浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构特性及演化机制分析

通过分析浅埋近水平煤层开采覆岩结构及破坏的特点,在压力拱和关键层理论的基础上建立了浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构模型;认为该压力拱结构在工作面长度和推进方向上具有左右对称特征,压力拱发育至关键层后若关键层破断则基于破断位置重新起拱,若不破断则拱顶位于关键层附近,该压力拱结构模型能较好描述浅埋近水平煤层开采覆岩破坏形态。基于上述模型,分析了压力拱结构层和覆岩破坏区演化的突发性和阶段性特点,推导出了结构层压力拱轴线方程和覆岩破坏范围计算判据,分析了压力拱的极限变形量,给出关键层破断对压力拱发育影响的分析计算方法;通过对大柳塔矿52505工作面采场覆岩数值及理论分析,关键层破断后没有形成完整压力拱结构,导致地表出现塌陷。     

深部条带开采下沉系数与采厚关系的数值模拟

以峰峰万年矿的地质采矿条件为原型,利用FLAC3D数值模拟软件,建立了深部大采宽条带开采数值模拟模型,对开采厚度与下沉系数的关系进行了研究.结果表明：在采深和采出率等条件相同的情况下,地表下沉值和水平移动值均随采厚的增加而增大,而下沉系数随采厚的增加以非线性关系逐渐减少.下沉系数与开采厚度关系的确立,对深部大采宽条带开采地表移动变形预计及优化设计具有指导作用.     

条带煤柱的突变破坏失稳理论研究

条带开采煤柱的稳定与否是条带开采成败的关键．其破坏失稳是典型的偏离平衡态的非线性过程．应用突变理论建立了条带煤柱突变破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的充要条件表达式．并根据模型对条带煤柱破坏失稳的机理进行了分析,认为条带煤柱核区率≤11．92％时,满足了条带煤柱突变失稳的必要条件,存在突变破坏失稳的可能性．     

断层影响下地表裂缝发育范围及特征分析

在对受断层影响下地表裂缝发育特征实测资料分析的基础上,提出某一特定条件下受 断层影响的地表台阶裂缝发育的形态特征及其定量描述的数学表达式,实例验证表明：理论计算值与 实测值符合较好     

地表倾斜变形对高压线铁塔的影响研究

以采动影响下高压线铁塔为原型,采用数值模拟方法对地表倾斜变形与铁塔内力和变形特征关系进行了研究,分析了不同地表倾斜变形情况下高压线铁塔内力、位移和基础支座反力和临界地表倾斜值．结果表明：随着地表倾斜值的增加,高压线铁塔杆件的轴向压应力及拉应力最大值均呈二次方关系增加,高压线塔倾斜度及横担歪斜度呈线性关系增加．当采动引起的地表倾斜变形超过安全临界倾斜变形值时,铁塔杆件最大轴向应力超过其许用应力,处于不安全状态;高压线铁塔基础支座反力呈显非线性变化．这些研究为采动区高压线铁塔的安全性分析与评价提供了理论依据．     

浅埋厚煤层高强度开采地表移动规律实测研究

为研究浅埋厚煤层高强度开采地表移动规律,结合哈拉沟矿地质采矿条件,在22407工作面上方布设合理的地表移动观测站,进行地表移动和变形监测,获得较为完善的地表移动和变形资料。通过分析地表走向和倾向观测线的静、动态移动变形曲线,获得地表移动变形规律、相关角量参数及概率积分法预计参数。结果表明,在浅埋厚煤层高强度开采条件下,地表下沉比较剧烈,地表最大下沉速度达到696 mm/d,移动变形比较集中,能够快速形成下沉盆地,地表移动在很短的时间内达到稳定状态。研究成果可以为类似矿区设计"三下"采煤及合理留设各类保护煤柱、地表沉陷预计提供参考。     

长壁布置下的房柱式采煤法探析

"三下"采煤对地表沉陷要求严格,现有采煤方式几乎都不能取得理想效果.结合长壁采煤法与房柱式采煤法的特点,提出了一种长壁布置下的房柱式采煤法,并系统地介绍了该开采方法的工作面布置、主要设计技术参数及相应的配套设备,而且对其工艺流程做了详细阐述.该方法采取"整体长壁布置,局部房柱采煤"的思路进行设计,分别吸收了长壁式采煤法巷道布置简单、通风系统稳定安全可靠和房柱式采煤法可减缓地表沉陷、投资少、出煤快的优点,具有广阔的推广应用前景.     

走向条带煤柱破坏失稳的尖点突变模型

走向条带煤柱的破坏失稳是典型的偏离平衡态的非线性过程。在建立走向条带煤柱力学模型的基础上,应用突变理论建立了走向条带煤柱滑移破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的充要条件表达式。该突变模型考虑了地下水对条带煤柱稳定性的影响,认为地下水的作用主要是通过软化煤柱弹性核区的强度、降低煤柱弹性核区的刚度从而降低条带煤柱的稳定性。并根据模型对走向条带煤柱破坏失稳的机理进行了分析。为条带开采煤柱的稳定性及破坏失稳研究提供了新的理论方法。     

采动区建筑物地基反力分布规律

基于相似模拟试验、现场实测、数值模拟及理论分析，系统研究了采动区建筑物地基反力分布规律，获得了地基反力与建筑物所处的位置、刚度、长度、地基系数、开采厚度的关系：1)位于最大曲率点附近时，地基反力最大，位于最大下沉和倾斜点附近时，地基反力较小；2)地基越软弱、建筑物长度越短，地基反力越小；3)采动区建筑物地基反力大小是有限的，这些认识和结论为采动区建筑物保护和设计提供了理论基础。