大倾角特厚煤层悬顶结构能量分布特征与防冲方法 被引量：21

1

作者 张基伟 王金安 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期316-324,共9页

针对大倾角特厚煤层由悬顶大量弹性能聚集后突然释放引发的冲击地压现象,建立了"倾斜悬顶结构"力学模型。分析了该结构的能量分布特征,确定了悬顶上弯曲变形能集中程度较高的两个重点卸压区域。利用数值模拟分析,发现了超前... 针对大倾角特厚煤层由悬顶大量弹性能聚集后突然释放引发的冲击地压现象,建立了"倾斜悬顶结构"力学模型。分析了该结构的能量分布特征,确定了悬顶上弯曲变形能集中程度较高的两个重点卸压区域。利用数值模拟分析,发现了超前顶板重点卸压区域的弹性能释放后由能量转移与积聚而形成"人"字型能量分叉形态,构成了顶板防冲卸压后的主要灾源。据此提出了大倾角特厚煤层弹性能定向释放防冲方法,将方法分为悬顶能量释放与次生能量消耗2个阶段,并分析了各阶段的作用与防冲手段。通过顶板动态监测与地音监测检验,证明此方法能够在有效的缩短悬顶面积,减小工作面顶板压力与来压步距的同时,降低由顶板防冲卸压造成次生灾害的可能。 展开更多

关键词 大倾角特厚煤层 倾斜悬顶结构 “人”字型能量分叉 弹性能定向释放

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悬顶结构巷道冲击地压防控研究 被引量：9

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作者 潘立友 唐鹏 +1 位作者 周脉来 李彩荣 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期42-48,共7页

为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法。基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与... 为解决沿空侧悬顶结构冲击地压的防控问题,针对某矿工作面具体煤岩层条件,提出了基于工程弱结构体的冲击地压防控方法。基于悬顶类巷道冲击地压发生条件,以沿空侧悬顶结构为主要研究对象,进行了顶板断裂分析、参量分析和力学模型建立与分析,最终确定出悬顶结构的悬跨度l是导致存在悬顶结构沿空巷道发生冲击地压主导因素。通过分析主导因素,基于沿空侧巷道围岩的空间结构特点,划定出悬顶结构(区域A)、沿空侧巷道顶板(区域B、C)、沿空侧巷道煤体(区域D)以及巷道近场煤岩体(区域E)5个强结构区域,并提出以区域A爆破弱化为主要防控手段的工程弱结构体冲击地压防控方法;根据区域的结构特点和防控目的,主要针对强结构区域A、C、D、E,制定了悬顶结构弱化、巷道断面恢复和顶板缺陷体与煤层海绵体的耦合3个方面的具体工程弱结构体防控方法。为验证防控技术有效性,以某巷道为对象,现场实施了工程弱结构体展开防控,并于后续采用钻屑法进行了冲击地压防控效果检验。研究结果表明:基于工程弱结构体的耗散机制的研究,通过对悬顶结构弱化、沿空巷道煤体及部分顶板的弱化,实现了冲击地压的有效防控,保障了工作面安全回采;通过现场监测,得出1~3 m处钻屑量最大为2.6 kg/m,4~7 m处最大为2.8 kg/m,7~12 m处最大为5.4 kg/m,均未超过临界标准值,冲击地压危险得以消除。 展开更多

关键词 悬顶结构 工程弱结构体 冲击地压 防冲 巷道支护

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悬顶结构下软底板采场冲击地压成因与防控研究 被引量：3

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作者 潘立友 侯家骏 薄树祥 《中国煤炭》 北大核心 2017年第12期72-75,114,共5页

针对软底板的地质条件,在分析采场应力分布特点的基础上,建立了煤层聚能结构和顶板悬臂结构的力学模型。通过对软底板煤层和悬顶附加能量源的力学机制和能量演化过程的分析,得出了软底板破坏诱导强冲击倾向性煤体释放能量是发生冲击地... 针对软底板的地质条件,在分析采场应力分布特点的基础上,建立了煤层聚能结构和顶板悬臂结构的力学模型。通过对软底板煤层和悬顶附加能量源的力学机制和能量演化过程的分析,得出了软底板破坏诱导强冲击倾向性煤体释放能量是发生冲击地压的根本原因,悬顶结构是加剧冲击地压强度的重要因素,并总结了软底板条件下冲击地压显现特征。根据该条件下的冲击显现特征,从底板帮部卸压、加强围岩稳固性和悬顶结构处理等方面,采取了围岩卸压配合巷道支护的冲击地压防治措施,取得了显著的冲击地压防治效果,保证了安全开采。 展开更多

关键词 强冲击倾向性煤体 软底板 悬顶结构 防治措施

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东曲煤矿大采高工作面坚硬顶板破坏特征研究

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作者 和正华 《自动化应用》 2024年第14期111-113,共3页

在综采工作面开采过程中,随着工作面向前推进,巷道顶板容易形成悬顶结构,造成瓦斯聚集和大面积顶板垮塌等隐患。为掌握大采高工作面坚硬顶板破坏特征,通过现场观测、数值模拟和理论分析等方法,阐述了大采高工作顶板悬顶结构的极限破坏... 在综采工作面开采过程中,随着工作面向前推进,巷道顶板容易形成悬顶结构,造成瓦斯聚集和大面积顶板垮塌等隐患。为掌握大采高工作面坚硬顶板破坏特征,通过现场观测、数值模拟和理论分析等方法,阐述了大采高工作顶板悬顶结构的极限破坏深度和极限断裂距离,并对其进行了综合分析。结果表明,当巷道顶板破坏深度超过5.25m或悬顶悬顶距离超过13.55m时,巷道顶板将在破碎区岩体的质量作用下垮落。 展开更多

关键词 坚硬顶板 悬顶结构 破坏特征

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大倾角厚煤层长壁综放开采基本顶破断模式及演化过程(Ⅰ)——初次破断 被引量：55

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作者 王金安 张基伟 +2 位作者 高小明 文建东 古亚丹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1353-1360,共8页

大倾角特厚煤层走向长壁综放开采过程中,由于直接顶冒落后采空区充填不均匀,基本顶断裂呈现非对称特征。基于弹性力学理论,建立了横纵荷载作用下大倾角煤层基本顶的薄板力学模型,分析了基本顶上、下板面的应力分布特征,获得了基本顶断... 大倾角特厚煤层走向长壁综放开采过程中,由于直接顶冒落后采空区充填不均匀,基本顶断裂呈现非对称特征。基于弹性力学理论,建立了横纵荷载作用下大倾角煤层基本顶的薄板力学模型,分析了基本顶上、下板面的应力分布特征,获得了基本顶断裂线发育轨迹与破坏区演化规律,提出了大倾角煤层基本顶的初次破断"V—Y"型断裂模式。研究表明,大倾角煤层基本顶初次断裂的空间顺序为"中上部→中下部→上部→下部"。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶初次断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。 展开更多

关键词 大倾角煤层 长壁综放开采 基本顶 初次断裂 悬顶结构

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大倾角厚煤层长壁综放开采基本顶破断模式及演化过程(Ⅱ)——周期破断 被引量：40

6

作者 王金安 张基伟 +2 位作者 高小明 文建东 古亚丹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1737-1745,共9页

基于弹性力学理论,建立了大倾角综放工作面推进过程中基本顶由小三角形悬板→大三角形悬板→斜梯形板转化的薄板力学模型,计算出3种形状基本顶的上、下板面的应力分布,揭示了断裂线发育轨迹与破坏区演化过程,阐明了大倾角煤层基本顶周... 基于弹性力学理论,建立了大倾角综放工作面推进过程中基本顶由小三角形悬板→大三角形悬板→斜梯形板转化的薄板力学模型,计算出3种形状基本顶的上、下板面的应力分布,揭示了断裂线发育轨迹与破坏区演化过程,阐明了大倾角煤层基本顶周期破断的"四边形"型断裂模式。研究表明,大倾角煤层基本顶周期断裂的空间顺序为"中下部→中上部→上部→下部"。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶周期断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。 展开更多

关键词 大倾角煤层 综放开采 基本顶 周期断裂 悬顶结构

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虚心旋转综放工作面矿压分布特征分析 被引量：2

7

作者 杨路林 刘倩 史晨昊 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期48-57,共10页

旋转综放工作面覆岩运动规律因受采空区形状及工作面侧向约束条件等因素的影响,同一工作面不同区域或不同开采阶段的矿压显现程度各有特点。考虑旋转开采期间割煤工艺和调斜开采可能对其采场矿压显现造成的影响,针对旋转综放工作面不同... 旋转综放工作面覆岩运动规律因受采空区形状及工作面侧向约束条件等因素的影响,同一工作面不同区域或不同开采阶段的矿压显现程度各有特点。考虑旋转开采期间割煤工艺和调斜开采可能对其采场矿压显现造成的影响,针对旋转综放工作面不同区域的顶板结构及其顶板压力分布情况等问题,以长春兴煤矿301综放工作面为工程背景,根据其开采条件及其上覆岩层的岩石力学特性,在推算出旋转开采期间工作面不同区域顶板结构模型的基础上,采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,对工作面旋转区的顶板压力分布特征与正常回采期间存在显著差异的现象进行了分析。研究表明:转采期间,由于机头推进速度远大于机尾,导致同一时期内沿工作面走向和倾向上各处的回采空间体积及采动影响范围差别较大;同时在机头区的三角弧形顶板影响范围内,随着转采步距的增加,距旋转中心越远的区域,弧形板悬顶面积就越大,加上覆岩采动影响范围内存在一层较厚的顶板可起到侧向传递力的作用,这3个条件共同作用的结果是采动空间较小处机头区的顶板压力比采动空间较大处的顶板压力明显增大,引起机头区的应力集中。 展开更多

关键词 旋转工作面 综放开采 矿山压力 弧三角悬顶结构 基本顶

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漯河城市展示馆结构设计

8

作者 罗敏杰 王春圆 +1 位作者 孙海林 张世雄 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2017年第S1期311-314,共4页

漯河城市展示馆主体结构采用混凝土框架结构,总规大厅的34m直径屋盖采用悬支穹顶结构。对漯河城市展示馆的基础设计、主体结构设计以及屋盖结构分析等内容进行了介绍,同时简要介绍了悬支穹顶的安装方案。

关键词 展示馆 超长结构 悬支穹顶结构 施工方案

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上覆中高位关键层预裂减震技术研究及应用

9

作者 无 张向阳 +6 位作者 于辉华 苏士杰 党嘉鑫 赵乾 黄文尧 韩宗会 高敬勇 《中国科技成果》 2024年第3期61-62,共2页

顶板的岩层结构条件,特别是煤层上方坚硬厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一,坚硬顶板易于在采空区形成悬顶结构。该结构的形成、破断、运移等产生的力学影响主要包括两个方面:一是悬顶承载的载荷向采空区周围煤岩体转移,使... 顶板的岩层结构条件,特别是煤层上方坚硬厚层砂岩顶板是影响冲击矿压发生的主要因素之一,坚硬顶板易于在采空区形成悬顶结构。该结构的形成、破断、运移等产生的力学影响主要包括两个方面:一是悬顶承载的载荷向采空区周围煤岩体转移,使煤岩应力升高,产生应力集中;二是坚硬顶板达到悬露极限破断时,将其具有的弹性势能和动能释放,产生强烈的冲击载荷,有可能诱发冲击矿压。 展开更多

关键词 坚硬顶板 冲击矿压 岩层结构 破断 煤岩应力 悬顶结构 弹性势能 厚层砂岩

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深部大倾角厚煤层开采能量演化规律与冲击地压发生机理 被引量：24

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作者 薛成春 曹安业 +4 位作者 郭文豪 刘耀琪 温颖远 胡阳 李许伟 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期876-885,共10页

针对某矿大倾角厚煤层高应力区工作面开采期间强矿震事件频发的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法对其开采能量演化规律、冲击地压机理开展研究。建立了倾斜悬顶结构力学模型,理论分析了工作面顶板能量分布特征,确定了工作面... 针对某矿大倾角厚煤层高应力区工作面开采期间强矿震事件频发的问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法对其开采能量演化规律、冲击地压机理开展研究。建立了倾斜悬顶结构力学模型,理论分析了工作面顶板能量分布特征,确定了工作面下部端头、中上部为悬顶弯曲变形能积聚程度高的2个重点区域;模拟结果表明,大倾角厚煤层顶板能量积聚于工作面下部端头、中上部区域,底板能量积聚于工作面下部端头区,能量积聚区域呈明显不对称分布;受下层煤局部缺失影响,大倾角厚煤层工作面围岩应力、能量峰值分别增高12.7%,46.2%,能量积聚范围扩大;基于大倾角厚煤层开采能量分布特征及诱冲机理,提出工作面冲击地压防治思路和重点区域,制定了顶板定向深孔爆破释能降载防治方案,有效降低了倾斜悬顶应力、能量水平,避免了大倾角厚煤层高应力区冲击地压的发生,可为类似条件下工作面冲击地压防治提供借鉴指导。 展开更多

关键词 大倾角煤层 冲击地压 悬顶结构 能量演化 数值模拟

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王家山矿急倾斜煤层长壁开采覆岩破断机制及强矿压控制方法 被引量：15

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作者 张基伟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1776-1776,共1页

以王家山煤矿工程地质条件与强矿压显现特征为背景,利用室内试验、理论分析、数值试验和现场观测等综合研究手段,研究了急倾斜煤层开采覆岩初次、周期顶板破断机制,揭示了煤、岩非对称应力分布特征与演化规律,提出了强矿压显现危险区域... 以王家山煤矿工程地质条件与强矿压显现特征为背景,利用室内试验、理论分析、数值试验和现场观测等综合研究手段,研究了急倾斜煤层开采覆岩初次、周期顶板破断机制,揭示了煤、岩非对称应力分布特征与演化规律,提出了强矿压显现危险区域预测与定向弹性能释放强矿压控制方法。取得的主要研究成果有:(1)基于弹性力学理论,建立了横纵荷载作用下急倾斜煤层基本顶的薄板力学模型,分析了基本顶上、下板面的应力分布特征,获得了基本顶断裂线发育轨迹与破坏区演化规律,提出了急倾斜煤层基本顶的初次破断"V-Y"型断裂模式。研究表明,急倾斜煤层基本顶初次断裂的空间顺序为"中上部→中下部→上部→下部"。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶初次断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。(2)基于弹性力学理论,建立了急倾斜综放面推进过程中基本顶由小三角形悬板→大三角形悬板→斜梯形板转化的薄板力学模型,计算出3种形状基本顶的上、下板面的应力分布,揭示了断裂线发育轨迹与破坏区演化过程,阐明了急倾斜煤层基本顶周期破断的"四边形"型断裂模式。研究表明,急倾斜煤层基本顶周期断裂的空间顺序为"中下部→中上部→上部→下部"。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶周期断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。(3)采用离散元数值模拟及现场实测等手段,揭示了王家山矿急倾斜特厚煤层(群)回采煤、岩应力分布特征与演化规律。发现了急倾斜综放工作面煤体支承压力动压区呈"圆弧形"分布,稳压区呈"矩形"分布的非对称分布特征。利用离散元数值模型证明了区段工作面顶板周期断裂同样符合"四边形"周期断裂模式。(4)以王家山煤矿工程地质条件与强矿压显现特征为背景,采用综合指数法、超静定梁理论、统计学理论等方法,提出了"井田→工作面→近场→定点"层次化危险区预测与关键部位监测方法,并针对不同危险等级制定了相应的强矿压防治方案。(5)采用数值模拟、现场实测等手段,研究了王家山矿急倾斜煤层开采强矿压致灾机制,即上部基本顶在侧支承压力与顶板断裂的综合影响下,可能发生混合型强矿压。中部基本顶断裂可能发生诱发型强矿压,下部基本顶较稳定易发生能量聚集型强矿压。(6)发现了超前顶板重点卸压区域的弹性能释放后由能量转移与积聚而形成"人"字型能量分叉形态,构成了顶板防冲卸压后的主要来压路径。据此提出了急倾斜特厚煤层弹性能定向释放强矿压控制方法,将方法分为悬顶能量释放与次生能量消耗2个阶段,并分析了各阶段的作用。通过顶板动态监测与地音监测检验,证明此方法能够在有效的缩短悬顶面积,减小工作面顶板压力与来压步距的同时,降低由顶板卸压造成次生灾害的可能。 展开更多

关键词 采矿工程 急倾斜煤层 覆岩断裂机制 倾斜悬顶结构 “人”字型能量分叉 强矿压控制方法

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