基本顶

摘要： 为解决15106工作回风巷原有支护下围岩变形量大的问题,采用现场钻孔窥视的方式进行基本顶破断位置的窥视分析,基于窥视结果得出基本顶在实体煤帮上方破断,基本顶在破断位置下方形成高应力区,造成实体煤帮变形量大,进一步通过模拟顶板破断后围岩应力分布确定优化方案需加强两帮支护强度,优化支护采用非对称支护方案,结合巷道变形特征进行非对称支护方案进行设计,并在支护实施后进行围岩变形观测分析。结果表明:非对称支护方案实施后,有效解决了两帮变形差异大的问题,围岩变形量大幅降低,保障了围岩的稳定。

摘要： 为研究长边煤柱(采空)条件下基本顶板结构的破断规律及工程价值,构建考虑长边煤柱宽度及承载能力与实体煤弹塑性软化特性的基本顶板结构力学模型,全面计算探究该条件下基本顶板在长边煤柱区及实体煤区的断裂位置、顺序及形态,并从6个层面、3个区域与传统模型对比,阐述模型所得新结论及意义。结论如下:①长边煤柱宽度与承载能力可显著影响实体煤区基本顶主弯矩大小及初次破断顺序,但是对实体煤区基本顶破断线所处区位(弹性区、塑性区、弹塑性分界区)影响小,长边煤柱也可显著改变基本顶在煤柱区的破断位态(3类),且随基本顶的弹性模量E及基本顶厚度h增大,长边煤柱的支撑系数k_(cm)、宽度L_(cm),实体煤的塑化范围L_(t-s)、塑化程度k_(s-0)、弹性煤体基础系数k_(tt)及工作面跨度L_(d)减小,其演变模式为:1条连续“长直线+两端短弧线”型(CM-N式)→2条临接对称“直线+短弧线”型(CM-L式)→2条大间距对称“短弧线”型(CM-D式);②实体煤的长边与短边区基本顶破断线的区位特征有5类,且随着E及h增大,L_(t-s),k_(s-0),k_(tt)及L_(d)减小时的演变规律为:长、短边破断线均处于塑化煤体区→长边破断线在煤体弹塑性分界区、短边破断线在塑化煤体区→长边破断线在弹性煤体区、短边破断线在塑化煤体区→长边破断线在弹性煤体区、短边破断线在弹塑性分界区→长边与短边破断线均在煤体弹性区;③基本顶的整体破断模式有3类,且随E及h增大,k_(cm),L_(cm),L_(t-s),k_(s-0),L_(d)及k_(tt)减小时的演变模式为:闭合断裂圈非对称“■-X”型→临接闭合断裂圈非对称“■-X”型→开口局部断裂圈非对称“■-X”型。针对研究长边煤柱(采空)基本顶板结构破断的3类力学模型,从6个层面对比了模型的重要区别,从3个区域(长边煤柱区、短边区、长边区)阐明了其工程价值。

摘要： 采煤工作面伪斜布置时,采空区基本顶呈非矩形状,此时采空区上方基本顶的破断位置及其破断规律与矩形顶板有所不同。为研究伪斜工作面基本顶初次破断特征,根据弹性薄板力学理论建立直角梯形基本顶的板结构初次破断力学模型,同时推导出直角梯形薄板的弯矩公式,分析顶板破断位置及其破断规律;依据有限差分原理分析基本顶的应力极值大小及位置特征,对理论推导结果进行验证。结果显示,四边固支直角梯形薄板内力分布规律与矩形薄板大体相似,但在四条边界上,主弯矩极值的位置与矩形薄板有所差异,后者都位于中心部位,而前者整体向逆时针方向一侧移动,基本顶的初次来压呈椭圆状倾斜“O-X”型。

摘要： 为研究三面环空孤岛工作面基本顶的变形及破断规律,以河南某煤矿MZ201工作面为研究背景,通过弹性薄板小挠度弯曲理论,构建了基本顶破断力学模型,分析了工作面基本顶的破断力学特征,得到了基本顶初次来压和周期来压步距。研究结果表明:初次来压时,基本顶岩层变形较小,顶板下沉量最大点位于采空区中后部,变形量为360 mm;周期来压时基本顶岩层变形较大,顶板下沉量最大点位于基本顶中心,变形量为807 mm;初次破断时,岩层最先从两长边中部发生拉伸破坏;周期破断时,基本顶从下表面中心位置开始破断,后沿倾向方向不断发展,在短边近端处分叉,形成“X”型破断;基于拉应力破断准则计算得到基本顶初次破断距和周期破断距分别为49.3 m和27.9 m。

摘要： 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。

摘要： 为了解决矿井在留设煤柱开采时出现应力集中而导致巷道围岩控制难及采掘接替紧张等问题,结合古汉山矿1604综放面沿空留巷的实际地质条件,提出采用定向预裂爆破技术,对厚煤层综放面沿空留巷定向预裂爆破关键参数进行研究.通过分析定向预裂爆破原理,确定切顶高度、 切顶角度及爆破钻孔布置间距是确保切顶留巷的关键参数.并对现场不同爆破方式的试验效果作了对比分析.结果表明:合理的定向预裂爆破高度为12.3m,切顶角度α、 β分别为15°、60°,爆破孔装药结构为"8+6+4+2";现场实施预裂爆破后,留巷段顶底板移近量平均为624mm,两帮移近量平均为338mm,能够满足巷道后期使用的要求.为厚煤层综放面沿空留巷技术的推广应用提供技术参考.

摘要： 为了研究一侧采空条件下基本顶板结构的破断规律,构建考虑煤柱宽度及承载能力与实体煤弹塑性变形的基本顶板结构力学模型,全面计算探究了侧方采空条件下基本顶板在煤柱区及实体煤区的断裂位置、顺序及形态等.结论如下:①煤柱区基本顶的破断形态有3类且随着基本顶厚度h、弹性模量E及弹性煤体基础系数kt增大,而煤柱宽度Lm与煤柱基础系数ksm、煤体塑化范围Lts与塑化程度ξs及跨度L减小时的破断形态变化规律为"单一连续长弧形"→"临界对接双长弧形"→"分隔式双短弧形";②Lm及ksm主要影响煤柱区基本顶的破断位态;Lm及ksm增大,实体煤区主弯矩减小;③实体煤区基本顶破断位态有5类且随着h,E及ξs增大,而Lts,kt及L减小时的断裂模式演变规律为:"长边与短边断裂线均处于塑化煤体区"→"长边断裂线处于塑化煤体区而短边处于煤体弹塑性分界区"→"长边断裂线位于塑化煤体区而短边断裂线位于弹性煤体区"→"长边断裂线位于煤体弹塑性分界区而短边断裂线位于弹性煤体区"→"长边与短边断裂线均处于弹性煤体区",存在长边与短边断裂线同时位于煤体弹塑性分界区的情况;④ h,E及Lts较大而L及kt较小时,破断顺序为:中部(靠近煤柱侧)→长边(3类位置)→短边(3类位置)→煤柱侧(3类位置);⑤整体破断形态分为3类且随着h,E及kt增大,而Lm,ksm,Lts,ξs及L减小时,整体破断形态的变化模式为:闭合贯通式"非对称(□)-非对称X"型→临界贯通式"非对称(□)-非对称X"型→开口非贯通式"非对称(□)-非对称X"型.针对研究一侧采空基本顶板结构破断的3类力学模型,从模型特征、破断影响因素、初次破断位置、煤柱侧破断形态、实体煤侧破断位置、整体断裂位态及工程指导意义共7个方面,总结对比了"三边固支+简支模型"(第1类)、"三边弹性基础+考虑煤柱宽度和支撑能力的单一塑化模型"(第2类)与建立的"三边弹塑性基础+考虑煤柱宽度和支撑能力的双重塑化模型"(第3类)的重要区别.

摘要： 建立考虑煤体弹-塑性变形的基本顶板结构初次破断力学模型,依据有限差分原理和主弯矩破断准则,系统计算研究了弹-塑性基础边界基本顶板结构初次破断位置、破断顺序以及全区域破断形态特征的影响因素及权重关系,并阐述了该力学模型的工程意义,得到:①基本顶厚度h、弹性模量E较大,而弹性煤体基础系数kt及悬顶跨度较小时,基本顶的破断位置及顺序为:开采悬顶区中部下表面→深入未塑化的弹性煤体区上表面→短边深入未塑化的弹性煤体区上表面,在弹性煤体区上覆形成“O”型断裂圈;反之,基本顶的破断位置及顺序为:深入塑化煤体区上表面→开采悬顶区中部下表面→短边深入塑化煤体区上表面,在塑化煤体区上覆形成“O”型断裂圈,最终均形成“O-X”型破断形态;②煤体塑化范围b0及塑化程度增大时,基本顶断裂线深入煤体的距离与基本顶各个区域的主弯矩绝对值均增大,即基本顶悬顶跨度会减小;③b0及浅部塑化煤体基础系数k0较大时,基本顶的破断位置及顺序为:开采悬顶区中部下表面→长边深入塑化煤体区上表面→短边深入塑化煤体区上表面,在塑化煤体区上覆形成“O”型断裂圈;b0,k0较小时,基本顶的破断位置及顺序为:长边深入弹性煤体区上表面→开采悬顶区中部下表面→短边深入弹性煤体区上表面,在弹性煤体区上覆形成“O”型断裂圈,最终均形成“O-X”型破断形态;(④k0与kt为任意比值不变且kt与h3为任意比值不变时,基本顶的主弯矩大小、位置及破断规律不变.

摘要： 通过收集干河煤矿2-116工作面顶底板岩性资料,构建了覆岩基本顶结构平衡模型,对顶板破断参数及其对支架的载荷进行了分析和计算,确定了2-116工作面基本顶层位,通过现场实测数据分析,明确了基本顶的来压规律及支架受载特征,并进行了支架对2-116工作面覆岩运动的适应性评价.研究结论表明,2-116工作面支架选型准确,工作阻力适中,符合工作面顶板岩层控制的要求.

摘要： 本文阐述了综放开采的采顶煤、顶板活动特点.运用有限变形力学理论提出了综放开采直接顶、基本顶的理论并举例.

摘要： 应力在块裂介质中的传递规律与在连续介质中的传递规律不同.研究了属于块裂介质的块体结构岩体中自重应力传递所遵循的法则.研究结果表明,岩体中的应力大小受岩块数量以及岩块的几何参数控制.将研究结果应用在煤炭地下开采中的采场基本顶结构载荷计算中,为岩层控制研究领域块体结构岩层的应力分布计算和岩层结构的载荷确定提供了新的理论依据.

摘要： 为研究深部综放工作面基本顶来压规律,综合运用理论计算及现场实测的方法,对孔庄煤矿7435综放工作面基本顶初次垮落范围和周期来压步距进行了计算及现场实测.通过对工作面支架工作阻力现场及在线监测数据分析,结合IV1采区历史开采数据,得到220m长综放工作面基本顶初次来压步距和周期来压步距.为IV1采区综放工作面开采提供可靠数据.

摘要： 本发明公开了一种沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法及应用，它是在工作面每推过开切眼一定距离后，在液压支架后方的煤层底板布置一条测线，实时监测并记录压力传感器的压力变化，随工作面推进，以“应力传感器距沿空巷道距离”为横坐标，“压力传感器压力值”为纵坐标，绘制工作面推进不同距离时的采空区压力变化曲线，通过分析采空区压力变化曲线中压力基本稳定那段曲线得到侧向基本顶各岩梁的断裂位置。本发明不但弥补了沿空巷道侧基本顶断裂的研究空白，而且为后期巷旁充填体的支护措施提供了依据。

摘要： 本发明公开了一种回采工作面坚硬基本顶断裂参数现场探测方法，它是在在巷道距开切眼两个不同布置分别布置基本顶侧向断裂和基本顶走向断裂监测站，在监测站分别布置钻孔，在基本顶侧向断裂监测站利用深孔岩层位移计与钻孔摄像窥视仪探测两个设备结合，探测工作面基本顶侧向破断情况；在基本顶走向断裂监测站利用岩层位移计监测基本顶走向断裂情况；本发明可以直接获得现场数据，更加真实、有效的分析出基本顶断裂参数，为沿空巷道位置的确定提供数据参考。

摘要： 本发明属于煤炭开采领域，具体涉及一种近水平煤层基本顶岩层极限跨距的计算方法。一种近水平煤层基本顶岩层极限跨距的计算方法，包括以下步骤：(1)、确定近水平煤层薄板的力学模型；(2)、确定薄板的最大拉应力位置；(3)、确定薄板极限跨距的判据；(4)、确定薄板所受上覆岩层载荷；(5)求解基本顶岩层极限跨距。

摘要： 本发明涉及一种近水平厚煤层综采采场基本顶初次破断距计算方法，通过在分析现场强制控顶爆破对基本顶影响的基础上，考虑支架和冒落矸石对基本顶的支撑作用，引入表征支撑作用的特征量，建立符合实际的基本顶岩梁力学分析模型，基于基本顶挠曲线方程及其自身挠曲变形的特点，计算出近水平厚煤层综采采场基本顶初次破断距，本发明使得近水平厚煤层综采采场基本顶初次破断距有了高效准确的计算方式。

摘要： 本发明属于煤矿开采技术领域，涉及一种浅埋双硬特厚煤层基本顶与顶煤同步预裂设计方法，以浅埋双硬特厚煤层采矿地质条件与工作面煤岩体试样的物理力学参数为基础，采用数值分析方法，确定爆破钻孔直径、孔距、不耦合系数、延时起爆时间等钻孔与爆破关键参数。实施工作面内顶板爆破预裂钻孔、工作面超前区域煤层顶板爆破预裂钻孔和工作面超前区域两巷顶板爆破预裂钻孔三种爆破预裂钻孔，实现基本顶和煤层同步预裂；此方法可有效提高浅埋双硬特厚煤层工作面放顶煤开采过程中顶煤的冒放性，同时实现基本顶的切顶卸压，避免顶板大面积悬顶与强矿压显现。本方法适用性高、安全高效、具有广泛的实用性。

摘要： 本申请提供了一种基于基本顶与保护煤柱的充填开采方法，该开采方法包括以下步骤：获取、分析工作面围岩稳定性，并根据工作面围岩稳定性，开采工作面倾向两侧煤体构造保护煤柱，保护煤柱位于工作面倾向的中部；保护煤柱在走向上达到预设长度后，开采保护煤柱，并利用充填材料伴随开采进行充填，以利用充填材料替代保护煤柱，从而对基本顶进行支撑直至保护煤柱被充填材料完全替代；重复以上步骤。利用该开采方法，能够降低工艺难度和成本，还可以保持基本顶的稳定性来达到控制上覆岩层下沉的目的，也能够提高煤炭的采出率，同时还能够减少充填材料的使用以降低充填成本。

摘要： 本发明公开了一种采空区上覆基本顶岩层动态沉降量的观测装置及方法，属于煤矿开采矿压观测技术领域。包括测量单元、传输单元及接收单元，测量单元为一测量传感器探头，实际观测时，测量传感器探头安装在测试钻孔内，其包括树脂药包、位移传感器、固定机构及紧固爪，测量传感器探头将位移传感器与其所处岩层固定，随岩层同时运动，实时观测并记录岩层的下沉量，并再通过数据接收器对岩层的运动情况进行实时分析；传输单元包括数据传输导线及用于保护数据传输导线的柔性护管，数据传输导线位于柔性护管内；接收单元包括数据接收器，数据接收器设置多个传输通道。本发明可以为巷道的支护设计、沿空留巷、覆岩控制等工作提供技术支持。

摘要： 本发明公开了一种回采工作面坚硬基本顶断裂参数现场探测方法，它是在在巷道距开切眼两个不同布置分别布置基本顶侧向断裂和基本顶走向断裂监测站，在监测站分别布置钻孔，在基本顶侧向断裂监测站利用深孔岩层位移计与钻孔摄像窥视仪探测两个设备结合，探测工作面基本顶侧向破断情况；在基本顶走向断裂监测站利用岩层位移计监测基本顶走向断裂情况；本发明可以直接获得现场数据，更加真实、有效的分析出基本顶断裂参数，为沿空巷道位置的确定提供数据参考。

摘要： 本发明公开了一种沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法及应用，它是在工作面每推过开切眼一定距离后，在液压支架后方的煤层底板布置一条测线，实时监测并记录压力传感器的压力变化，随工作面推进，以“应力传感器距沿空巷道距离”为横坐标，“压力传感器压力值”为纵坐标，绘制工作面推进不同距离时的采空区压力变化曲线，通过分析采空区压力变化曲线中压力基本稳定那段曲线得到侧向基本顶各岩梁的断裂位置。本发明不但弥补了沿空巷道侧基本顶断裂的研究空白，而且为后期巷旁充填体的支护措施提供了依据。

摘要： 本实用新型公开一种厚基本顶沿空留巷护巷装置，用于煤层，包括：煤层沿工作面挖设有上顺槽和下顺槽；工作面两侧分别为实体煤和采空区；采空区边缘形成有沿空留巷；沿空留巷内设置有加强支护。本申请通过在基本顶上开设预裂钻孔及与沿空留巷内进行加强支护的方式维护沿空留巷，能够有效提高厚基本顶沿空留巷的维护效果，降低沿空留巷维护成本，保证工作面安全回采。