6305综放工作面厚表土层薄基岩地表下沉运动特征及原因分析

为了探索厚表土层薄基岩地表下沉运动特征及原因分析,以典型的厚表土层薄基岩厚煤层开采的新巨龙煤矿6305综放工作面为基础,采用理论分析和现场实测相结合的方法进行研究。首先研究得出6305综放工作面地表下沉可分为3个阶段,分别为缓慢下沉阶段、加速下沉阶段、下沉衰减阶段,并分析了各阶段的地表下沉特征,然后基于6305综放工作面覆岩运动和微震数据解释了该工作面地表沉陷特征及三阶段产生原因。

龙固副井特厚表土层冻结段外壁施工技术

龙固煤矿副并并筒表土层厚567．7m，冻结深度650m，是目前国内冻结段最深，设计砼标号最高（C70），设计最复杂的矿井。采用高性能混凝土施工，中煤第七十一处在并筒几乎全部冻实的情况下，平均月成并75m。在整个施工过程中，达到了安全优质、快速，创造了我国冻结立并施工的新记录。

特厚表土层钢板混凝土复合井壁竖向承载力试验研究

通过模型试验和理论分析,对特厚表土层双层钢板高强混凝土复合井壁的竖向受力特性进行了研究。首先,根据相似理论,进行了双层钢板高强混凝土复合井壁结构的模型设计和试件加工;然后,通过加载试验,得到了井壁结构在竖向荷载和侧压共同作用下的竖向应力、变形和强度特性。结果表明:由于内、外钢板筒的约束作用,井壁结构中的混凝土完全处于三向受压应力状态下,其抗压强度提高了1.73～1.92倍,且井壁破坏时混凝土的竖向极限压应变达到-3.9×10-3,表现出较好的延性特性。通过钢板与混凝土的相互约束,改善了各自的力学特性,使井壁竖向承载力显著提高,远比钢板筒和中间混凝土层的竖向极限承载力之和大,并根据理论分析和试验结果推导出了井壁竖向承载力的计算公式,对理论研究和工程应用具有一定的参考价值。

厚表土层薄基岩条件下村庄压煤条带开采试验

为了确定临涣煤矿厚表土层薄基岩下合理的村庄压煤条带开采方案,采用离散元数值模拟方法研究厚表土层薄基岩下条带开采地表沉陷特征.结果表明:当临涣煤矿四采区的薄基岩厚度小于条带采宽所引起的垂直应力增高区域高度时,地表沉陷将急剧增加;并得出了四采区条带采宽与垂直应力增高区域高度的线性增加关系.鉴于此优化了临涣煤矿村庄压煤条带开采方案,经过两个条带工作面的成功试采,已安全采出煤炭约11万t,地面移动变形最大值均小于建筑物Ⅰ级损坏临界值,建筑物未采取任何加固措施保护完好,留设煤柱能够保持长期稳定,取得了显著的经济效益.

特厚表土层钻井井壁底结构分析与设计优化

针对目前特厚表土层深钻井工程井壁底常用设计计算方法不能反映结构的细部应力特征、且支承环应力与实际状态不符的难题,采用有限元法对淮南张集煤矿西区进风井井壁底结构进行了数值分析,计算结果表明,原设计井壁底结构中壳体与支承环相交处内缘径向应力最大,为-34.54 MPa.在井壁底结构设计时,可取支承环高度2.0 m进行计算.通过设计优化,井壁底结构中最大应力得到大大降低,只有-12.68 MPa,满足了设计强度要求.工程实测结果表明,优化后井壁底结构中实际钢筋的最大应力为-67.20 MPa,混凝土最大应变为-351με,且都远小于他们的设计值.优化后的井壁底不但节约了混凝土浇灌量,更为重要的是中间部位没有浇灌实,为后面破锅底爆破工作创造了自由面,加快了施工进度.

厚表土层中竖井沥青夹层复合井壁的试验研究

以相似理论为基础，用模拟试验研究了有沥青夹层的复合井壁，得到了沥青夹层的适宜厚度，传递竖直附加力的规律和数值；同时研究了外层井壁的可压缩层材料，获得可压缩层材料与传递到内层井壁的竖直附加力的关系。

特厚表土层冻结井壁高强高性能混凝土配制及其应用

针对特厚表土层冻结井筒内、外层井壁的特殊养护环境和施工条件，首先提出了深冻结井壁高强高性能混凝土的配制原则；然后根据配制途径选择了原材料，进行了C60～C70高强高性能混凝土的配制试验研究，得到了既经济合理又强度可靠的配合比，并应用于工程，取得了良好效果。

厚表土层大采高工作面矿压规律研究

为研究厚表土层对大采高工作面矿压规律的影响,以亭南煤矿二盘区205大采高工作面为工程背景,采用理论分析、现场实测的方法进行了研究。分析得出:厚表土层对大采高工作面矿压影响具有一定的滞后性。表土层中含有黏土层易"成拱自稳"而在一定距离内对工作面围岩控制影响不大,随着工作面的推进,C19主关键层将弯曲下沉,表土层结构的稳定性受到破坏,主关键层断裂后表土层载荷通过其下伏岩层传递至工作面;工作面推进至198.5m以后来压期间矿压显现明显,主要表现为支架支护阻力及动载系数增大、来压步距减小、来压强度周期性增大;非周期来压期间工作面支架平均工作阻力在后一阶段大于前一阶段,支架工作阻力沿工作面倾向分布呈"中间大、两头小"的形态,机尾一侧阻力较大。

特厚表土层双层钢板高强高性能混凝土钻井井壁试验研究

针对500～700m特厚表土中钻井井筒的支护难题,认为合理的解决途径是采用双层钢板高强高性能混凝土复合井壁结构。首先,给出钻井井壁C60～C75高强高性能混凝土的优化配合比;然后,根据相似理论,进行双层钢板高强高性能混凝土复合井壁结构的模型设计。通过模型试验,对这种井壁结构的应力、变形特性和强度特征进行研究,研究结果表明:由于内、外钢板筒的约束作用,井壁结构中的混凝土完全处于三轴受压应力状态下,其抗压强度得到较大程度的提高,且井壁破坏时混凝土的极限压应变达到-4600με,表现出较好的延性特性,得到了该种井壁结构承载力的试验值,从而为该种高强井壁结构的工程应用提供了设计依据。目前,该研究成果已应用于3个特厚表土层的钻井井筒工程实践中。

厚表土层下采煤对地表及铁路桥的影响分析

以淮南某矿区为例，用有限元分析了厚表土层下煤矿开采引起的地表沉陷、地表倾斜、水平移动及孔隙水压的变化规律，总结了地表移动的基本特征和相关参数；同时分析了位于该矿首采区的铁路桥因地表变形产生的附加内力的变化，为采动区的建筑物保护提供了科学依据。

特厚表土层立井冻结方案多目标灰色局势决策

针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,提出了一种将多目标灰色局势决策理论与有限元数值模拟相结合选优深冻结井冻结方案的方法。工程实例表明,该种方法具有应用简便,决策效果好等优点,为今后科学、合理地选定特厚表土层冻结方案设计提供了一种理论方法。

龙固矿副井特厚表土层冻结段外壁施工技术

龙固煤矿副井井筒表土层厚567.7 m,冻结深度650 m,是目前国内已施工冻结段深,设计混凝土标号高(C70),设计复杂的矿井。在高标号、高性能混凝土制作施工方面取得了一定的经验。在治理特厚粘土层方面采取了一定的措施,取得较好的效果,井筒已顺利通过了冻结表土段,进行套内壁工作。在整个施工过程中,取得了安全、优质、快速、高效的效果。

特厚表土层削球式井壁底的受力机理及影响因素分析

以拟建中的山东某矿风井(钻深760m左右)为原型,采用数值计算方法对削球式井壁底的受力机理及影响因素进行了系统研究,得出了影响削球式井壁底受力的主要因素,提出了改善井壁底受力状态的最佳圆心角概念,推导出最佳圆心角与厚径比的关系式,为今后特厚表土层钻井井壁底设计计算提供了参考依据。

特厚表土层冻结方案探讨及数值模拟研究

针对特厚表土层立井冻结方案的选择尚无理论依据的现状,采用理论计算和数值模拟相结合的分析方法,获得了丁集矿冻结温度场分布规律和冻结壁厚度等重要冻结参数。实践表明,该设计方案能较好地满足现场工程实践的要求。

特厚表土层钻井井壁底的数值计算与试验研究

依据山东万福矿井的地质条件,采用Ansys软件进行削球式井壁底模型计算,提出了最佳圆心角的概念,得出了最佳受力形式削球式井壁底结构。通过模型试验,揭示了井壁底的破坏形式和极限承载力,为今后特厚表土层钻井井壁底的应用提供理论与试验基础。

深厚表土层井壁冻结压力实测分析

该文通过对谢桥煤矿箕斗井冻结井壁冻结压力的测试,得出了谢桥煤矿冻结压力的基本发展趋势;探讨了深厚表土层冻结法凿井冻结压力的影响因素;分析了各方向冻结压力的不均匀性等特征。

厚表土层中滑动可缩井壁结构设计

研究了厚表土层中有竖直附加力存在时的新型井壁结构形式、阐述了滑动可缩井壁结构各部分的受力特点和计算模型，提出了新的井壁设计万法，为工程设计和应用提供了可靠的依据。

综放开采下厚表土层移动规律研究

为研究厚表土层在综放开采条件下的移动规律,在长治矿区高河矿W1303工作面建立了地表岩移测站。通过对实测数据的分析得出了最大下沉点位于采空区上部Z29,Z30,Z32测点,并得出了一系列上覆岩层的移动角参数。通过理论分析,得出在综放开采条件下上覆岩层的移动变形表现形式分为前期和后期两种。同时得出影响上覆岩层移动的主要因素有上覆岩层岩性、关键层的位置及作用、开采尺寸、工作面推进速度及顶板管理情况等。并结合FLAC3D数值模拟软件分别模拟了表土层厚度为140、190、240 m在回采过程中的地表移动规律,得出了表土层厚度为190 m与实际地表层厚度为189.43 m的移动规律相符。因此针对厚表土层在综放开采条件下的岩层移动规律的研究可为长治矿区矿井建设提供一定的参考价值。

厚表土层深井卸压开采地面钻井变形破坏及其预防--以淮南顾桥矿为例

以顾桥矿工程实践为基础,结合物理模拟实验和现场监测结果,研究了厚表土层深井卸压开采地面钻井变形破坏及其预防。结果表明:钻井破坏是地面卸压瓦斯抽采失败的关键,采动影响下地面瓦斯抽采井破坏以变形和错断为主,破坏深度不一,主要集中在松散层中下部和基岩中上部;在钻井完好情况下,将钻井终孔位置布置于断层附近、"O"型圈范围内更有利于卸压瓦斯抽采。采动引起的上覆岩层离层、应力集中、竖向破断以及厚表土层"杠杆效应"造成地面瓦斯抽采井破坏,其由下至上多次出现是导致地面井多处变形破坏的主要原因。煤层采动对工作面前方巷帮应力、顶板应力的影响范围分别可达320 m、350 m,对轨顺相对位移影响范围可达工作面前方50m和后方200m,采场中部覆岩与地表之间的相对位移量远大于采场边缘附近,更容易导致井孔破坏。采用"抗"和"让"相结合的井身结构、"上止下泄"固井–完井施工工艺以及合理的井位布置等措施,可有效防止卸压开采地面钻井变形破坏,实现瓦斯稳定高效抽采。

厚表土层薄基岩条件下回采巷道支护研究

针对在赵官煤矿3702运输巷掘进过程中,出现剧烈的巷道围岩破坏现象,局部地段需要架设工字钢棚进行二次支护的问题,采用非弹性区理论、有限差分数值计算软件FLAC3D分析确定厚表土层薄基岩的特殊地质条件下合理的巷道支护方案,并在赵官煤矿进行现场工业性试验,以检验支护方案的应用效果。试验证明:高强预应力让压锚杆有效地改善围岩的应力状态,将围岩变形量控制在合理的范围内,使围岩塑性区保持在1.5m。