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采高对工作面及围岩应力壳的力学特征影响
广
煤炭学报 , 2006,
Abstract: 以谢桥矿1151(3)综放工作面工程地质和开采技术条件为背景,应用实验室相似材料模拟和计算机数值模拟(FLAC3D),对不同煤层厚度采场围岩应力分布规律进行系统的分析和研究,获得了采场围岩宏观应力壳力学特点和变化规律,即随开采煤厚的增大,应力壳的几何高度增加,壳基应力降低,分布范围增大且离工作面煤壁越远;揭示了煤层厚度对该力学特征的影响和综放与综采工作面及围岩宏观应力壳力学特征的差异,也正是综放工作面矿压显现不同于综采工作面的根本所在.表明合理调整开采厚度和采场结构可改善采场围岩宏观应力壳的动态平衡,对保护工作面、减小矿山压力影响和显现有积极作用.
综放工作面及其围岩宏观应力壳力学特征
广
煤炭学报 , 2005,
Abstract: 采用大型非线性三维计算机数值模拟、实验室相似材料模拟对综放工作面围岩应力分布进行了深入研究,发现综放工作面围岩存在高应力束组成的宏观应力壳,应力壳位于采场四周未采煤岩体和弯曲带内,其形态随工作面推进采场结构的变化而改变.应力壳承担并传递上覆岩体荷载和压力,是最主要的承载体,应力壳拱脚处应力形成采场四周围岩支承压力.砌体梁结构位于宏观应力壳下的减压带内,砌体梁仅承担壳体下岩层部分荷载.综放工作面主要力学特征是位于上覆围岩宏观应力壳保护下的低应力区内,这正是综放工作面矿压显现趋于缓和的根本原因.基于对应力壳体的发现和开展的一系列分析,揭示了综放采场顶煤“垫层”作用的力学本质.
采场围岩应力壳力学特征的岩性效应
广,王磊
煤炭学报 , 2013,
Abstract: 应用计算机数值模拟结合现场实测,对软岩、中硬岩和硬岩采场围岩应力壳力学特征的岩性效应进行了分析和研究。研究表明:岩性变化对应力壳力学特征有显著影响,随岩性增强,应力壳高度降低,且由拱形壳向扁平壳转变;壳体内最大应力峰值和高应力集中范围逐渐增大并向工作面上隅角近场围岩和煤柱逼近,冲击性失稳的动力灾害危险性增大。岩性不同,工作面围岩的主要承载力系亦不同,软岩工作面最主要承载力系是围岩应力壳;中硬岩工作面,上覆岩层荷载由围岩应力壳和基本顶承载岩层共同承担;硬岩工作面,围岩应力壳与基本顶承载岩层重合在一起。随岩性增强,工作面围岩破坏场、位移场的分布范围和强度均减小。因此,根据工作面围岩固有的力学属性采取相应的措施,通过改善采场围岩应力分布,对缓和矿压显现实现安全开采有积极作用。
采动裂隙分布及其演化特征的采厚效应
杨科,广
煤炭学报 , 2008,
Abstract: 基于长壁工作面非对称布置特点,以谢桥矿1151(3)综放工作面地质和开采条件为背景,采用实验室相似材料模拟、计算机数值模拟及理论分析综合方法,研究不同采厚采动裂隙分布及其演化的特征.研究表明,不同采厚覆岩垮落角变化不大,随工作面推进覆岩采动裂隙表现为“∩”型高帽状、前低后高驼峰状、前后基本持平驼峰状、前高后低的驼峰状4阶段演化特征,采动裂隙发育高度呈梯级跃升并逐渐趋于稳定,工作面围岩采动裂隙发育具有非对称性,工作面上部塑性区范围大于工作面中、下部;采动裂隙发育高度、工作面前方塑性区宽度、走向工作面后方围岩塑性区边界与采空区方向的夹角和倾向下山方向围岩塑性区边界与煤层夹角与一次采厚呈非线性正比,采动裂隙发育高度与一次采厚的比值和走向工作面前方围岩塑性区边界与推进方向的夹角与一次采厚成非线性反比,整体揭示了一次采厚变化对采动裂隙分布及其演化特征影响的采厚效应.
采场围岩应力壳力学特征的工作面长度效应
广,王磊
煤炭学报 , 2008,
Abstract: 应用计算机数值模拟并结合现场观测,对不同工作面长度的采场围岩力学特征进行系统的分析和研究,获得了采场围岩宏观应力壳力学特征的工作面长度效应.研究表明,工作面长度的变化对应力壳力学特征有显著影响.随工作面长度的加大,应力壳壳体应力在工作面前方煤壁边缘和巷道附近区域集中程度加大,壳体高度逐渐升高同时扁平率逐渐增大,工作面是三维应力壳的聚焦点;采场围岩的垂直位移变小,而水平位移增大.表明合理调整工作面长度可改善采场围岩宏观应力壳的动态平衡,对保护采场、减小矿山压力显现有积极作用.
综放工作面煤层及围岩破坏特征的采厚效应
广,王磊
煤炭学报 , 2010,
Abstract: 综合采用数值模拟、相似材料模拟和现场实测的方法,着重研究采厚变化对综放工作面煤层及围岩破坏特征影响规律。研究表明:工作面煤层及顶煤的破坏范围与采厚成非线性正比,即煤层和顶煤的破坏范围随着采厚的增大而增加;工作面前端煤层破坏最为发育,同一采厚顶煤中的破坏范围明显大于工作面内煤层的破坏范围;采空区煤柱侧巷道破坏区明显大于工作面实体煤侧巷道,且留设的窄小煤柱临近工作面全部进入破坏状态,因此综放工作面回采巷道稳定性应从控制变形角度重点加强采空区煤柱侧的巷道支护。
深部长壁开采采动应力壳演化模型构建与分析
杨科,广
煤炭学报 , 2010,
Abstract: 结合走向长壁开采特点及深部开采采动应力壳演化和采动裂隙发育特征,构建了采动应力壳演化的三维分析模型,引入移动坐标系统和椭球面方程,获得了非充分采动条件下首采工作面和护巷煤柱宽度影响下采动应力壳演化形态方程和采动裂隙发育范围。基于影响采动应力壳演化和采动裂隙发育特征的因素分析,获得了采动应力壳壳体演化形态方程和采动裂隙发育各参量间的关系。分析表明,采动应力壳演化最易在煤柱侧壳基、壳肩或壳顶发生失稳,其演化失稳模式主要有压缩失稳模式、拉伸失稳模式、剪切失稳模式和复合失稳模式,整体揭示了采动应力壳演化特征及其与采动裂隙发育的动态效应。
工作面支承压力采厚效应解析
广,王磊
煤炭学报 , 2008,
Abstract: 在建立的支承压力分布黏弹性损伤模型基础上,对工作面煤壁前方及侧向实体煤的支承压力分布进行了解析.研究结果表明,支承压力分布与一次开采煤层厚度相关,其峰值大小与一次采厚成反比,峰值距煤壁的距离与一次采厚成正比,即随一次采厚的增加,支承压力分布范围增大,而峰值强度降低;侧向支承压力分布与时间具有一定的相关性.
锚杆预紧力对煤矿巷道支护效果的响应特征研究
常聚才,广
采矿与安全工程学报 , 2012,
Abstract: 为从理论上揭示锚杆预紧力对巷道支护效果的作用机理,针对锚杆支护岩石巷道,建立了分析巷道围岩力学特征的理想弹塑性应变软化模型,获得施加预紧力锚杆支护后巷道围岩位移、应力分布的解析表达式,从理论上表明:提高锚杆预紧力对控制巷道围岩变形及改善巷道周边围岩的应力状态有积极的作用,有利于保持巷道围岩的稳定。并结合现场实际研究了锚杆预紧力对巷道支护效果的影响关系,研究成果对分析锚固作用机理及进行锚杆支护设计具有指导意义。
采场围岩应力壳对破坏场的影响规律及应用
王磊,广,王金安
煤炭学报 , 2015,
Abstract: 为获得高瓦斯工作面采动应力场对煤岩破坏导致渗透性变化的影响规律,进而指导瓦斯抽采的工程应用,采用计算机数值模拟对长壁工作面围岩应力壳分布及对破坏场的影响进行了研究和分析,获得了采场围岩应力壳对破坏场的影响规律。研究表明:长壁工作面围岩应力壳是煤层和围岩的破坏和裂隙发育的主控因素,破坏和裂隙一般发育在应力壳高应力集中带下方的卸压区内,在应力壳高应力集中带及其上方岩层破坏和裂隙并不发育;受应力壳壳基的影响,工作面煤壁前方、回风巷下帮及运输巷上帮煤体的破坏发育区域均分布在壳基内侧的低应力区内;高瓦斯低透气性煤层距工作面煤壁15m内破坏和裂隙发育,此区域渗透性强,应加强煤层顺层钻孔的抽采力度。高抽巷、地面钻井及穿层钻孔的布置均应考虑应力壳的形态和破坏场的发育,钻孔抽采位置宜选择在应力壳下低应力区内。
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