一种顶板水防治技术

介绍了采用预设导流孔探疏导流工作面顶板砂岩裂降水的方法及在刘桥一矿使用的经验。      

考虑基桩嵌岩段侧阻的岩溶区顶板安全厚度计算

为考虑岩溶区基桩嵌岩段侧阻力的影响,提出了一组确定岩溶区桩端顶板安全厚度的计算方法。考虑顶板的整体承载效应,结合弹性力学及第一强度理论,得到了顶板抗弯安全厚度计算式;考虑嵌岩段桩侧摩阻力对桩顶荷载的分担作用,结合格里菲斯判据及摩尔判据,获得了顶板抗冲切和剪切的安全厚度计算公式,进而运用ABAQUS建立了岩溶顶板与基桩整体分析计算模型,有限元计算结果与理论计算值吻合良好。结合工程实例重点分析了顶板厚跨比对抗弯安全厚度的影响,顶板岩层厚度对抗冲切、剪切安全厚度的影响以及嵌岩段侧摩阻力系数?对顶板安全厚度计算的影响。     

老公营子煤矿煤层顶板突水机理

为探查内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司老公营子煤矿Ⅰ03(2)工作面突水机理,从工作面涌(突)水量、含水层地下水位、突水点水质3个参数的动态变化判别了突水水源,认为第四系含水层水的参与使矿井涌水量变大而引发突水;从导水裂缝带发育高度、有效隔水层性质、基岩风化带厚度3方面分析了导水通道的形成过程,认为由导水裂缝带、顶板含水层水压作用下的渗流通道和基岩风化带组成的复合导水通道是突水发生的原因。揭示了煤层顶板突水是在特定地质、采矿条件下发生的一个动态变化过程,导水裂缝带是否波及主要充水含水层并非突水是否发生的唯一判据。      

大断面厚顶煤巷道顶板冒落破坏的上限分析

根据大断面厚顶煤巷道顶板的破坏特性,考虑了顶板围岩应力水平与支护荷载的影响,利用Hoek-Brown强度准则及其相关联的流动法则,构造出厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机构。基于塑性力学中的上限分析方法,结合变分原理,推导得到了大跨度厚顶煤巷道顶板的冒落破坏机制,并以赵楼煤矿某巷道现场实践为例,分析了不同计算参数对顶板冒落破坏机制的影响。计算研究表明：随着岩体经验参数A、抗拉强度、抗压强度及支护荷载的增加,冒落体尺寸随之增大,而当岩体经验参数B、围岩应力及岩体重度增加时,冒落体尺寸则随之减小;冒落体尺寸代表了巷道顶板安全性能的大小,其尺寸越大,表明使巷道顶板发生冒落破坏所需外力功越多,顶板安全性能也越高;岩体经验参数B、围岩应力水平与支护荷载对顶板围岩破裂机制影响较为显著,参数B决定了冒落体的破裂形状,随着参数B的增加,冒落破裂迹线的曲率不断减小;增大支护阻力是提高顶板稳定性的有效途径,其研究结果可为大断面厚顶煤巷道支护设计提供一定的理论依据。     

基于突变理论的小煤窑采空区失稳判据及应用

小煤窑采空区突发性垮塌灾害是榆神府矿区重大地质灾害问题之一。采用工程地质分析及数理推导的方法,分析了小煤窑采空区成灾条件及致灾机理,构建了顶板–残留煤柱岩石力学系统,推导了基于尖点突变模型的采空区系统失稳力学判据。以枣稍沟小煤窑为例进行分析,结果表明,该方法简便实用,计算结果可靠,为小煤窑采空区稳定性定量评价提供了一种新途径。      

基于数学形态学多尺度分析的顶板下沉量预测

利用实测顶板沉降序列预测顶板下沉量是分析顶板稳定性的有效手段。提出基于数学形态学（MM）的预测方法,将沉降序列视为一组信号,用多尺度形态学算法将其解耦为若干分量,用最小二乘支持向量机（LSSVM）算法对各分量进行预测,叠加还原得到最终预测结果。根据某金矿762采场预控顶板AIII测点实测沉降时序,建立MM-LSSVM模型进行预测研究。研究结果表明,MM-LSSVM的解耦处理强化了各分量内部规律、弱化了相互干扰。与其他传统预测算法相比,MM-LSSVM的平均绝对百分误差和均方根误差大幅下降,预测精度显著提高。     

特殊构造条件下煤炭综放开采顶板涌水机理及防治

煤炭资源开采中采场顶板水水害是威胁工作面安全生产的灾害之一。以兖州矿区东滩煤矿综放开采14310工作面在回采过程中的涌水情况为例,在分析地质和水文地质条件基础上,从构造控水机理出发,分析了工作面特殊构造条件下顶板砂岩含水层的赋存规律和涌水规律,实施了14310工作面安全回采的探、放水工程、泄水巷工程和完善排水系统等相关水害综合防治方法,最终实现了工作面的安全回采。      

马城铁矿采场顶板预留厚度对其稳定性影响研究

马城铁矿上覆厚大第四系强含水体,属大水矿床,采场顶板稳定将是矿床开采的关键.本文采用FLAC3D对马城铁矿上向分层充填法方案的不同间距的点柱和不同厚度的顶板稳定性进行研究.研究表明,Ⅲ号薄矿体顶板比Ⅱ号厚大矿体顶板稳定好,Ⅲ号薄矿体预留厚度宜采用15m,Ⅱ号厚大矿体顶板预留厚度以30m为宜.     

塔西南甫沙地区被动顶板双重构造和乌泊尔地区背驮盆地的数值模拟

塔里木盆地西南缘前陆褶皱冲断带发育被动顶板双重构造(甫沙地区)和背驮盆地(乌泊尔地区)两种明显不同的构造类型。为了探讨它们的不同成因,利用有限差分软件FLAC开展了一系列二维数值模拟研究。采用遵循平面应变的黏弹塑性本构模型,设置两个滑脱层和三个能干层。同时考虑基底沉降、同构造剥蚀和沉积,缩短速率为8mm/a,剥蚀速率为每年侵蚀基准面以上高程的3×10-7(相当于每1000m每年剥蚀0.3mm)。在基底水平的情况下,采用均一的沉降速率1.6mm/a并以填平补齐的方式进行沉积时,3.5 Ma后发育成与甫沙地区相似的被动顶板双重构造。而当模型采用中部小两端大的拱形沉降速度以及填平补齐的沉积时最终发育成背驮盆地,和乌泊尔地区地质原型接近。模拟结果表明,同构造沉积地层对褶皱冲断带的影响巨大,当沉积物大量堆积在褶皱冲断带前缘时有利于被动顶板双重构造的形成,而沉积物大量堆积在逆冲楔顶与斜坡时则更有利于背驮盆地的发生。模拟结果认为甫沙地区和乌泊尔地区都接受了填平补齐的沉积方式,但基底沉降差异造成了两者的构造样式明显不同。在小范围内(后陆至前陆小于80km),甫沙地区基底以水平方式发生沉降,褶皱冲断带前缘接受了大量沉积;而乌泊尔地区基底在挤压下发生弯曲,使得后陆发生了更大的沉降从而接受了更多的沉积。     

基于BOTDR的光纤应变与顶板沉降变形关系的模型构建与试验研究

可以实现分布式、长距离、实时监测的BOTDR监测技术已在土木工程领域得到了较为广泛的应用,但在岩土工程领域的应用研究起步较晚,相关技术还有待于进一步完善。以布里渊BOTDR的巷道/隧道应变监测技术为基础,研究了沿巷道轴向进行一维布设的光纤应变测量值与隧道顶板沉降变形之间的关系。首先,根据巷道/隧道顶板的变形规律,建立了光纤沿巷道/隧道轴向发生的应变与巷道/隧道顶板的沉降变形之间的数学模型,即圆弧模型、抛物线模型和三角形模型。其次,对巷道/隧道顶板的沉降变形与光纤应变之间的关系进行了试验研究。对比分析表明,理论计算值与试验值具有很好的一致性。利用圆弧模型、抛物线模型和三角形模型等3个计算模型,可以将光纤应变与顶板沉降联系起来,这对于BOTDR技术的应用与推广具有重要的理论意义和工程实用价值。