浅埋煤层长壁开采顶板岩层的后屈曲性态

根据浅埋煤层顶板岩层的赋存特点和长壁开采时关键层的变形破断特征,应用初始后屈曲理论探讨了开采过程中顶板关键层的后屈曲性态,得出了老顶初次来压时顶板的临界载荷和破断步距,确定了顶板破断后的极限下沉量和回转角,并以神东矿区大柳塔1203工作面为例给出了工程实例.研究发现,顶板上覆厚松散沙层对关键层的后屈曲性态有影响;顶板从破断至极限下沉其平衡路径不稳定.应用初始后屈曲理论可揭示浅埋煤层长壁开采顶板岩层的分叉点平衡构形及后屈曲平衡路径的稳定性,是确定非完善结构位移场的一种有效方法.

特厚煤层大采高综放开采支架外载的理论研究

从理论上分析认为,特厚煤层综放开采直接顶、老顶范围明显加大;从能否对支架产生变形压力角度将顶板岩层分为"无变形压力岩层"和"有变形压力岩层",并给出了综放支架所受外载的解析计算式,依此分析了特厚煤层大采高综放开采因采厚加大,"有变形压力岩层"的范围将明显加大,从而导致矿压显现异常强烈的原因.

大采高综放面直接顶悬臂梁结构形成机理研究

针对酸刺沟煤矿6上105-2工作面大采高综放开采的特点,采用UDEC数值模拟软件模拟了顶板的断裂过程,并通过建立岩梁周期运动中的力学模型,推导出了两块体结构中后方块体未完全触矸和完全触矸时前方块体的极限下沉量表达式,建立了基于极限下沉量判断悬臂梁结构运动形式的判据wmax,研究了大采高综放面直接顶悬臂梁结构形成的判定条件和悬臂梁结构对工作面矿压显现的影响。研究结果表明:处于周期运动中的坚硬岩梁,若破断块体可回转的空间Δ>wmax,岩梁形不成稳定铰接结构,以悬臂梁周期破断的形式运动;若破断块体可回转的空间Δ<wmax,岩梁能形成传递水平力的稳定铰接结构。6上105-2工作面坚硬直接顶以悬臂梁的结构形式周期破断运动,该结构导致了顶煤超前于支架切顶线垮落,支架的有效支护阻力得不到充分发挥和工作面矿压显现非常强烈。

浅埋煤层长壁开采顶板关键层的稳定性分析

针对浅埋煤层开采过程中顶板关键层破断下沉对工作面的影响,用初始后屈曲理论和尖点突变理论,研究采场推进过程中顶板关键层的平衡稳定性态.确定顶板关键层的临界载荷,建立分叉点的平衡稳定方程,得到初次来压时顶板破断步距,求出顶板破断后的极限下沉量,给出顶板关键层分岔点平衡路径稳定性的判别准则,并以神东矿区大柳塔煤矿C202工作面为例给出工程实例.研究结果表明:利用初始后屈曲理论可以揭示浅埋煤层顶板关键层分岔点平衡构形和屈曲后平衡路径的稳定性;煤层赋存条件、岩层倾角、岩体材料及结构截面的几何尺寸都会影响分岔点平衡路径的稳定性;顶板关键层发生初始屈曲后仍然可以承受一定的载荷,并且从初始屈曲到后屈曲的变形过程中,顶板关键层结构的平衡稳定性会发生突变.