积沙下浅埋煤层开采覆岩的破坏特点、“三带”的划分、工作面溃沙的可能性、采高和基岩厚度对覆岩活动的影响，最后给出了厚风积沙下开采工作面应具有的支护强度。

老顶断裂岩块回转端角接触面尺寸

比较了老顶断裂岩块回转挤压接触面尺寸的计算方法 ,推荐了一种较精确的计算公式。

浅埋煤层中的关键层组探讨

总结了浅埋煤层矿压显现规律 ,以浅埋煤层关键层理论为基础 ,分析了厚松散层浅埋煤层的顶板破断特点 。

厚砂下煤层覆岩破坏机理探讨

本文在相似材料模拟实验的基础上，对覆岩以厚砂薄基岩为主要特点的煤层开采时初次来压和周期来压顶板岩层破坏机理进行了分析讨论，建立了顶板来压时的力学模型，并与首采工作面初采时的矿压观测结果作了对比，提出了防止和减小覆岩沿煤壁发生突然切落的最小支护强度。

放顶煤开采上覆岩层运动现场观测法

本文论述了放顶煤开采中对老顶、直接顶和顶煤活动规律进行现场观测的方法,应用这些方法在许多局矿的观测中取得了较为满意的结果。

爆破对树脂锚杆载荷的影响

指出放炮是树脂锚杆安装后卸载的主要原因。

神府浅埋深煤层工作面矿山压力分析

煤矿地下开采,造成上覆岩层的运动和破坏,煤层赋存条件不同,顶板破断运动的特征就不同,给回采工作面和巷道造成的矿山压力显现也不同,因而所采用的开采方法、顶板管理方式及有关参数就要相应变化。要准确地掌握某一煤层的矿压显现规律,就必须进行工作面矿山压力观测。神府煤田是我国重要的煤炭基地,现在正在开发,它的煤层赋存特点是浅埋深、近水平。虽然可以借鉴类似条件矿区的开采经验,但是它必然有自身的特点。大柳塔煤矿 C_(202)工作面是神府矿区第一个长壁工作面。