近距离煤层上行开采围岩应力分布及覆岩移动规律

为了研究近距离煤层群上行开采对工作面围岩应力分布规律及覆岩破坏演化特征的影响,采用PHASE 2D有限元软件建立数值模型,分析了近距离煤层群上行开采过程中工作面煤壁塑性区发展规律、覆岩垂直位移、工作面前方支承应力分布规律。数值模拟结果显示,工作面煤壁塑性区呈现上部宽、下部窄的特征,随着工作面不断推进,煤壁塑性区宽度也随之增大,其中下层煤和上层煤工作面煤壁塑性区最大宽度分别为4.23 m、2.85 m;下层煤和上层煤覆岩最大竖向位移都发生在模型中部,最大竖向位移分别为28 mm、62 mm;支承压力呈现出先增大再减小、最后趋于稳定的发展趋势,支承压力系数峰值为1.59。研究结果表明,在上行开采实践中,当下层煤完成开采后,上层煤的围岩塑性区和位移均有所增大,覆岩稳定性降低。

开采参数对围岩应力分布影响的数值模拟分析

通过对影响围岩应力分布的几种开采参数(采宽、采深和采高)的数值模拟,得出了各种开采参数对围岩应力分布的影响规律,对于合理地设计工作面开采参数,正确经济地进行支护,安全高效地开采地下资源具有重要意义。通过在良庄煤矿51103工作面的现场观测和应用效果分析,可以看出数值模拟结果能够很好地指导现场实际生产。

沿空动压巷道围岩应力分布规律研究

针对沿空动压巷道围岩结构的非对称性,邻近区段工作面回采过程中围岩变形破坏的非均衡性,在理论分析、数值模拟的基础上,对沿空动压巷道围岩的应力分布规律进行全面、系统的论述。从巷道围岩变形破坏特征出发,研究了巷道围岩的轴向及侧向支承压力分布规律,并通过现场工业性试验对其进行验证,为沿空动压巷道的支护方式的确定提供有力的依据。

基于Schwarz-Christoffel变换的圆形隧道围岩应力分布特征研究

隧道围岩应力还原到实际区域的变换方法被越来越多地应用到工程实践中,对复杂形状围岩体内的隧道围岩应力计算方法和隧道围岩稳定性的研究具有重要的实践指导意义.该文建立了不规则岩体中开挖圆形隧道的力学模型,运用复变函数理论,通过映射函数Schwarz?Christoffel变换,得到复平面单位圆到隧道所处多边形岩体的映射函数,在复变函数数域内分析了多边形岩体应力的求解步骤,运用弹性力学理论等推导了不规则岩体中圆形隧道的复变应力函数?(ξ)和φ(ξ)的表达式,并得出围岩体任一点应力分量σρ和σθ的解析通式.通过具体算例分析可知,岩体形状对圆形隧道的稳定性有较大的影响,隧道所处4种形状下的围岩体最大应力值分布规律为:顶底板的最大应力值从六边形、五边形、四边形、圆形围岩体依次减小,帮部的最大应力值从圆形、四边形、五边形、六边形围岩体依次减小.

深部薄煤层开采围岩应力分布规律研究

为了研究深部薄煤层工作面回采前后采场周围应力分布情况,以新立煤矿77#煤层的赋存条件及开采情况为研究背景,运用FLAC3D模拟软件,分别对工作面上下顺槽掘进和工作面推进过程中围岩竖直应力场以及水平应力场进行模拟,并分析了深部薄煤层开采周围岩体应力分布情况。结果表明,当工作面处于不同工况下应力集中区域分布不同:上下顺槽的开挖导致远离采空区的下顺槽竖直应力场较大,造成煤层中部水平应力很大;而工作面推进到煤层中部时竖直应力峰值达到最大,水平应力主要集中在工作面中部。

当代煤矿掘进工作面巷道围岩应力分布规律的仿真研究

随着煤矿开采过程精细化管控的不断推进,以山西某煤矿某综采工作面轨道巷道的地质工程和采矿技术为研究对象,采用现场观察和计算机数值模拟相结合的方法,研究了巷道的应力分布规律,得到了沿煤层走向和趋势动压的影响范围、应力峰值位置、动压扰动边界角、巷道掘进应力集中和应力卸荷区围岩应力分布规律。本文研究为相似条件下的巷道布置提供理论基础。

特高压塔基人工挖孔桩基础受水平荷载时围岩应力分布研究

近年来,特高压输电线路工程建设逐渐增多,所经地区地质条件也越来越复杂。本文以溪浙±800k V线路工程施工图勘察设计为工程背景,研究在水平荷载作用下人工挖孔灌注桩基础围岩应力和变形的分布和消散规律,从而判断塔基位于某一具体地质陡坡的稳定性。

水平应力对半圆拱形巷道围岩应力分布及变形特征影响

该文通过数值模拟试验的研究形式,使用ABAQUS(有限元数值计算软件)数据分析方法,进行不同水平应力对巷道围岩应力分布与变形特征影响模拟试验,详细分析半圆拱形巷道围岩在不同水平应力下,巷道围岩应力的分布与变形特征的影响,探索水平应力、垂直应力与巷道围岩稳定性之间的关系,从而为巷道围岩控制实际施工提供充分的数据支持与理论依据,优化半圆拱形巷道围岩的稳定性能。

矩形巷道围岩应力分布规律与粘弹性变形分析研究

针对目前对于矩形巷道围岩稳定性分析方法的匮乏与不足,采用已有的弹塑性理论以及与实际情况相符的本构模型,利用复变函数将矩形巷道平面问题转换成单位圆平面问题,更好的解决了对矩形巷道围岩应力分布规律的分析与求解,选用Poyting-Thomson(鲍尔丁-汤姆逊)模型以及广义达尔文模型对矩形巷道粘弹性变形进行了对比分析及求解。并结合工程实际情况,对矩形巷道平面问题转换成单位圆平面问题进行了进一步分析及求解。本文为研究矩形巷道围岩稳定性破坏机理及预防提供了一定程度的理论参考。

巷道围岩承载层演化机理及特性分析

牛山煤矿二采区胶带大巷掘进期间受高应力影响,巷道围岩出现严重破碎现象,导致巷道掘进效率低、支护难度大,对此,牛山煤矿通过技术研究,采用理论分析及数值模拟的方法对巷道深部围岩承载结构、演化机理、演化特性进行分析研究,合理得出破坏区围岩应力场、位移场分布及塑性破坏区范围。研究结果表明:围岩的残余强度与围岩承载层厚度成反比例关系,即残余强度越大,承载层厚度越小;承载层厚度与围岩位移量成正比例关系。

基于FLAC3D的钻孔扩孔前后应力分布特征研究

煤层的钻孔成孔技术一直是煤矿瓦斯抽采的重要内容。本文以新景矿井下钻孔为研究对象,利用FLAC3D技术模拟分析钻孔扩孔前后钻孔周边的应力分布特征,分析了顺层钻孔和穿层钻孔扩孔前后应力分布的规律和钻孔有效卸压的影响范围。结果表明,随着钻孔的施工,钻孔周边应力释放形成明显的应力区,钻孔扩孔后,顺层钻孔的有效卸压范围由0.8 m扩大至4 m,穿层钻孔的有效卸压范围由0.6 m扩大至3.8 m,有效提高了煤层的抽采效果。

掘进工作面围岩应力分布特征标准及与支护的关系

本文主要分析了掘进工作面围岩应力分布特征,重点介绍了围岩应力分布特征与支护间存在的关系,其既可以阻止岩体间的相对变形,达到预期的支护效果,而且还可以为后续掘进和生产工作的顺利进行奠定良好基础。通过对掘进工作面围岩应力分布特征与支护进行研究,以期为掘进工作面施工提供可靠保障,创造出最大化的经济与社会效益。

深井孤岛煤柱工作面停采线设计及巷道围岩控制

车集煤矿深井孤岛煤柱工作面开采具有埋深大、应力高、三侧采空的特点,其停采线末端方向布置该工作面的出煤巷道。为探究工作面开采过程中应力分布特点保证工作面正常回采及出煤巷道的稳定,通过构建工作面超前应力分布模型,利用FLAC3D模拟工作面不同推进长度对回采巷道的影响,揭示了工作面不同停采线位置下巷道围岩应力分布及变形破坏机理,基于此提出巷道围岩控制方案;理论计算得出工作面最佳停采线位置为距出煤巷道帮部21.9 m处;模拟得出停采线距出煤巷道超过28.5 m时,超前煤柱压力趋于稳定,塑性区增加幅度微小,围岩变形处于合理范围;采用了锚索加强和支柱联合支护方案,实现了深井高应力煤柱工作面开采合理停采线位置确定及出煤巷道支护方式。

综放工作面煤柱周围应力分布特征研究

对高瓦斯及断层赋存的综放工作面来说,合理宽度的留设煤柱不仅可以起到支撑上覆岩层压力的作用,还能隔绝采空区瓦斯,减少瓦斯扩散。但目前缺乏对不同煤柱合理留设宽度条件下围岩应力分布特征的研究,同时不同矿井影响煤柱宽度的因素各异,造成煤柱留设宽度的计算依据难以准确确定。针对上述问题,以屯宝煤矿综放工作面M9-10煤层为工程背景,采用理论计算方式得到煤柱留设宽度的最小值,采用数值模拟方式对M9-10煤层不同宽度的煤柱周围应力分布特征进行研究。研究结果表明:煤柱的合理留设宽度为30~40m;煤柱内的水平应力随着煤柱宽度加大趋向于采空区侧,说明加大煤柱宽度可以转移水平应力对巷道的影响,从而提高巷道稳定性;煤柱垂直应力具有双波峰特征,巷道侧和采空区侧垂直应力峰值与应力集中系数均随煤柱宽度的加大而降低;巷道侧应力峰值在距巷道2.5m处,之后随着距巷道距离的增加,垂直应力先急速减小,然后缓慢增加,在采空区侧出现应力峰值后缓慢减小。为验证40m煤柱宽度的合理性,在该综放工作面进行钻孔应力及瓦斯浓度现场监测,结果表明,40m煤柱留设宽度能够满足巷道支护强度和瓦斯扩散实际要求。

综放工作面超前范围巷道围岩变形特征研究

针对综放采动影响下回采巷道的超前支护段围岩应力分布及变形特征,分析工作面四周支承压力分布规律,确定超前支护强度、支护距离。文章结合东周窑煤矿8107综放工作面回采巷道的地质及生产技术条件建立了理论模型,得到了运输巷在采动影响下的围岩应力分布及顶板垂直位移规律;通过理论分析工作面前后支承压力分布规律,建立极限平衡理论模型,推导了超前支护距离理论计算公式。

相邻平行巷道围岩应力数值分析

为了研究相邻平行巷道围岩应力分布,应用ANSYS有限元软件,模拟不同开采深度,不同岩柱宽度时的巷道围岩应力分布特点,通过分析拱顶、拱基、墙中、墙底这些关键点的水平及垂直应力,概括总结影响相邻巷道稳定性主要应力因素,为煤矿安全、经济生产提供参考。

房式采空下回采巷道合理布置及围岩控制技术研究

以山西省唐山沟煤矿12#煤层8208工作面的11208带式输送机顺槽巷为工程背景,分析下煤层回采巷道受上方遗留煤柱应力集中影响下的围岩应力分布规律,采用理论分析和UDEC离散元数值模拟相结合的方法,研究得出11#煤层遗留煤柱产生的应力集中对下方12#煤层11208带式输送机巷的影响、11208带式输送机巷在掘进和回采过程的围岩应力分布情况、确定12#煤层回采巷道合理位置、提出采用锚杆+桁架锚索联合支护形成的锚固结构对围岩的约束作用,实现有效控制巷道围岩变形。工程实践验证了该支护指导思想和技术的科学性。

东周窑煤矿8107综放工作面超前支护段应力分布及变形特征

文章针对综放工作面在开采采动影响下回采巷道超前范围围岩严重变形问题,现结合同发东周窑煤矿8107综放工作面回采巷道的地质及生产技术条件,通过建立FLAC^(3D)数值计算模型,得到了两巷道在采掘影响下的围岩应力分布、顶板垂直位移和塑性区发育特征;通过分析运输巷受一次回采影响,工作面侧帮部应力集中明显,顶板下沉量迅速增加,塑性区较发育,超前支承压力影响范围可达35 m。

不同顶板岩性的巷道支护参数设计研究

为了对不同顶板岩性的巷道支护参数进行设计研究,研究了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级顶板的巷道支护参数,分析了工程类比法、松动圈测试法、理论计算法、数值模拟法等支护参数设计方法的特点,结合某煤矿矿区的具体条件,选择数值模拟法对不同顶板岩性的巷道支护参数下进行设计研究,模拟分析了不同级顶板巷道围岩的塑性范围分布和围岩周边应力分布。最后设计研究了各级顶板的巷道支护断面。研究为类似工程条件的巷道设计提供了借鉴。

加固顶板控制巷道底鼓的数值分析

利用数值计算方法,研究了顶板强度对回采巷道围岩应力分布、塑性区范围及底鼓的影响,结果表明:巷道顶板强度提高后,巷旁支承压力峰值将向巷帮深部移动,顶板中的水平应力增加,巷道底板的塑性区范围明显减小,巷道底鼓量也将减小。在此基础上,提出了加固巷道顶板控制底鼓的观点。