期刊,采矿与岩层控制工程学报 2024年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

采矿与岩层控制工程学报

煤炭科学研究总院

主办单位：煤炭科学研究总院

出版周期：季刊

国际刊号：2096-7187

电子邮箱：jmsce2019@vip.126.com

电　　话：010-84262728

地　　址：北京和平里青年沟路5号天地大厦530《采矿与岩层控制工程学报》编辑部

采矿与岩层控制工程学报/Journal Journal of Mining and Strata Control EngineeringCSTPCD

查看更多>>《采矿与岩层控制工程学报》介绍采矿工程、矿山岩体力学与岩层控制工程及交叉学科领域的新理论、新方法、新技术、新成果，为推动采矿工程、岩体力学与岩层控制工程学科的发展，加强国内国际间的学术交流、人才培养和现代化建设服务。

正式出版

收录年代

煤矿岩层压裂技术与装备的发展方向

康红普冯彦军赵凯凯

1-4页

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查看更多>>摘要：针对浅埋综采工作面运输巷采用单体支柱超前加强支护工作面推采速度与支护速度不协调、工人劳动强度和安全隐患大、难以实现超前区域少人化等问题,以榆家梁煤矿52305工作面为工程背景,采用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的方法,实测了单体超前加强支护条件下的运输巷矿压显现规律,对比分析了单体加强支护和锚杆(索)主动式加强支护两种情况下的巷道围岩安全稳定性,并通过理论分析计算了运输巷支护参数,校验了现场支护的适应性及安全性.研究结果表明:52305工作面运输巷围岩属于较稳定型,现场单体超前加强支护条件下,锚杆(索)承载均在额定载荷的85％以内,两帮应力分布基本对称,围岩移近量和松动圈很小,围岩稳定性较好,现场超前支护段支护强度偏富余.采动支承压力影响段,单体支柱主要对顶板0.6 m范围内的局部岩层具有加强支撑作用,远小于锚杆和锚索支护作用范围和强度.取消单体支护后,运输巷围岩依然能够保持安全稳定.在榆家梁煤矿52305工作面运输巷超前加强支护段进行了取消单体支护工程试验,验证了研究结论的可靠性.

关键词：

浅埋综采工作面运输巷支护参数主动式超前支护现场实测

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极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制方法研究

王琦刘寄婷江贝薛浩杰...

18-33页

查看更多>>摘要：极近距离煤层传统长壁开采,受上层遗留煤柱和采空区垮落等因素的影响,下煤层开采过程中应力环境复杂、矿压显现剧烈,易诱发巷道围岩大变形.为解决上述问题,提出了极近距离条件下巷道定向切顶-约束高强支护无煤柱自成巷控制方法.通过顶板定向预裂切顶,主动改变顶板悬臂结构,切断采空区向巷道顶板的应力传递.充分利用矿山压力和岩体碎胀特性,取消煤柱留设,结合高强支护加强巷道顶板整体性,共同实现切顶自成巷.建立了极近距离煤层开采覆岩结构模型,计算了下煤层切顶自成巷巷旁支护阻力.以典型极近距离煤层为工程背景,开展了不同开采方法的数值试验对比研究,结果表明,提出的自成巷控制方法使巷道围岩应力降低59.8％,巷道顶板变形减少70.8％,并明确了极近距离煤层开采无煤柱自成巷控制机理.在此基础上,开展了典型极近距离煤层工程设计及现场应用研究,结果表明该方法有效降低了矿压显现程度,保证了自成巷的安全稳定控制.

关键词：

极近距离煤层定向切顶卸压约束高强支护力学模型设计方法

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基于IFM-KS模型的多层煤开采上覆岩层移动模型

程健维盛树平冉德志马永侦...

34-47页

查看更多>>摘要：双系煤层条件下的重复开采使得单层开采后已经趋于稳定的岩层再次"活化",加剧了变形破坏的影响.因此,对煤层重复开采后引起的覆岩移动规律进行研究具有十分重要的意义.基于"力学模型+几何方法"融合的IFM-KS模型,提出了适用于多层开采条件下的岩层移动计算模型,揭示了煤层重复开采情况下岩层二次扰动后的移动变形规律.通过理论计算及UDEC数值计算方法验证了双系煤层开采情况岩层移动新模型的预测准确性.结果表明,理论计算的岩层位移结果与采用数值模拟得到的结果整体呈相同的沉降趋势,平均误差率约为15％.结合岩层移动模型计算结果,层间及上覆岩层空隙率的相关计算,与单层煤开采相比,双系煤层开采后造成的采空区空隙率变化剧烈,岩层破坏更加严重,上下采空区可通过裂隙沟通形成漏风通道.该计算模型能为类似采动件下岩层变形预计、采空区空隙率分布等提供一定的参考.

关键词：

岩层移动关键层影响函数法重复开采

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沿空留巷开采覆岩裂隙演化规律及卸压瓦斯抽采技术

林海飞刘思博双海清徐培耘...

48-60页

查看更多>>摘要：沿空留巷开采是我国煤炭可持续发展的重要方向之一,其采动覆岩卸压瓦斯运移储集区演化与传统开采方式有所不同.为进一步准确辨识沿空留巷开采覆岩卸压瓦斯运移储集区,通过数值模拟及物理相似材料模拟,研究了切顶侧与未切顶侧的裂隙特征,分析了采动覆岩裂隙动态发育过程及应变分布规律,提出了沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区位置判别方法,并进行了现场工程实践.研究结果表明:低位覆岩受切顶影响,易发生破断垮落;高位覆岩区域未切顶侧覆岩裂隙较为发育,切顶侧与非切顶侧裂隙发育高度相同.采动裂隙形态、覆岩应变形态均呈梯形,随覆岩周期破断,采动裂隙呈跃进态势向上发展.不同区域采动离层裂隙角度集中在0°～10°,竖向破断裂隙区角度主要集中在80°～120°.基于关键层判别、采动裂隙角度及数量、覆岩应变特征等,结合通风方式,提出沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法,将抽采钻孔布置在"采动裂隙锐角发育区+高瓦斯体积分数"区域,判定得出试验工作面抽采靶区为与煤层顶板垂距30～46 m、与辅运巷平距30～55 m的区域.试验工作面开采期间整体瓦斯抽采效果良好,说明基于沿空留巷开采卸压瓦斯抽采靶区判定方法设计的抽采钻孔具有合理性,可为沿空留巷开采"Y"型通风方式下卸压瓦斯抽采钻孔设计提供一定参考.

关键词：

沿空留巷卸压瓦斯抽采采动裂隙储集运移区抽采靶区

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深部直墙半圆拱巷道围岩时效损伤劣化特征与动态补强技术

赵光明刘之喜孟祥瑞秦志宏...

61-75页

查看更多>>摘要：随着煤矿开采向深部逐渐延伸,巷道的大变形和长时间持续流变特性已成为支护中极具挑战的课题之一.为了探究深部巷道围岩损伤劣化的时效特征及动态补强技术,基于实验室试验,并结合理论分析、数值模拟及现场工业试验进行了研究.研究结果表明:(1)基于Laplace逆变换推导出圆形轴对称巷道的变形规律解析解,结合理论分析、非圆形巷道等效变换和现场试验确定塑性区半径为1.5～2.1 m,进一步得到直墙半圆拱巷道时效变形解析解;(2)基于弹性与弹塑性巷道模型,采用能量耗散表征了围岩损伤劣化的时效特征与塑性区演化趋势,并提出了一次支护的时机;(3)阐明了围岩在一次支护后的时效性损伤劣化的演化趋势,基于垂直应力峰值比率,提出了二次支护方案与时机,进一步分析围岩剪应力与垂直应力,确定了二次支护锚杆的长度为3.0 m,支护时机为40～70 d.研究结果可为深部煤矿巷道的设计与维护提供理论依据和实践指导.

关键词：

深部巷道损伤劣化时效特征动态补强

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深井松软围岩煤巷采动增跨效应及防控技术

王方田刘超翟景辉张洋...

76-86页

查看更多>>摘要：针对深井松软煤巷围岩变形严重、巷道支护困难等问题,以城郊煤矿LW21106工作面沿空巷道为工程背景,建立了采动巷道增跨模型,揭示了采动增跨效应演化机理.通过构建巷道顶板横纵弯曲梁模型,指出顶板横向受力、巷道等效跨度、煤岩强度是巷道围岩损伤破坏的主控因素,提出了采动增跨效应防控对策并进行工业性试验.研究结果表明:受采动影响,巷道经历"初始围岩稳定—围岩裂隙发育扩展—围岩剪切破坏加剧—等效跨度增加"过程;巷道顶板最大正应力与应力集中系数、顶板等效跨度、巷道断面尺寸及埋深成正相关关系;巷道顶板在高应力环境下易发生拉剪破坏,增加顶板锚索数量以及锚索预紧力有利于增强顶板初期完整性.基于巷道变形破坏主控因素,提出"围岩加固-卸压-强化支护"协同防控策略;针对现场条件,采用煤柱侧向切顶+注浆加固并对破碎区域补充锚索强化支护的防控技术.现场监测结果表明,煤柱帮最大移近量为18.89 cm,顶板下沉量为25.86 cm,两帮移近量为29.65 cm,有效控制了煤巷围岩变形,为深井松软围岩巷道变形控制提供了参考.

关键词：

深井松软围岩采动增跨效应主控因素协同防控

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动荷载作用下不同应力波透射性结构面围岩层裂特性

朱建波毕硕孙家鑫暴伟越...

87-98页

查看更多>>摘要：煤矿巷道的力学性质由围岩结构决定,结构面位置、抗拉强度等特征显著影响应力波在围岩中的传播规律.以青砂岩为研究对象,通过室内试验分析了含低应力波透射性结构面围岩破坏特征,借助ABAQUS/Explicit建立含高应力波透射性结构面围岩数值模型,并结合室内试验结果验证模型合理性,同时对不同高透射性结构面抗拉强度、位置、入射波幅值等条件下整体巷道围岩破坏特征进行研究.研究结果表明:随着结构面抗拉强度的增加,低应力波透射性结构面围岩层裂体长度逐渐缩短,高应力波透射性结构面的层裂体长度则与结构面抗拉强度无关.高应力波透射性结构面围岩在应力波作用下围岩先于结构面破坏,低应力波透射性结构面围岩中结构面先于围岩破坏.巷道围岩中高应力波透射性结构面距自由端较远时不影响围岩层裂位置,距自由端较近时仅结构面破坏.随着应力波幅值的增加,高应力波透射性结构面围岩破坏模式依次为:整体未破坏、围岩完整-结构面拉伸破坏、围岩层裂破坏-结构面拉伸破坏.研究结果可为巷道的稳定性评价提供参考.

关键词：

围岩结构面数值模拟层裂

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基于改进组合弹簧模型的矿井地应力场计算方法

赵毅鑫赵良辰杨东辉边华...

99-112页

查看更多>>摘要：地应力场是影响围岩稳定性的重要因素,准确反演计算地应力场是采矿工程设计中的难点.结合布尔台矿Kaiser法实测地应力数据,提出了一种基于改进组合弹簧模型的地应力场计算方法,并与侧压系数法、经典组合弹簧模型法等的结果和实测值进行了对比.利用FLAC3D研究了不同侧向应力边界条件下布尔台矿42105工作面矿压显现规律,并与实测矿压数据进行了对比分析.研究结果表明:所提出方法计算的应力场与实测值间主应力均方根平均误差均值为1.831,较其他反演计算方法降低了14.6％～42.2％;对称平均绝对百分比误差均值为19.45％,较其他反演计算方法降低了3.4％～36.9％.将该方法计算的应力作为应力边界时,模拟得到的支撑力与实测数据间的均方根误差的平均值为66.55,相较于侧压系数法降低了7.75％,相较于经典组合弹簧模型法降低了32.45％;对称平均绝对百分比误差的平均值为15.75％,相较于侧压系数法降低了6.61％,相较于经典组合弹簧模型法降低了20.67％.因此,该方法能够较准确计算地应力场并为精准模拟矿压规律提供新的应力边界施加方法的参考.

关键词：

Kaiser法地应力反演组合弹簧模型克里金插值数值模拟

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多工作面连续开采地表沉陷与强矿震联动响应规律

张广超张广有周广磊张照允...

113-126页

查看更多>>摘要：深部矿井多工作面大空间开采导致大能量强矿震事件频发,同时地表伴随剧烈的下沉变形,掌握具体地层条件下地表移动与强矿震时空分布响应规律对于深部矿井动力灾害防控意义重大.以兖州矿区东滩煤矿63上04,63上05,63上06工作面为工程背景,基于关键层理论与复合破断原理,对东滩煤矿复杂地层进行了科学划分,现场实测了深井厚硬岩层下多工作面开采地表沉降规律及强矿震时空分布特征,分析了多工作面连续开采下关键层组运移演化规律,揭示了关键层组破断演化、地表沉陷规律与大能量强矿震分布的联动效应.研究结果表明:①东滩煤矿六采区地层可以划分出4个关键层组,每个关键层组包含一层关键层和若干坚硬岩层,相比单一关键层,关键层组发生复合破断时的矿震能量更高、破断步距更大,对上覆岩层的运移及地表下沉影响也更为突出.②地表沉陷观测结果显示,63上04,63上05工作面开采结束,地表下沉系数分别为0.189,0.458;63上06工作面当前已开采808.29 m,地表下沉系数为0.492,受多关键层组地质赋存特征影响,东滩煤矿六采区地表下沉系数远小于兖州矿区其他矿井平均地表下沉系数(0.75～0.85),地表未达到充分采动,下沉趋势为:无明显下沉-下沉空间显著-下沉空间逐渐增大.③矿震监测结果显示,63上04工作面开采时,大能量强矿震事件主要集中在低位关键层组Ⅰ,Ⅱ层位,随着多工作面连续开采,大能量强矿震逐渐向高位转移,逐渐集中至关键层组Ⅱ,Ⅲ层位.④由地表沉陷及大能量强矿震实测数据可知,东滩煤矿六采区多工作面连续开采下关键层组复合破断覆岩结构呈"断悬"结构-"铰接"结构交替上升,逐层演化过程验证了覆岩运动、地表沉陷及大能量强矿震3者之间存在一定的联动效应.研究成果可对类似工程地质条件下多关键层组复合破断研究及大能量强矿震预控提供一定参考.

关键词：

关键层组复合破断强矿震地表沉陷覆岩运移联动效应

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