考虑煤体损伤的采场前方支承压力分析研究

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（完整版）岩石力学试题

（完整版）岩⽯⼒学试题中国矿业⼤学2010～2011学年第 2 学期《矿⼭岩体⼒学》试卷（A）卷⼀、名词解释（20分，每题2分）1、岩体：是由岩块和各种各样的结构⾯共同组成的综合体。

2、体⼒：分布在物体整个体积内部各个质点上的⼒，⼜称为质量⼒。

3、结构⾯：在岩体中存在着各种不同的地质界⾯，这种地质界⾯称为结构⾯。

4、岩⽯的孔隙度：是岩⽯中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩⽯总体积之⽐，常⽤百分数表⽰，故也称为孔隙率。

5、岩⽯的软化系数：是指⽔饱和岩⽯试件的单向抗压强度与⼲燥岩⽯试件单向抗压强度之⽐。

6、岩⽯强度：岩⽯在各种荷载作⽤下破坏时所能承受的最⼤应⼒。

7、破坏准则：⽤以表征岩⽯破坏条件的应⼒状态与岩⽯强度参数间的函数关系，是在极限状态下的“应⼒—应⼒”关系。

8、岩⽯的弹性：指卸载后岩⽯变形能完全恢复的性质。

9、岩⽯的流变性：指岩⽯在长期静载荷作⽤下应⼒应变随时间加长⽽变化的性质。

10、地应⼒：指存在于地层中的未受⼯程扰动的天然应⼒。

也称原岩应⼒、初始应⼒。

⼆、单项选择题（30分，每题2分）1、下列那个不是矿⼭岩体⼒学的特点（B ）A）⼯程⽀护多为临时结构物B）只关⼼岩⽯在弹性阶段的⼒学性质C）⼯作⾯不断移动D）煤岩经常受⽡斯⽓体作⽤与影响2、围压对岩⽯极限强度（峰值强度）有较⼤影响，随着围压的增加，岩⽯的三轴极限强度将（B ）A）减⼩B）增⼤C）不变D）不⼀定增⼤3、在岩⽯的室内单轴压缩试验中，对同⼀岩⽯试样所进⾏的试验中，如其余的条件均相同，则下列试样强度最⾼的是（ A ）A）圆柱形试件B）六⾓菱柱形试件C）四⾓菱柱形试件D）三⾓菱柱形试件4、岩⽯的破坏形式不取决于下列哪个（C ）A）岩⽯的性质与结构⾯性质B）岩⽯受⼒状态有关C）岩⽯强度A）线荷载不通过试件的直径B）试件含有裂隙C）破坏⾯必须通过试件的直径D）岩⽯试件为⽅形6、岩⽯的Griffith破坏准则是（B ）A）压破坏准则B）拉破坏准则C）剪破坏准则D）压剪破坏准则7、多个极限应⼒圆上的破坏点的轨迹称为莫尔强度线/莫尔包络线，实际中对于给定的岩⽯是否存在下图中的应⼒圆3（ C ）A）很定存在B）不⼀定C）不存在D）与所受外⼒有关8、下列哪类岩体结构⾯不是按地质成因分类（C ）A）原⽣结构⾯B）构造结构⾯C）张性结构⾯D）次⽣结构⾯9、岩体强度受（D ）控制A）岩块强度B）结构⾯强度C）岩块和结构⾯强度D）岩块和结构⾯强度及其组合⽅式10、岩体质量指标RQD分类是将钻探时长度在10cm（含10cm）以上的岩芯累计长度占钻孔总长的百分⽐，下列对该分类⽅法的评价哪个是错的（ C ）A）简单易⾏B）没有考虑节理⽅位的影响C）考虑了充填物的影响D）是⼀种快速、经济⽽实⽤的分类⽅法11、围岩作⽤于⽀护结构上的⼒称为（C ）A）⽀承压⼒B）围岩应⼒C）围岩压⼒D）采动应⼒12、通常把在外⼒作⽤下破坏前总应变⼤于（C ）的岩⽯称为塑性岩⽯。

推进方向支承压力分布规律数值模拟研究

分布如图２所示。
从图中可以得到采煤工作面前方支承压力比后方支承压力大，作面前后方支承压力带随着时间向前工
Ａ一原岩应力区；＿应力增高区；．应力降低区；应力稳定区Ｂ一ｃ
图１采煤工作面前后方应力分布
示。可将其分为应力降低区、应力增高区（支承压力
煤体粉砂岩２０３０２０７０
１０７０
８００ｌ０１ｏｌ０２０ｉ５３０
８００
ｌ３９．３６．４
１５．
２５３６４０３８
２５
１∞ ．
２７．Ｏ２６．０２８．０
一
作者简介：黄士辉（９６一）男，１７，山东滕州人，毕业于山东科技大
学资源与环境工程学院研究生。
２１年期００第１
互纠ｌ娃晨故
１１５
工作面过异常区嵌套超高１段技术研究日巷
高驰
（南矿业集团张集煤矿，徽淮南２２０）淮安３０１
（）由于裂隙带内形成了以煤壁及采空区垮落带３为前后支承点的拱式平衡结构，以，所采煤工作空间是处于减压带范围内。
３数值模拟
基本顶细粒砂岩
直接顶泥岩
９８．
６
．
４．９４
４０．１
２５
不稳定到
伪底泥岩老底八灰岩
Ｏ一．０２２５．５
２０．ｏ
Ｏｏ．３ｌｌ｜１２．Ｉ８．
０５．
３２模拟结果分析．

采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化

采煤工作面超前支承压力分析及超前支护优化樊卫阁，王庆路，王伟(兖州煤业股份有限公司杨村煤矿，山东济宁272118)摘要:为减少采煤工作面超前支护单体使用数量和减轻劳动强度，文章采用理论力学计算和巷道围岩收敛观测的方法,对工作面超前支承压力进行了研究。

得出结论，支承压力影响范围为20m,单体支柱使用数量减少了40棵。

关键词：支承压力；超前支护；工作面；单体支柱中图分类号:TD353文献标志码:A文章编号＜1009-0797(2021)02-0150-03Analysis of advance bearing pressure and optimization of advance support in coal mining faceFAN Weige,WANG Qinglu,WANG Wei(Yanzhou Coal Industry Co.,Ltd.Yangcun Coal Mine,Jining272118,China丿Abstract：In order to reduce the number of advanced support monomers used in coal mining face and reduce labor intensity,the paper uses theoretical mechanics calculation and tunnel surrounding rock convergence observation method to study the leading bearing pressure of working face.It is concluded that the influence range of supporting pressure is20m,and the number of single props is reduced by40trees. Keywords：Bearing pressure;Advanced support;working face;Single pillar0引言杨村煤矿323工作面轨道顺槽沿空侧煤柱4m,回采期间超前支承压力影响范围30m，巷道顶底板移近量500〜1200mm,两帮移近量500〜800mm,超前支护支设两排单体，支设距离30m。

煤矿采区巷道支护设计方案研究

煤矿采区巷道支护设计方案研究作者：赵树理来源：《理论与创新》2020年第11期【摘要】随着煤炭开采量的不断增加，煤矿开采深度不断加深，开采时遇到的地质情况也是越来越复杂，对煤矿开采安全尤其是巷道支护的要求更是越来越高。

目前，在煤巷支护工程中用到的最多的支护技术是锚杆支护。

【关键词】回风巷;悬吊理论;支护引言近年来煤矿开采水平向深度发展，出现的软岩工程问题越来越多。

软岩巷道变形量大，支护受力大，一般采用可缩性U型钢支架，但是其不但成本高、劳动强度大，而且有时还容易发生破坏。

自从围岩松动圈支护理论提出，在随后的巷道支护研究中确定主要研究对象为松动圈发展过程中的碎胀变形。

人们逐渐开始用锚喷支护代替U型钢支架来解决软岩支护问题，不仅支护效果好，而且经济技术效益显著。

1.巷道断面的最佳设计在我国随着矿井开采深度的增加，工作面回采机械化程度提高，要求回采巷道断面积加大，因而使矿压显现更加剧烈，回采巷道的支扩问题在煤矿生产中越来越突出。

在很多矿井中，由于巷道断面缩小，严重影响工作面运输、通风，常常形成“ 爬行巷道”，从而威胁井下的安全生产，使得工作面机械生产能力不能充分发挥。

而且回采巷道的多次返修还是造成煤炭企业亏损、采掘接替紧张的主要原因之一。

2.巷道的最佳掘进时间在上区段工作面推进过程中，顶板运动的發展过程分两个阶段，显著运动阶段和相对稳定阶段。

在显著运动阶段，上覆岩层支承力不断发展变化，造成采空区侧煤体支承压力的变化，煤体发生较大变形。

如果在显著运动阶段掘进巷道，则巷道容易产生变形破坏，不利于巷道维护。

当上区段采场老项触矸后，顶板运动处于相对稳定阶段，支承压力已经重新分布，煤体变形基本稳定。

此时掘进巷道，则巷道不易变形破坏，易于维护。

因此，上区段采场老顶触矸后顶板运动的相对稳定阶段为沿空掘巷的最佳时间。

3.巷道支护参数的选择支护是巷道施工的一个重要环节，正确而又及时的支护，巷道掘进工作才能正常的进行。

支护的工作量一般占巷道总成本的1/3～ 1/2，劳动强度大。

矿井采场矿压力显现规律研究

体分担。于是，在两侧煤体中产生了应力集中现象，这种集中应力称为支承压
力。一般支承压力为原始应力的１．２５－２．５倍，甚至３ — ４倍。回采工作从开切眼开始后，随着工作面的推进，在工作面前方的煤体中同
和大面积的垮落，称为老顶初次垮落。老顶初次垮落时给工作面造成的压力增
（６）工作面顶板沿煤壁切落（或称大面积冒顶）。这是指采面由于顶板来压而导致顶板沿工作面切落。其他还有煤壁片帮、支柱插入底板、底板鼓起等一系列矿山压力现象。２、采煤工作面四周支承压力的显现规律
采煤工作面四周支承压力是指采煤工作面前后方、两侧煤柱或采空区大于原岩应力的矿山压力。该支承压力的显现规律与采空区处理方法有关，这里介绍采用全部垮落法管理顶板的情况。（１）采煤工作面前后方的支承压力分布
破碎情况。它常常是用来衡量顶板管理好坏的质量标准。
（５）局部冒顶。这是指采煤工作面顶板形成局部塌落。
样支撑在两侧煤体上的距离 “ 不断增加，老顶开始变形。当达到极限跨度时，其自重及上覆岩层的重量超过它本身的强度极限，老顶（双支撑梁段）将发生断裂
（１）顶板下沉。一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶、底板下对移近量。随着工作面推进，顶、底板处于不断移近的状态。由于在缓斜及倾斜工作面底板鼓起量比较小，因而常常可以忽略不计，为此顶底板移近量简称为顶板下沉量。实际测定时常常是在工作面煤壁刚悬露的顶板处设置测杆，随着工作面的推进，测得由煤壁到采空区放顶线处的顶、底板移近量。（２）顶板下沉速度。是指单位时间内的顶、底板移近量，以ｍｍ／ｈ计算，它表

采场支承压力分布规律研究

工程技术1 支承压力与矿压显现煤层采出后,在围岩压力重新分布的范围内,作用在煤层、岩层和矸石上的垂直压力称为“支承压力”。

在支承压力作用下发生的煤层压缩与破坏、相应部位的顶底板相对移动以及综采支架受力变形等现象统称为支承压力的显现。

支承压力的存在是绝对的,支承压力的显现是支承压力作用的结果。

但在在生产现场经常会出现支承压力大小和支承压力显现强度不一致、甚至截然相反的情况,造成这一情况的原因主要有以下两个方面。

(1)煤层不同部位的支承压力往往有很大的差别,这是由于相应部位岩层的破坏情况和边界条件不同所致。

(2)由于作为荷载的上覆各岩梁所处位置和强度的差别,再加上在采场推进过程中出露情况和边界条件的改变有先有后,其运动状态及向两支承端传递力的变化一般都是非同步的。

综上所述,可以看出,在既定的开采强度条件下,煤层上支承压力分布和在工作面巷道中的显现以及两者间的关系等是由上覆岩层的状态和煤体本身各处的支承能力所决定的。

因此,了解煤层受力分布状态及其破坏状态的发展过程,搞清上覆岩层运动规律,就有可能对支承压力的分布和显现规律作出正确的判断。

2 采场推进过程中支承压力的发展规律通过对工作面超前支护范围内的单体支柱压力进行监测和分析,结合矿山压力与岩层控制的理论研究成果,可以发现,从采场推进开始至老顶各岩梁一次来压结束期间的支承压力分布及其显现的变化可以划分为以下三个阶段:(1)第一阶段:从采场推进开始至煤壁支承能力改变之前,即煤壁附近煤体进入塑性状态。

在此阶段,随着采场的推进,通过处于相对稳定状态的老顶岩梁传递至煤层上的压力将逐渐增加,但是,由于各点的压力没有达到煤体的破坏极限,因此,包括煤壁在内的整个煤层都处于弹性压缩状态,支承压力的分布曲线是一条高峰在煤壁处的单调下降曲线。

(2)第二阶段:从煤壁支承能力开始改变起,到老顶岩梁端部断裂止。

进入此阶段,靠近煤壁附近的应力值达到了煤层的强度极限,随着煤体的破坏,其支承能力开始降低,这一趋势随着采场的推进和岩梁悬跨度的增加将会逐渐向煤壁前方扩展。

支承压力发展规律其在实际生产中应用论文

关于支承压力发展规律及其在实际生产中的应用【摘要】关于支承压力的发展规律。

根据实践的成果，可以把从采场推进开始至老顶第一次来压完成时的支承压力显现，划分为三个阶段。

【关键词】支承压力；规律；显现第一阶段：从采场推进开始至煤壁支承能力改变之前，在本发展阶段，随采场推进，通过相对稳定状态的老顶传递至煤层上的压力将逐渐增加，但是，由于各点的应力没有达到破坏的极限，因此包括煤壁在内，整个煤层都处于弹性压缩状态，根据弹性基础梁的理论，不难得出其支撑在压力分布，将是一个高峰在煤壁处的单调下降曲线。

第二阶段：煤壁支承能力改变起，到老顶岩梁裂断前为止。

进入本阶段后，靠近煤壁附近的支承压力超过了煤层强度的极限，支承能力开始降低。

这一趋势随采场推进将逐步向煤壁前方扩展。

与此同时，岩梁沉降幅度也逐渐增大．由岩梁中部开始的离层现象也将向两端发展。

一旦老顶岩梁的作用力超过下部煤层的支承能力，离层就要深入煤壁向前伸展。

显然本阶段对于支承能力已经下降。

特别是离层已出现的部分，老顶岩梁作为传递上部整体岩重的作用将逐渐下降，而作为形成支承压力的“载荷作用，将逐渐上升。

第三阶段：从老顶岩梁端部裂断开始至岩梁中部接触矸石为止。

本发展阶段支承压力分布及其显现的基本特点是：支承压力分布及显现随老顶岩梁”显著运动”的发展的明显的变化。

其主要特征是：（1）岩梁裂断时刻，在裂断附近将伴有压力的高度集中。

（2）岩梁裂断完成后，以裂断线为界应力将明显的分为两个部分：即在裂断线与煤壁之间，由已断裂岩梁自重所决定的“内应力场”；以及裂断线以外，由上覆岩层整体重量所决定的“外应力场”。

（3）两应力场形成后，随工作面的继续推进各自的应力高峰以裂断线为界分别向相反的方面发展。

支承压力规律在生产中的应用:（1）行采场来压预测预报。

采场来压是老顶岩梁断裂后显著运动的结果。

煤层上支承压力显现变化的规律是采场来压预报的根据，城子河矿在东三采区43#层二面的回采工作面，采高1.4—1.6m，煤层倾角3度一5度．直接顶为1m左右的砂岩，上为3--5m的白砂岩，该面采用单体液压支柱支护顶板，为保证安全生产，进行来压预测，在周期来压前，工作面支柱每隔3个柱号增设一戗柱，切顶效果较好，目前该煤层已回采两个工作面都很成功的控制了初次来压和周期压力。

大采高综放工作面前方支承应力数值模拟研究

取８．ｍ，煤层底板取１煤层之上顶板取６４在５０ｍ，０
１。模拟模型几何尺寸为２０ＴＸ１０４５ＴＴＩ４１０ｍＸ８．１。ＩＩ
上的大采高综放研究较少。从毛德兵Ｉ出大采高２ｌ提
综放的概念来，型的研究有：天合翻针对酸刺典康等沟煤矿６１煤层底层大采高综放全厚开采２ — 号０ｍ特厚煤层做了物理模拟研究，究表明大采高综放研全厚一次开采５ｍ～２ｍ的特厚煤层是成功的。本０
（）模型几何尺寸：１轴方向为模型工作面长
收稿日期：０１— ７２２００～３
图２图７是工作面推进１２１３４一０ｍ，０Ｉ，０ｍ，０Ｔｒ，０ｆ，０Ｔ时采场周围的纵向应力分布云图。ｆ５ｆ６ＩｌｌＩ由图２可以看出，工作面推进１Ｉ，０１时工作面Ｔ
位稳定的全区可采煤层。ຫໍສະໝຸດ 由勘探区中部向南北两侧
厚度在逐渐变薄，别是南侧变薄较为明显。含夹特矸０６层，般为０３层，矸厚度为００１～．￣一～夹．０Ｔ０９Ｉ０ｍ，般为００～．Ｉ其顶板岩性为砂质泥岩一．８ｍ０４１，３Ｔ
图６
工作面推进５０ｍ工作
Ⅱ
Ⅲ
．．
．．
山西煤炭ＨＸ。山西煤炭ＳＡＮＩＣＯＡＬ
第３卷０。
第９期
文章编号：６２５５（０００ —０２０１７ — ００２１）９０４ — ３

放顶煤采场力学分区及支承压力分析

技术应用JISHU YINGYONG《华北国土资源》年第期6放顶煤采场力学分区及支承压力分析（山西长治市煤炭安全信息调度中心，山西长治046000）摘要：研究分析了综采放顶煤采煤工作面顶板、顶煤在支承压力的作用下活动和运移规律，总结出综放采煤工作面支架—围岩关系和采面围岩的空间分区特点，对综采放顶煤控制顶板、改善顶煤的冒放性有一定的参考作用。

关键词：综采放顶煤;支承压力规律;采场力学分区特点中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：1672-7487（2010）04-0064-03李利刚1放顶煤采场顶板活动规律随着放顶煤技术的应用，放顶煤工作面矿山压力的理论与实践的研究也取得了长足进展。

通过大量实测资料分析，综采放顶煤开采工作面矿压特点，总结如下。

1）从工作面支护阻力的实测结果看，支架的初撑力或工作阻力普遍升不高，支架工作特性普遍表现为初撑特性、阻力缓慢上升特性或为降阻特性，即放顶煤开采过程中工作面支架多表现为“给定载荷”的工作特性。

2）综放工作面支护阻力实测分析表现为工作面支架前柱的支护阻力普遍比后柱高，尤其是松软综放工作面更是如此。

其原因之一是支架上方及前方的煤体在支承压力的作用下提前破碎、让压，使工作面上覆岩层断裂的层位向上发展，上覆岩体对煤体的合力作用点向煤壁前方转移，工作面前方煤体内的支承压力集中区离工作面距离较远；其原因之二是顶煤上方的下位岩体对支架上方顶煤的合力作用点由支架的支撑力中心前移。

3）实测资料表明，放顶煤开采工作面的顶板来压强度低于其他开采方法的来压强度，有些放顶煤工作面甚至未见初次来压和周期来压。

这是由于顶煤裂隙逐渐发育，支承压力向煤体深部转移，来压时的峰值位置远离工作面，同时应力集中系数变小，使得工作面支架在来压时的工作阻力比分层开采有所缓和。

2顶煤运移特点根据对顶煤运移的综合分析，可以概括出如下特点。

1）煤体的坚固性系数不同，顶煤始动点位置不同。

煤的坚固性系数越低，煤层越软，顶煤开始移动的越早，顶煤始动点超前工作面的距离越远；煤的坚固性系数越大，煤层越硬，顶煤开始移动的越晚，顶煤始动点超前工作面的距离越近。

标准版《矿山压力与压力控制》课后习题答案

矿山压力与压力控制习题第0章绪论1、顶板事故频繁发生的基本原因是什么?答：顶板事故频繁发生的基本原因是：（1）没有很好地研究和掌握各个具体煤层需要控制的岩层范围及其运动的规律（包括运动发生的时间和条件等），顶板控制设计缺少基础；2）没有深入地研究和掌握各种类型支架的特性，特别是在生产现场所能达到的实际支撑能力。

没有解决好针对具体煤层条件选好和用好支护手段方面的问题；3）没有更好地揭示支架与顶板运动间的关系，达到正确合理的选择控制方案。

2、矿山压力与岩层控制研究的主要任务是什么?答、矿山压力与岩层控制研究的主要任务为：（1）研究随采场推进在其周围煤层及岩层中重新分布的应力（包括应力大小及方向等）及其发展变化的规律。

该应力的存在和变化是煤及岩层变形、破坏和位移的根源，也是采场及周围巷道支架上压力显现的条件。

搞清分布在煤层及各个岩层上的应力状况，揭示它们随采场推进及岩层运动而变化的规律，是采场矿山压力研究的重点。

（2）研究采场支架上显现的压力及其控制方法。

包括压力的来源、压力大小及与上覆岩层运动间的关系、正确的控制设计方法等。

（3）研究在采场周围不同部位开掘和维护的巷道的矿山压力显现及其控制办法。

包括不同时间开掘的巷道压力的来源、巷道支架上显现的压力大小及其影响因素、以及支架与围岩运动间的关系等。

（4）控制采动岩层活动的主要因素分析。

从十分复杂的采动岩层活动中建立采动岩层的结构力学模型，从而展开对采场顶板矿压、采场突水、岩层移动及地表沉陷规律等进行系统描述。

（5）深部开采时采场支承压力分布、岩层结构及运动特点、围岩大变形的控制机制等。

3、矿山压力与岩层控制研究历史上主要存在几种假说？并叙述各假说的内容及优缺点？答：（1）掩护“拱”假说掩护拱假说的基本观点是：①采动形成的工作空间是在一种“拱”的结构掩护之下；② “拱”结构承担上覆岩层的重量，通过拱脚传递到煤层及岩体上的压力及由此在煤及岩体中形成的应力，是煤及岩层破坏的原因，也是“拱”结构本身向外扩展的条件；③采场空间的支护仅承受拱内已破坏岩层的岩重，支架是在由“拱”的结构尺寸所圈定的破碎岩石荷重下工作—即在一定的载荷条件下工作，支架上显现的压力大小与支架本身的力学特性无关。

采矿工程师：采矿工程师考考试题模拟考试练习_0.doc

采矿工程师：采矿工程师考考试题模拟考试练习考试时间：120分钟考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。

1、填空题采空区的处理方法可归纳为（）；（）；（）；（）四个字。

本题答案：崩、充、撑、封本题解析：崩、充、撑、封 2、单项选择题采用房主采矿法开采缓倾斜薄矿体时，使用电耙设备将崩落矿石由采场耙至放矿溜井，采用运搬方式为（）A.机械运搬； B.无轨设备运搬； C.重力运搬； D.爆力运搬本题答案：A 本题解析：暂无解析 3、填空题放煤步距与（）；（）；（）及（）有关。

本题答案：顶煤厚度、破碎质量、松散程度、放煤口位置本题解析：顶煤厚度、破碎质量、松散程度、放煤口位置 4、填空题竖井井底车场形式按矿车运行系统分类：（）；（）；（）。

本题答案：尽头式井底车场、折返式井底车场、环形井底车场本题解析：尽头式井底车场、折返式井底车场、环形井底车场 5、名词解释姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------采（盘）区准备方式本题答案：是指采区（盘区）准备巷道的布置方式。

本题解析：是指采区（盘区）准备巷道的布置方式。

6、单项选择题下面采矿方法中属于一步骤回采的采矿方法是（）A.浅孔留矿法；B.分段凿岩阶段矿房法；C.上向分层充填采矿法；D.下向分层充填采矿法本题答案：D本题解析：暂无解析7、填空题平面线路联接点包括（），（）。

本题答案：曲线与曲线；曲线与道岔的联接本题解析：曲线与曲线；曲线与道岔的联接8、问答题无底柱分段崩落法在覆岩下进行放矿，根据矿体赋存条件和岩石性质的不同，试简述崩落矿石上覆岩石层的几种形成方法。

综放采场顶煤破坏影响因素的数值试验研究

檭檭檭檭殐
综放采场顶煤破坏影响因素的数值试验研究
刘宁，杨永康，康天合
3D
（太原理工大学采矿工艺研究所，太原 030024 ）摘要：针对公乌素地区 16 号煤层实际情况，运用正交试验方法和 FLAC 软件对顶煤破坏影响规律进行研究，得到对工作面控顶区内顶煤破坏影响因素的主次排序：埋深＞煤单轴抗压强度＞工作面长度＞支架支撑力＞煤厚。 3D 关键词：顶煤破坏；综放开采； FLAC － 8725 （ 2013 ） 01 － 0065 － 03
收稿日期： 2012 － 03 － 07 ；修订日期： 2012 － 11 － 12 51174141 ）基金项目：山西省科技攻关（工业）项目（ 2011032101504 ）；国家自然科学基金资助项目（ 50974093 ，作者简介：刘宁（ 1983 －），男，山西大同人，在读硕士，从事采矿工程及软岩控制工程研究工作。
LIU Ning ，YANG Yong － kang ，KANG Tian － he
引言
煤过程中才开始出现松动，致使其冒落在采空区难以回收。煤层抗压强度愈大，则煤层的粘结系数或内摩擦角愈大，使煤体达到破坏所需的应力也相应地增大，影响顶煤在矿山压力作用下的破碎程度。工作面长度越长，采场矿山压力越大，使顶煤进入支架上方越易破碎，有利于顶煤的放出，但工作面越长也增加了事故的发生率，给生产管理带来困难。支架对顶煤的作用实质是使其产生变形失稳，使顶煤支架支撑力小，使端面上方顶煤的的破坏得到发展，变形增大，造成端面顶煤的破碎；支架支撑力大，支架后部顶煤的刚度相对较小，变形增大，支架后部顶［2 ］煤的破碎作用增强。

深井开采的工作面超前支承压力研究

８）１＂
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超前支承压力分区特征即支承压道支护技术。力剧烈影响区、支承压力影响区和采动影响区，根据支承压力影响程度不同，提Байду номын сангаас分级分区域超前加强支护措施，于采动影响对区采用一般支护，对于超前支承
一
４０一
分布规律，进而提供支护措施的指导。关键词：深部采场；数值模拟；超前支承压力；支护
１概述固支边界条件。模型的网格划分如图１所示。压力影响区采用加强支护，于显著影响区采对随着矿井开采逐渐向深部发展，在浅部呈３模拟结果分析。．２用超加强支护。表２单体压力统计表现中硬岩变形破坏特征的工程岩体，进入深部工作面刚开始回采时，工作面超前支承压后转化为高应力软岩，矿压显现强烈，巷道位移力的最大应力集中系数变化最大，随着工作面最大／ａＷ最小／ＣａｌＰ平均／ＰＭａ显著增大，支架损坏严重，巷道返修量剧增，巷的推进，超前支承压力的最大应力集中系数变２４５１３５墼～Ｒ嚣盛氍２３４ｌ３５道维护变得异常困难，深井开采问题是采矿界化趋于稳定。工作面超前支承压力随工作面的帅 ∞ ；３∞ ｝ｌ辨０２２５１３９面临的一个重要课题。推进向前移动，并且工作面超前支承压力随工２４ｌ２２１．６现以淮南矿区某矿复杂条件地质条件下作面推进的距离不同，分布也有所不同，如图２所示。５为适应超前支承压力大及超前压力分．１的综采工作面工程背景，运用ＦＡ数值模拟ＬＣ布范围广的特点，软件建立岩层数值分析模型，分析深部采场其根据数值模拟和理超前支承压力的变化特征，通过现场实测获得深井开采工作面超前支承压力分布显现规律，论分析，确定超前进而有效控制巷道稳定，实现首采工作面及类支护距离和强度，似条件工作面的安全高效生产。在采动影响区，２６～７ｍ采用加单体点６２工作面概况葛工作面的葛 ∽ 距柱加强支护，采用１６（）面西高东低，２２１工作平均倾角为３，。煤层平均厚度为２ｍ一次采全高，用倾斜．，６采工作面推进Ｉ后ｌ工作两推进４１后（１１１单排点柱加强支盘一Ｒ嚣骶嚣蹬长壁仰斜开采法。工作面长２２５ｍ，地面标高＋护，支柱用Ｄ３／Ｚ５ ∞ 柏 ∞ 帅 ∞ ∞ ０２ｍ，５煤层底板标高一４～９ｍ直接顶为泥岩、誊８０８５。ｌｏ单体液压支０型垂０６曲５ｏ口 ∞ 柱在原 “ ” ｕ型棚棚１－煤、３煤线、１砂质泥岩组成的复合顶板，平均譬如嚣柏梁中间打点柱，一厚度为６４老顶为细中砂岩及少量的砂泥岩．ｍ；蠹嚣互层，平均厚度为ｌ．直接底为泥岩、１ｍ；６砂质磊棚一柱。泥岩、１１及少量粉细砂岩组成的复合底１— 煤５２在支承压．板，平均厚度为５ｍ工作面运输顺槽：圆拱．。２半力显著影响区（ — ０工作砸推进１０后０ｍ工作面推进１０ｍ后５断面，用架ｕ型钢棚，采棚距６００ｍｍ， × ＝宽高５ｍ）２采用一排两柱５ｍ４断面２．ｍ。．ｘｍ，２１６工作面轨道顺槽：０采用加强支护，中２～其Ｏ图２工作面超前支承压力分布架ｕ型钢棚，棚距５０ｍ，高＝．ｘｍ，０ｒ宽× ４８４断ａｍ５ｍ进行套棚管２根据图２可知，超前支承压力的峰值在工面１．ｍ。轨道顺槽采用混凝土膏体充填、８６９沿作面前方８９区域，～ｍ显著影响范围在２～２理，２５ｍ首先在原“ ” ｕ型棚档内进行套棚，梁用直径空留巷，其余采空区顶板自垮落法管理。然范围内，采动影响范围在６～６。并且在工作１０ｍ，２０ｍｍ的圆木，用Ｄ５１０型２７ｍ８ｍ长８０柱Ｗ３／０３数值模型的建立及分析面推进１０５ｍ时，超前支承压力分布范围和应单体支柱，梁两柱，一柱距梁端４０ｍ０ｍ。３１建立数值模型。．力集中系数都是最大的。在工作面前方０４～ｍ５在支承压力剧烈影响区Ｏ２ｍ进行抹．３～０范围内，煤壁处于塑性破坏的状态，应力处于降帽管理，采用Ｄ３／０外注式单体液压支柱配Ｚ５１０低状态，虽然工作面的超前支承压力达到最大合ＨＪ一００金属限位梁四梁四柱走向架设，ＤＡ１０值，但是工作面的顶板压力并不是很大。因此，中定位。参考文献在工作面回采过程中要特别注意这一特点。４工程实际【］鸣高，１钱石平五．山压力与岩层控制［．矿Ｍ］徐１６（）２２１工作面运输巷内支护的单体上装州：中国矿业大学出版社，０３２０．有４块单体压力自记仪，监测超前支护单体压【］２杜计平，苏景春．深井开采的矿压显现及煤矿力。各单体压力表的统计结果见表２。控制ｆ．州：Ｍ１徐中国矿业大学出版社，０４２０．１６１２２（）工作面超前支承压力分布规律【翼贞文，３】王怀新等．深井巷道围岩变形破坏规为：超前支承压力的峰值在工作面前方８９律及其控制ｆ．～ｍＪ煤炭工程，０４２：２３．］２０（）３ — ４图１型的网格划分模区域，显著影响范围在２～２２５ｍ范围内，采动影【】才生．井高应力下的资源开采与地下工４赵深模型高取７．走向长度取４０倾斜响范围在６～６７ｍ，８０ｍ，２７ｍ。最大应力集中系数从１９程— — 香山会议第１５次综述地球科学进展．～５７长度取３０工作面上覆岩层平均容重取２４３５应力集中系数较大。０ｍ，．ｘ．，［．０１Ｍ】０．２１４Ｎｍ，型上部采用应力边界，０／３Ｋ模其他的采用５结论作者简介：史静（９０，，徽淮南人，１８～）女安袁１岩石力学参数为有效控制巷道稳定，于安徽理工大学在读研究生，究方向：基研矿压与巷

矿山压力与岩层控制复习题(华科题库)

一、名词解释1、支承压力: 在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变以后的切向应力增加部分称为支承压力。

2、矿山压力显现: 由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象。

3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法。

4、回踩工作面（采场）：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间。

4、伪顶: 位于直接顶和煤层之间，厚度小于0.3~0.5m的极易垮落的软弱岩层，一般随采随冒。

5、直接顶: 直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层6、矿山压力: 由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。

7、老顶: 位于直接顶（煤层）之上对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层。

8、底板：位于煤层下方的岩层。

9、顶板：赋存在煤层之上的岩层。

10、端面破碎度：指支架前梁端部到煤壁间顶板破碎的程度。

11、底板比压：将支架底座对单位面积底板上所造成的压力称为底板载荷集度，即底板比压。

12、支护工作阻力：支柱受顶板压力作用而反映出来的力。

13、始动阻力：在顶板压力作用下，活柱开始下缩的瞬间支柱上所反映出来的力。

14、关键层：对采场上覆层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层15、老顶的初次来压：随着工作面的推进,老顶岩梁的长度和悬露面积逐渐增大,当其自重和上覆岩层作用力超过本身强度时,就会发生断裂而垮落.此时的垮落来势较猛,垮落面积较大,回采工作面压力显著增加,这种情况通常称为老顶的初次来压.16、关键层理论：为老顶来压预报提供理论依据提出岩层断裂前后的弹性基础梁力学模型及各种不同支撑条件下的力学模型。

17、支架的初撑力：利用升柱工具和锁紧装置使支柱对顶板产生一个主动力，这个最初形成的主动力称为支柱的初撑力。

///支架的初撑力指的是支架刚支设时，对工作面顶板所提供的支撑力18、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。

近距离煤层开采层间岩层损伤影响分析

近距离煤层开采层间岩层损伤影响分析发布时间：2022-09-05T06:09:29.699Z 来源：《科技新时代》2022年3期2月作者：金珠鹏1 刘学文2 李伟1 兰永伟1 单麒源1 [导读] 在上煤层回采过程中，由于支承压力的影响，过高的采动应力必然会对上煤层底板（即下煤层顶板）一定范金珠鹏1 刘学文2 李伟1 兰永伟1 单麒源11.黑龙江科技大学黑龙江哈尔滨 1500222.山西晋神能源集团山西忻州 034000摘要：在上煤层回采过程中，由于支承压力的影响，过高的采动应力必然会对上煤层底板（即下煤层顶板）一定范围内岩层造成损伤。

层间岩层的损伤会对下煤层回采过程中的工作面顶板稳定性和回采巷道的变形破坏产生重要影响，对于近距离煤层开采而言，上煤层支承压力对上煤层底板的损伤影响研究是十分必要的。

关键词：近距离煤层；支承压力；岩层损伤上煤层工作面推进的过程中，由于区段煤柱和工作面前方实体煤的存在，在采场四周形成支承压力区，如图1所示。

其中，A-A表示沿上煤层工作面推进方向的支承压力分布，B-B表示工作面煤壁附近沿工作面方向的支承压力分布，C-C表示上煤层覆岩结构稳定后采场支承压力分布。

无论是沿工作面方向还是沿工作面推进方向的支承压力分布都是非常复杂的，在这种复杂的支承压力作用下上煤层底板岩层要经历多次的加卸载，对煤层底板造成了严重的损伤，给下煤层开采顶板控制和巷道稳定性控制增加了很大的困难。

然而值得注意的是，无论是沿工作面方向还是沿工作面推进方向，在同一方向上底板岩体各点所经历的支承压力峰值是不同的，随着支承压力峰值的不同，对底板的损伤程度也会有差异。

以上煤层工作面超前支承压力为例，如图1.3所示，假设在 IJ 处时上煤层工作面发生初次来压或周期来压，取工作面前方煤层上部A点、B点、C点和 D点，则其所受到的超前支承压力峰值对应支承压力曲线上的 A’点、B’点、C’点和 D’点，四点所在的曲线分别为A点B点C点和D 点所对应的支撑压力曲线。

缓倾斜煤层开采侧向支承压力分布特征模拟研究

收稿日期：０１０ — １２１－８２
涂上机油，并将其安装固定在模型架两侧； ②根据
上述表格计算出的分层材料用量，分别称量所需
作者简介：司贤让（９０）男，１８一，河南永城人，大学本科，助理工程师，从事煤矿现场安全管理和技术管理工作。
一
易随采随落。直接底为一薄层泥岩，水易膨胀。遇１相似参数的确定．２模型架的尺寸为２ｍＸ．８ＩＸ１（Ｘ１Ｉ．ｍ长０Ｙ７宽Ｘ高）根据相似原理，据选定模型架尺寸及其，依他条件综合考虑，定主要相似系数：何相似系确几数＝．１００，时间相似系数００１．，容重相似系数７
平均１。；层东西走向起伏较大，２煤由东向西逐渐
度。各岩层岩石力学性质和相似材料的配比如表１
所示。
１的制作按以下步骤进行： ①在模板内表面
上坡。煤层顶底板情况：接顶为砂质泥岩，煤层直距顶板０８．ｍ左右有１０１Ｔ～．１的煤线，该层层．１０５ＴＩＩ
根据现场煤层顶底板岩层综合柱状图。利用Ｒ－１０（石材料试验机１ＭＴ５Ｂ岩测试系统，得各岩测层的岩石力学性质。选取细河沙、膏和碳酸钙配石制不同比例的相似材料。每组３块（０ｍＸ１１０ｃｃｍＸ１ｍ）自然干燥７，０ｃ，进行抗压强度实验，３个试ｄ取件抗压强度的平均值作为该材料配比号的抗压强

矿山压力及其控制第九章

(1)支承压力分布我国关于综放面的支承压力分布规律进行了
许多观测和研究.所得到的基本规律是与单一煤层开采相比,在顶板以及煤层条件力学性质相同情况下,综放开采的支承压力分布范围大,峰值点前移. 支承压力集中系数没有显著变化.
矿山压力及其控制第九章
.①煤层愈软,支承压力分布范围愈大,峰值点距煤壁愈远.
矿山压力及其控制第九章
硬煤层顶煤破坏状况
开采中硬煤层是顶煤的破坏状况如图9-6所示。由图可知，顶煤的裂隙始于煤壁前方支承压力峰值区内，在支承压力作用下，顶煤发生剪切和拉伸破坏，出现裂隙或扩展煤体内的原有裂隙。随着工作面推进、顶板的回转下沉，顶煤裂隙进一步发展，这些被裂隙和层理等弱面切割成块体的顶煤由于受到约束和积压作用，整体处于塑性状态，可视为“似连续体”。随着工作面继续推进，当顶煤进入到支架上方后，将逐渐冒落，并堆积在支架掩护梁上形成散体。
矿山压力及其控制第九章
（2）采动应力场与约束条件
工作面前方的支承压力（切向应力σt）分为减压区（A）、增压区（B）、稳压区（C）。若按岩体性质分，可将其分为弹性区（E）和塑性区（D）（也称极限平衡区）。同时径向应力（垂直工作面方向的应力σr）自煤壁向远方逐渐升高。
矿山压力及其控制第九章
在稳压区，使顶煤处于三向等压应力状态，此时煤体不易破坏。随着距煤壁距离减小，顶煤所受的应力差（σtσr）增大，即顶煤中的剪应力增大，当顶煤处于支承压力峰值区时，顶煤所受的主应力差达到最大值，由此时的两个主应力所绘制的莫尔园与莫尔—库仑强度曲线相切，顶煤形成剪切破坏，见图9-3。
• (6) 下分层综放时的矿压显现规律.有些情况为了排放瓦斯的需要,或是由于煤层厚度过大,不利于提高煤炭采出率等,采取了先用综采方法预采顶分层,然后剩余的下部煤层采取综放开采技术.下分层综放开采时的矿压显现仍然具有一般开采的矿压规律,但矿山压力显现程度有所减弱.

大采高采场超前支承压力分布规律及应力峰值位置研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＭＣ２０ｓｔｒｅｓｓｓｅｎｓｏｒｓｗｅｒｅｉｎｓｔａｌｌｅｄａｔｃｏａｌｂｏｄｙｓｉｄｅｉｎｍｉｎｉｎｇｒｏａｄｗａｙｏｆ３０４５ｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｉｎＷａｎｇｚｈｕａｎｇＣｏｌｌｉｅｒｙａｎｄ
ａｄｖａｎｃｅｄａｂｕｔｍｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ．ＮｕｍｅｉｃｒａｌｍｏｄｅｌｗａｓｓｅｔｕｐｂｙＦＬＡＣ３Ｄｔｏｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｄａｂｕｔｍｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎ
ＸＩＥＦｕ．ｘｉｎｇ．ＺＨＡＮＧＺｈａｏ．ｑｉａｎ．ＣＵＩＫａｉ
（ＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｈｏｏｌ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）
第１８卷第１期（总第１１０期）
２０１３年２月
煤
矿开采
Ｖｏ１．１８Ｎｏ．１（ＳｅｒｉｅｓＮｏ．１１０）
Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１３
ＣｏａｌｍｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

承压水上采煤底板破坏特征及深度分析

承压水上采煤底板破坏特征及深度分析摘要：文章通过结合弹塑性理论和岩体力学对近距离高承压水上采煤下伏煤岩层破坏的深度和影响因素进行分析，并结合膏体充填开采等价采高理论和等效巷道的时空性，分别对试验膏体充填工作面底板应力分布特征、破坏深度进理论分析和计算。

根据试验工作面现场实际，采空区充填之前顶底板移近量在200~300mm之间，充填体压缩率小于1%，要求现场充填后欠接顶量为0。

相关数据代入公式计算得：试验充填工作面的等价采高在390 ~ 490 mm之间。

经等价采高理论计算可知，初步判定试验工作面下伏煤岩层破坏的深度在2.5 ~ 3.0 m 之间。

关键词：承压水；煤层开采；底板破坏；充填开采中图分类号：TD823文献标识码：A0引言随着煤矿采深的增加，冲击矿压、地热、煤与瓦斯突出、底板突水等矿井灾害也大量增加，这对于煤矿的安全高效开采构成了严重的威胁。

煤层下伏煤岩含水层突水的主要原因是石炭系下部煤层距离奥陶系灰岩较近，煤层开采后受采动影响对下伏煤岩隔水层造成了破坏进而引发底板突水。

在我国多数煤矿都受煤层下伏承压水的威胁，矿区范围内陷落柱和断裂构造大量发育，加上奥陶系灰岩水压高、富水性强、隔水层薄、水源补给区域较大，导致近年来华北地区煤矿多发重特大突水事故。

据统计华北地区主要煤矿生产矿区的煤炭储量，其受水威胁部分占总储量比例超过80%。

所以，对于承压水上采煤下伏煤岩层的破坏深度和破坏规律的研究显得十分必要。

国内研究者对于充填开采法防治承压水上采煤下伏煤岩层的破坏进行了大量理论研究和实践应用，但对于近距离高承压水、复杂开采地质条件下安全采煤的研究仍需进一步开展，因此正确评价和分析膏体充填开采下工作面下伏煤岩层的变形破坏和应力场分布规律，采取有效的措施，确保矿井安全生产成为膏体充填带压开采的关键。

采用膏体充填技术进行承压水上采煤，不仅关系关系到煤炭资源的充分开采，也关系到煤矿企业的生产安全和经济效益。

在我国市场经济条件下，受水威胁的煤矿企业能否实现安全高效生产及可持续发展，对于膏体充填开采下工作面下伏煤岩层破坏深度及破坏规律的研究显得十分必要和迫切。