超前支承压力对断层活化影响的数值分析
复合顶板综采工作面超前支承压力分布研究

复合顶板综采工作面超前支承压力分布研究作者:李红伟来源:《中国科技博览》2014年第08期摘要:复合顶板由于其自身特点,易发生离层现象,不利于采面顶板管理工作,为了有效控制顶板,保证采面安全回采,针对己16、17—22060综采工作面,使用ZLGH-20、40型应力计对工作面前方支承压力进行测定,分析得出了采面支承压力影响范围及峰值范围,并根据复合顶板下支承压力分布规律提出了两巷及端头支护方案,取得了很好的支护效果。
关键词:复合顶板、支承压力、支护中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009-914x(2014)08-01-01顶板管理是工作面回采过程中最为重要的技术管理之一,不同顶板类型下采煤,回采巷道支护形式和管理方法也不相同。
相较于坚硬顶板,破碎顶板下的回采活动较为困难,特别是复合顶板下的采煤作业,巷道围岩变形量大,造成超前支护段的管理尤为困难[1]。
对于复合顶板定义,目前尚未统一,但通过对文献分析[2~5],可将复合顶板定义为由多层岩性不同的岩层和薄煤层间隔组成的顶板,其主要特点是层间粘聚力较小,易发生顶板离层现象。
某矿所采己16、17-22060工作面顶板即为复合顶板,回采过程中,局部地段顶板破碎,影响了采面正常循环作业,为了掌握该工作面支承压力分布情况,制定合理的两巷支护方案,同时为相似地质条件的采面回采提供参考,特使用ZLGH-20、40型应力计对工作面前方支承压力进行测定,以期获得采面支承压力影响范围及峰值强度,为巷道支护提供依据。
1工作面概况己16、17—22060综采工作面位于矿井己二采区西翼中北部,东到己二回风下山,西到己组边界保护煤柱线,南部己16、17-22040未开采,北邻己16、17-22082采空区,上部己15煤层已回采,下部庚20煤层已回采。
该面己16煤层、己17煤层实行合层开采,己16煤厚1.2m~1.8m,己17煤厚1.0~2.0m,己16煤层和己17煤层之间夹矸0.2m~0.6m,平均厚0.4m。
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。
浅埋薄基岩矿井工作面超前支承压力分布规律研究

S t u d y o n Di s t r i b u t i o n La w o f S u p p o r t P r e s s u r e Be f o r e Wo r k i n g F a c e wi t h
Sh a l l o w Bur i e d a nd Thi n Be d r o c k
V0 l _ 1 1 N o . 3 Ma t . 2 01 4
浅 埋 薄基 岩矿 井工作 面超前 支承压 力分布规 律研 究
曹务 营 , 渐修 超
( 1 .山东省武所屯生建煤矿 , 山东 滕州 2 7 7 5 2 1 ; 2 .山东省三河 口矿业有 限责任公 司, 山东 济宁 2 7 7 6 0 5 )
第 1 1 卷第 3期
2 0 1 4年 3月
华 北科技 学 院学报
J o u r n a l o f No r t h C h i n a I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y
C AO Wu —y i n g ,J I AN Xi u —c h a o
( 1 .W u s u o t u n S h e n g i i a n C o l l i e r y o fS h a n d o n g P r o v i n c e , 0 M , 2 7 7 5 2 1 , C h i n a ; 2 S h a n A o n g S a n h e k o u Mi n i n g C o . / z d . , 肺 增, 2 7 7 6 0 5 ,C h i a) n
摘
要 :通过 现场安 设 不 同深度 的钻孔 应 力计对 某 浅埋 深 薄基岩 煤矿 的 工作 面超 前 内部 应 力分布
超前支承压力对下山的影响分析及合理停采线位置确定

21 0 0年 2月
煤 矿 开 采
Co lmi ng Te hn lg a ni c o o y
V 1 1N . ( e e o9 ) o .5 o 1 Sr sN .2 i
F bu r 2 0 e ray 01
超 前 支承 压力 对 下 山 的影 响 分析 及合 理 停 采 线 位 置 确 定
外 ,主要取 决于采 动 影 响。煤 层开 采 以后 ,பைடு நூலகம்空 区 上 部岩 层重 量将 向采 空 区周 围新 的支承 点转 移 ,从 而 在采 空区 四周形 成 支承压 力 带 。工作 面前 方形 成
风下 山一 侧 为五 里庙 煤矿 采空 区 ,由于受 到两侧 超 前支 承压 力 的叠 加 影 响 ,导致 下 山 围岩 稳 定 性差 ,
深 约 30 0 m,平 均厚 约 6 m。采 用炮 采 工艺 ,分 层 开
长 。在距 煤体 边缘 一定 宽度 内 ,存 在着 煤体 的承 载
能力 与支 承压 力处 于极 限平 衡 状态 ,运 用岩 体 的极
采 ,其 中 3号煤 上 分 层 已全 部 采 完 ,采 高 2 m,上
限平衡 理 论 ,塑性 区 的宽度 ,即支 承压 力峰 值与 煤
[ 中图分 类号 ]T 3 3 D 2
[ 文献标识码 ]A
[ 文章编号 ]10 - 2 ( 0 0 10 3 -3 0 66 5 2 1 )0 -0 50 2
An l ss o n u nc fAd a e Ab m e t Pr s ur n a y i fI f e e o v nc ut n e s e o l Di n to lEnd- n n n e e to p a d Ra i na mi i g Li e S l c i n
大采高工作面超前支承应力分布特征分析

2021年6月第34卷第3期山西能源学院学报Journal of Shanxi Institute of EnergyJun.,2021Vol.34No.3·煤电技术研究·大采高工作面超前支承应力分布特征分析(大同煤矿集团华盛万杰煤业有限公司,山西运城043302)姚鹏飞【摘要】大采高工作面在开采时易导致巷道难支护、煤壁片帮现象,严重影响煤矿安全生产。
本文根据某矿8.5m大采高工作面实际开采情况,利用FLAC3D数值模拟软件建立数值模型,研究大采高工作面推进过程中超前支承应力分布特征。
研究表明:1)煤壁前方划分为塑性变形区、弹性应力变形区、原岩应力区,且工作面超前支承应力影响范围为50m,峰值介于9~9.7MPa;2)随着工作面的不断演化,应力峰值前移,应力集中程度上升,最大值的位置随着其不断推进发生向前移动的现象。
研究成果可为大采高煤矿的安全生产提供理论依据。
【关键词】大采高;应力分布;数值模拟【中图分类号】TD323【文献标识码】A【文章编号】2096-4102(2021)03-0006-03由于大采高工作面采高的增大,工作面周围的应力水平与普通采高相比有着很大的变化。
近年来,随着煤矿开采工作面高度的增加,采场压力剧烈显现、顶板控制难度增加,与正常工作面开采相比表现特征不同。
且大采高工作面超前支承应力大,导致工作面前方煤体裂隙发育,造成煤壁片帮,进而引发冒顶。
因此,如何保障大采高情况下采煤工作面安全高效开采成为迫在眉睫的问题。
国内许多专家对工作面开采中支承应力分布规律做了大量的研究。
武泉森研究得出:工作面超前移动支承应力区的影响范围为工作面前方35m,最大值位置位于工作面前方20~25m处。
但是在超前支承应力的范围内,直接顶与基本顶之间产生二层,这表示支柱载荷增大、锚杆受力也增加,为了增强巷道的稳定性,单体液压支柱初承力要大于8MPa。
陈轶平文中指出工作面超前支承应力大约在工作面前方35m左右位置,回采工作面前方煤体处于应力升高区,顶、底板支承应力显现相似。
综放面超前支承压力与影响因素关系分析

作 者简 介 : 李万 刚( 1 9 8 8一) , 男, 山西 吕梁人 , 助理工程师 , 从 事生产技术工作 。
2 0 1 7耳 5月
李万 刚: 综放 面超 前支承压力 与影 响因素关 系分析
第2 6卷 第5期
作 面推 进距 离 , 为 工作 面前 方支 承应 力 峰值距 煤 壁距 离 , , 为支 承应 力 影 响 范 围 , L m a x 为 支 承应 力
煤壁距离及影 响范围却减小。
关键词 : 综放工作 面; 超前支承压力 ; 数 值 模 拟
中图分 类号 : T D 3 2 3
文献标识码 : B
文章编号 : 1 0 0 5 . 2 7 9 8 ( 2 0 1 7 ) 0 5 — 0 0 6 0 . 0 3
采煤 工作 面超 前支 承压 力分 布规 律受 诸 多 因素 影响, 本文 以某 矿地 层 赋存 为原 型 , 以该矿 3号 煤层 及顶底 板 物理 力学 性 能 测 试 结果 为基 础 数 据 , 借 助
收 稿 日期 : 2 0 1 7 - 0 3 - 1 7
图1 工作 面推进方 向的计算模型
图1 中, ∑h 为数值计算模 型中所取上覆岩层 的厚度 , h 、 h , 、 h 及 h 分别 为基 本 顶 、 直接顶 、 煤 层 以及底 板 厚度 ,∑ 为所取 的老底 厚度 。 为 工
8 1 0
8 3 0 m, 地 面 标 高 为 +4 2 . 8~ +4 4 . 2 m。
走 向长 1 6 2 9—1 6 6 4 m, 平均 长 1 6 4 7 m, 倾 斜 长
2 5 4 m。
2 3 0 1 S工 作 面 开 采 3号 煤 , 煤层厚度 3 . 6~
不同开挖引起断层活化的数值模拟对比分析

不同开挖引起断层活化的数值模拟对比分析田昊丰;李铁【摘要】强度较低的断层面,周围采动活动易于诱导其断层活化,引发冲击地压.经验表明,在不同采动方案下,引起断层活化的程度存在差异.利用UDEC数值模拟软件,分别模拟工作面从逆断层的上盘和下盘逼近断层回采过程,对比研究断层面最大剪切应力和对应法向应力的演化规律以及断层面上、下盘相对运动规律.结果显示:在工作面回采过程中,工作面距断层水平距离越近,越易于诱导断层活化;工作面在逆断层上盘逼近时,断层相对稳定,活化程度较低;工作面在逆断层下盘推进时,断层活化程度较大,诱发冲击地压的危险性很大.研究表明巷道在逆断层上盘开挖比在下盘更安全、稳定.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P34-36)【关键词】断层活化;冲击地压;数值模拟;回采【作者】田昊丰;李铁【作者单位】金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室;北京科技大学土木与环境工程学院;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室;北京科技大学土木与环境工程学院【正文语种】中文地下采动对断层活化的影响是普遍存在的,而断层又是诱发冲击地压的重要构造形式。
由断层活化引起的冲击地压往往具有破坏性强、发生突然且猛烈等特点,对人员和财产造成巨大危害[1-2]。
对于受断层影响引发的冲击地压问题,学者们对断层滑移稳定性、采动诱发断层失稳、断层变形过程和应力场的演化规律以及冲击地压的发生机理等方面做了大量研究[3-9],对开采扰动和扰动影响下断层活化过程提供了坚实的理论支撑,但对于在实际工程领域如何优化巷道设置,最大限度地减少近断层采动下地质灾害的发生缺乏定量研究[9-10]。
鉴于此,通过分别模拟工作面在逆断层上盘和下盘向断层面推进的过程,对比分析不同采动条件下断层最大剪切应力和对应法向应力的演化规律以及断层面最大滑移量的变化规律,以选择对断层面及其周围扰动最小的巷道开挖方案。
义马煤田千秋煤矿为冲击地压煤层,单一煤层开采,不具备开采保护层区域卸压解危条件,煤层巷道掘进和回采过程常发生冲击地压,对采矿安全构成重大威胁。
薄煤层首采面超前支撑压力分布特征实测研究

输 平巷 采用 2 1 o m 排 0 m一 字 梁 , 为 l 3 , 中支 柱 为 均 梁 柱 其 D 系列钢单体 液压支柱 , W 单体 均穿鞋 ; 巷超前支护距离均不 两
小 于 2 m。 0 二 、 采 巷道 矿 压 观 测 回
煤层综 采试 验 , 以期综 采下 方 3煤层 的同时 , 为矿 薄煤层 的安 全高效 回采提供 可靠 的技 术依据 。6 1 T作 面是 2煤层 的首 22 采工作面 , 区回采巷道受采动影 响的矿压规律对 掌握薄煤层 采 开采矿 压显现 规律 , 化支护参 数 , 保丁作面正常安全 回采 优 确
表 1 6 1 工作面煤层顶底板情况 22 名称 名称 厚度, m
67 .3~ 1 . 3 2 1
帮的相对移近量 , 底鼓量和顶板下沉量 , 以及巷道两帮的内缩量。 ( ) 了获得超前 支撑压力峰值位置 , 2为 在参考巷道围岩变形 规律的基础上 , 以测量超前支护压力的分布特征。 可 3 站 布置及测点安设 。在 区段轨道平巷 和区段运输平巷 顺0 各布置 2 个测站 , 每个测站布置 2 个测 面, 根据 现场条件 , 测站具 体位置如 图 l 所示 。在每个测面的顶 、 底板和两 帮的中部各布置 1 个测点。采用 “ 十字布点法 ” 进行测点布置 , 每个测面中测点的
() 图 1 1如 所示 , 观测 内容 包括 顶 底板相 对 移近 量 、 道两 主要 巷
I 作 面地 质 条 件 。 6 1 工 作 面 为 南北 走 向布 置 , 6 区 . 工 22 为 采
首采工作面 。北起工作 面切 眼, 南至工作面设计停 采线 , 下方为
尚未开采的 6 1 综放工作面。工作面 2煤层赋存稳定 , 32 结构简
工 业 技 术
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工作 面布 置在 断 层 上 盘 , 切 眼 位 置 如 图 1所 开
示 , 步 向断层 附近 推移 。模 拟开 挖 的过程 中 , 了 逐 为 能够 了解 工作 面超 前 支 承 压 力 对 断 层带 的影 响 , 在
应 力变 化逐 步平 缓 , 应
中粗 砂 岩
44 .9
石灰岩 软 岩
硬 岩
4 5 .7 61 .
2 . O7
模 拟开 挖 前进 行 初 始应 力平 衡 , 力平 衡 后垂 应 直 应力分 布 见 图 2 由图 2可 知 , 原 岩应 力状 态 。 在
・ 基金项目: 湖南省科技厅重点 资助项 目(09 J05 2 0 F20 )
矿 井 突水 严 重影 响煤 矿 的安 全生 产 , 研究 结 果 表 明 ,9 5 的煤 矿 工作 面 顶底 板 突水 事 故 与断 层 7.% 相 关 。 由于煤 层开 采 后 , 于 自然 平 衡 状 态 的应 力 处 场将 发 生改变 , 原岩应 力 重新分 布 , 而断层对 工作 面
I SN 671— 2 0 S 1 9 0 CN 3 — 1 4 TD 4 3 7/
采矿 技 术
第1 卷 1
第 3期
21 0 1年 5月
Ma 01 y2 1
M ii g Te h oo y,Vo . No 3 n n c n lg 1 11, .
超 前 支 承 压 力 对 断 层 活 化 影 响 的 数 值 分 析
生剧 烈 变化 , 距 离断层 带 4 时 , 在 5m 断层 已完全 活化 ; 支承 压力对 断层上 下盘岩体位 移量
也 产生显 著影 响 , 断 层 上 盘 的应 力和 位 移 变化 量 明 显 大 于 断层 下 盘 应 力 和位 移 的 变 且
化量 。
关键词 : 断层 活化 ; 超前 支承 压力 ; L C一 D; 力分布 FA 3 应
王
林 , : 超 前 支 承 压 力 对 断层 活化 影 响 的数 值 分 析 等
5 1
工 作 面推进 的过程 中 , 断层 上 、 盘邻 近 的单 元体 对 下
和节 点进 行 应力 和位 移 监 测 , 测 的单 元体 1 2位 监 、 置如图 1 所示 。
2 结 果 与 分 析
在 工 作 面 的推进 过程 中 , 同开 挖步 数 的垂 直 不
数值 计 算 模 型 如 图 1所 示 , 、 、 分 别 是 20, 长 宽 高 5
10和 2 0 m, 中 断 层 的 参 数 为 法 向 刚 度 5 5 0 0 其 .6 G a 切 向刚度 5 5 P , P, . 6G a 内摩擦 角 1 。 内聚力 13 5, e P a。其 他岩层 参数 如表 1所示 。 采用 摩 尔一 库伦 准 则进 行 运算 , 模型 侧 面 限制
水 平移 动 , 面 限制 垂 直移 动 , 部 设 置为 自由面 。 底 上
等效 块
岩层 2 岩层 1
泥 岩
2 . 39
2 . 17 2 . 08
3 8 .1
煤线
泥 岩
4 9 .2
3 8 .1
煤层 细 砂 岩
泥 岩
4 9 .2 4 2 .9
3 8 .1
开采 深度 为 5 0 m, 模 型 上部 边 界 的法 向方 向上 0 在
影 响带而 发生 断层 “ 化 ” , 易 引起 突水 等地 质 活 时 容 灾害 。很 多 学 者 对 断 层 “ 化 ”的 机 理 进 行 研 活
得 到完全 释放 , 其积 蓄大量 的残余应 力 , 使 因此 导致
处 于断层 带周 围岩体 的应 力 出现剧烈 波动的现象 。
究 n , 取得 了丰 硕 的成 果 。但 由于 断层 赋 存 训 并且
王 林 , 王卫军 , 黄
摘
俊, 张永青
( 湖南科 技大 学能 源与安全 工程 学院 , 湖南 湘潭 市 4 0 ) 12 1 1 要: 用 FA 3 应 L C一 D对 工作 面前 方的移 动 支承 压 力对断层 活化 的影 响作 用进 行分析 ,
研 究结 果表 明 : 断层 上 盘 回采过 程 中, 工作 面推进 , 在 随 断层 周 围 的垂 直应 力和 剪应 力发
的复杂 性 、 断层产 状 的 多变 性 以及 煤 层 开 采条 件 不 同, 断层 “ 活化 ” 理呈现 多样性 。本文 利用 F A 机 L C一
3 D对某 矿工 作 面前方 的支 承压 力 对 断层 “ 化 ” 活 进 行 研究 。
一
图 1 数 值计 算 模 型
1 数值 计算模 型
应力 分 布如 图 3所 示 。 由图 3可 知 , 开挖第 1 时 , 步 断层带 周 围的应 力分 布 同原岩 应力状 态 时应力 分布
图 2 原 岩应 力 状 态 下 垂 直 应 力 分 布
相同; 当开挖 第 9步 时 , 由于受工 作 面超前 支承 压力
的影 响 , 断层 带周 围呈 现应 力剧 烈变 化 的现象 , 并且 断层 带 附近 的应 力 明显 增 大 。随 开 挖 步数 的增 加 ,
表 1 岩 层 参 数
本 文 利 用 F A 一3 连 续 介 质 有 限 差 分 程 LC D 序 l 进 行计 算分 析 。根 据某 矿 的地 质 资料 , 立 的 5 建
体积模量 剪切模量 内摩擦角 抗拉强度 内聚力
(P) G a ( P) G a () 。 ( a ( a MP ) MP )
下 , 断层 的影响 , 受 分布在 断层周 围的垂直应 力变化 幅度 比较大 , 并且 随着与断 层带距离 的加大 , 垂直应 力 的分 布渐趋 于平 缓 。产 生 这种 现 象 的原 因为 : 在 地 质构造 作用后 期 , 层带 周 围 的岩 体 的应 力没 有 断
前 方的应 力分 布产 生极 其 显 著 的影 响 , 坏 工作 面 破 的安 全生 产 。当工作 面 的移 动支 承压力 波及 到断层