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Analysis on damage causes of built-in corridor in core rock-fill dam on thick overburden:A case study 被引量:2
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作者 Jia’ao YU Zhenzhong SHEN Zhangxin HUANG 《Frontiers of Structural and Civil Engineering》 SCIE EI CSCD 2022年第6期762-780,共19页
The stress state of the built-in corridor in core rock-fill dam on thick overburden is extremely complex,which may produce cracking and damage.The purpose of this paper was to investigate the effect of thick overburde... The stress state of the built-in corridor in core rock-fill dam on thick overburden is extremely complex,which may produce cracking and damage.The purpose of this paper was to investigate the effect of thick overburden on the stress and deformation of the built-in corridor in a rock-fill dam,and ascertain the damage causes of the corridor.The rationality of the analysis method for corridor with similar structure is another focus.The approach is based on finiteelement method and the calculation result accuracy is verified by the field monitoring data.The improved analysis method for corridors with similar structure is proposed by comparing various corridor load calculation methods and concrete constitutive models.Results demonstrate that the damage causes of the corridor are the deformability difference between the overburden and concrete and the special structural form.And the calculation model considering dam construction process,contact between concrete and surrounding soil,and concrete damage plasticity can reasonably reflect the mechanical behavior of the corridor.The research conclusions may have a reference significance for the analysis of tunnels similar to built-in corridors. 展开更多
关键词 thick overburden built-in corridor stress deformation causes for damage concrete damaged plasticity
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注浆影响下隧道渗流场及最小覆土厚度修正研究
2
作者 贾宝新 袁庆雷 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期255-266,共12页
隧道最小覆土厚度是水下隧道施工中的关键参数。为了计算考虑注浆影响的隧道最小覆土厚度,基于镜像法和渗流力学理论,推导了水下隧道渗流场在注浆影响下的解析解,并结合日本最小渗流法对隧道最小覆土厚度的计算进行修正。通过公式退化... 隧道最小覆土厚度是水下隧道施工中的关键参数。为了计算考虑注浆影响的隧道最小覆土厚度,基于镜像法和渗流力学理论,推导了水下隧道渗流场在注浆影响下的解析解,并结合日本最小渗流法对隧道最小覆土厚度的计算进行修正。通过公式退化和室内相似模拟试验,验证了理论解析解的正确性。基于此解,探讨了注浆相对渗透系数、注浆范围、水深等参数对解的影响。研究表明:在不同埋深比条件下,衬砌外水压力随水深增加呈线性增长;埋深比越小,水深变化对衬砌外水压力的敏感性越高;提高注浆圈的抗渗性比单纯增大其注浆范围更能有效降低隧道渗流量,特别是在1~3 m注浆范围内控制效果尤为显著;未实施注浆时,隧道覆土厚度对水深变化更为敏感,提升注浆材料抗渗性可有效减少水深的影响;对于高风险隧道,建议采用高抗渗性注浆材料,注浆厚度可扩展至5 m以上。而常规工程中,1~3 m的注浆范围为优选,以实现安全性与成本的平衡。 展开更多
关键词 隧道工程 渗流场 覆土厚度 注浆圈 室内模型试验
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基于主控岩层的综采工作面导水裂缝带高度预测方法研究
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作者 安泽 于秋鸽 +3 位作者 尹希武 张玉军 宋业杰 张春会 《煤炭工程》 北大核心 2026年第3期145-154,共10页
为准确预测综采工作面导水裂缝带发育高度,基于综采工作面覆岩结构特征,结合矿山压力、涌水量及微震事件的演化规律,提出工作面覆岩导水裂缝主控岩层的概念,并构建覆岩厚硬岩层“横向三区”复合承载结构模型,推导“三区复合支撑体”支... 为准确预测综采工作面导水裂缝带发育高度,基于综采工作面覆岩结构特征,结合矿山压力、涌水量及微震事件的演化规律,提出工作面覆岩导水裂缝主控岩层的概念,并构建覆岩厚硬岩层“横向三区”复合承载结构模型,推导“三区复合支撑体”支承刚度计算公式,建立工作面覆岩临界破断步距计算方法,最终形成基于主控岩层的导水裂缝带高度预测新方法,并在纳林河二矿31101综采工作面开展工程应用验证。研究结果表明:工作面导水裂缝主控岩层是覆岩中自下向上首个不发生周期性破断的厚硬岩层,该岩层由原岩支撑区、支架控顶支撑区、冒落顶板支撑区构成的复合支撑体共同支承;随着破断岩层碎胀程度及相对压实系数的变化,冒落顶板支撑区刚度呈现“缓慢增长”与“快速增长”双阶段演化特征;工作面覆岩临界破断步距等同于工作面见方步距。工程应用结果显示,31101工作面导水裂缝带裂采比实测值为17.21,《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中两组经验公式预测裂采比分别为8.51和9.83,而本文提出的基于主控岩层的预测方法计算裂采比为19.58,与现场实测结果更为接近,预测精度显著提升。 展开更多
关键词 导水裂缝带高度 综采工作面 支承刚度 破断步距 厚硬岩层 覆岩结构
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弱胶结覆岩下顶分层综放面强矿压机理及拱形工作面控制技术
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作者 王家臣 陈建强 +2 位作者 潘卫东 彭宝山 邓藏 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期193-208,共16页
弱胶结覆岩可导致工作面强矿压,甚至压架事故,严重威胁安全和影响生产。以准东二矿55 m巨厚煤层顶分层综放开采为研究背景,采用现场实测、理论分析、室内试验以及数值模拟等方法对弱胶结覆岩下特厚综放面矿压规律及控制技术进行研究。... 弱胶结覆岩可导致工作面强矿压,甚至压架事故,严重威胁安全和影响生产。以准东二矿55 m巨厚煤层顶分层综放开采为研究背景,采用现场实测、理论分析、室内试验以及数值模拟等方法对弱胶结覆岩下特厚综放面矿压规律及控制技术进行研究。结果表明:准东二矿首采区覆岩赋存表现为基岩厚度大,整体胶结程度弱,软或极软岩层占比87%;顶分层首采1101综放面推进期间,基本顶砌体梁在高位岩块回转的动荷载下二次破断失稳,原砌体梁承载结构被破坏,支架由给定载荷转为与直接顶共同承担体系变形,导致强矿压;据此,建立了支架上方拱结构岩块段的稳定方程并揭示了不同位置的受力规律,进而提出工作面“拱形”布置及回采工艺,以便顶板形成倾向承载结构从而控制强矿压,并揭示其将部分覆岩载荷转化为拱块段之间的相互作用力的矿压控制机理;数值模拟结果进一步得出新工艺下工作面顶板塑性区发育程度降低,顶板下沉量减小33.1%,支架上方拱结构将部分上覆载荷转化为内力,结构的应力水平上升,垂直应力高于原来的18%,最终降低了支架整体承受的载荷。现场实践表明,该技术对强矿压控制发挥着重要作用,支架受力最高峰值下降12%,较强来压范围由20~120号支架缩小至40~100号支架,同时,拱脚处最大挤压力有利于工作面两端三角煤及顶板及时折断垮落。 展开更多
关键词 弱胶结覆岩 巨厚煤层 分层综放 强矿压 拱形工作面
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高位厚硬关键层破断致灾机制及弱化减灾效应研究
5
作者 王君 丁嘉兴 +3 位作者 宁杉 朱卫兵 赵波智 李竹 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期140-147,169,共9页
目前针对高位厚硬关键层的致灾机制研究多侧重于关键层的破断行为及其对采场强矿压的影响作用,关于关键层与煤层间距(层间距)变化对高位关键层的破断形式转变现象及其对应变能“积聚−释放”过程影响的研究相对较少。针对上述问题,综合... 目前针对高位厚硬关键层的致灾机制研究多侧重于关键层的破断行为及其对采场强矿压的影响作用,关于关键层与煤层间距(层间距)变化对高位关键层的破断形式转变现象及其对应变能“积聚−释放”过程影响的研究相对较少。针对上述问题,综合采用理论分析、数值模拟与相似模拟实验方法,揭示了高位关键层破断形式转变机制与能量聚散演化规律,比较了不同层位高位关键层弱化后工作面来压强度的衰减特征,阐明了高位厚硬关键层的弱化减灾效应。研究结果表明:关键层与煤层间距增大会导致关键层悬露区域面积发生变化,改变关键层走向及倾向边界上的弯矩大小及增长规律,促使其破断形式由竖向破断转变为横向破断;高位典型厚硬关键层因其承载能力强,悬露面积较低位关键层更大,弹性应变能积聚量更大,其破断弹性应变能快速释放诱发强矿压灾害的风险更高;水压致裂方法可显著改变关键层的破断步距及采场矿压显现强度,对煤层上方125 m处的高位关键层进行水压致裂弱化后,其破断步距较未弱化时减小40.94%,弹性应变能积聚量降低98.40%,工作面顶板压力下降了48.77%,因高位厚硬关键层断裂诱发的采场强矿压显现得到有效控制。 展开更多
关键词 高位关键层 厚硬岩层 覆岩运移 矿压显现 能量聚散 水压致裂
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厚松散层内“类散体拱”结构演化及覆岩运移规律
6
作者 谭毅 王宇 +5 位作者 李辉 张少普 冯羿翔 葛志博 汤泽 张志翔 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期43-53,共11页
目的为探究松散层内“类散体拱”结构发育与地表损害之间的关系,开展厚松散层内“类散体拱”结构演化及覆岩运移规律研究。方法以鹤煤五矿2303工作面为研究背景,综合运用PFC颗粒流数值模拟、现场钻孔漏失量观测联合微动勘探实测和非线... 目的为探究松散层内“类散体拱”结构发育与地表损害之间的关系,开展厚松散层内“类散体拱”结构演化及覆岩运移规律研究。方法以鹤煤五矿2303工作面为研究背景,综合运用PFC颗粒流数值模拟、现场钻孔漏失量观测联合微动勘探实测和非线性回归分析等方法进行研究。结果随着工作面推进,基岩整体破坏形态呈“正梯形”,松散层底部颗粒受基岩弯曲下沉扰动形成“拱形”胶结破坏区,颗粒在运动压实过程中形成具有一定承载能力的“类散体拱”结构;裂隙场、应力场和位移场均具有阶段性发育特征,导水裂隙带高度发育经历快速增长、缓增、骤增和稳定4个阶段,应力场演化主要经历基岩“压力拱”结构发育、“压力拱”与“类散体拱”结构联合演化、“类散体拱”结构发育3个阶段,地表下沉主要经历缓慢下沉、快速下沉、急速下沉和稳定下沉4个阶段,“三场”演化各阶段相互对应;通过在地表构建测量圆测量开采过程中地表下沉值,地表下沉曲线整体呈近似“V”形,开采结束后在采空区中部地表出现“台阶裂缝”,采空区两侧出现拉伸裂缝,与实际勘探结果吻合;现场联合钻孔漏失量观测和微动勘探实测表明,2303工作面导水裂隙带高度为147.46 m,裂采比为16.49;垮落带高度为57.46 m,垮采比为6.43;基于回归理论构建厚松散层地表最大下沉值多元非线性预测公式,有效降低了考虑单一影响因素地表最大下沉值预测误差,获得良好的拟合优度0.98。结论研究方法可为类似条件下煤矿的安全生产以及地表保护提供参考。 展开更多
关键词 厚松散层 类散体拱 导水裂隙带 覆岩破坏 地表下沉
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内蒙古矿区矿震发生特点及防控对策与实践
7
作者 曹安业 杨耀 +6 位作者 陈凡 王常彬 白贤栖 顾颖诗 马祥 秦续峰 丁国利 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期130-149,共20页
我国煤炭资源开发重心已向西部矿区优势资源快速转移,期间大规模、高强度开采诱使2.0级及以上矿震活动频发。2024年内蒙古原煤产量跃居全国第一,但矿震灾害尤为突出。为有效遏制内蒙古矿区矿震突增势头,统计了内蒙古矿震频发矿井地质沉... 我国煤炭资源开发重心已向西部矿区优势资源快速转移,期间大规模、高强度开采诱使2.0级及以上矿震活动频发。2024年内蒙古原煤产量跃居全国第一,但矿震灾害尤为突出。为有效遏制内蒙古矿区矿震突增势头,统计了内蒙古矿震频发矿井地质沉积特征,梳理了自2020年以来发生的26起2.0级及以上矿震案例,总结了矿震发生特点及发展趋势,结合地表岩移监测与覆岩离层观测结果,初步揭示了复杂沉积地层破断活动特征对频发矿震活动影响的特殊性,明确了矿震发生原因,提出了以主动卸压、减沉降载和生产布局优化为指导的矿震防控思路,并在受矿震严重制约生产的矿井开展了防控工业性试验。结果表明:内蒙古频发矿震矿区白垩系地层经历河流与风化沉积且发生大规模碳酸胶结作用,与下伏侏罗系地层形成重大不整合面,整体赋存形态和力学属性均表现出“骤变型”空间展布特征,造成了内蒙古煤矿矿震发生规律与机理的独特性;矿震多发生在邻空开采期间,震源位于采空区,对井上下几乎没有影响,发生过矿震的工作面复产期间降速开采甚至停产仍会再次发生矿震,凸显了矿区内覆岩断裂诱发矿震的复杂性;对矿震起控制作用的岩层动态变化,矿震发生后,地表快速下沉呈“阶梯式”,引起矿震的岩层及其上覆岩层内部裂隙快速扩展,裂隙扩展范围的所有岩层错动失稳均可能诱发矿震,这是内蒙古煤矿矿震难以有效防控的主要原因;矿震防控工程实施后,白垩系地层积聚能量稳步释放,地表沉降得到有效控制,减震效果显著;通过优化开采布局,降低了高强度开采带来的不利影响,实现源头防控矿震的同时,也促进了内蒙古煤矿矿震与冲击地压协同主动调控技术升级,对于后续矿井产能稳步释放具有重要意义。研究成果可促进对内蒙古矿区矿震的理性认识,并可为矿震有效防控提供宝贵思路。 展开更多
关键词 内蒙古矿区 矿震 沉积环境 巨厚覆岩 矿震防控 覆岩隔离注浆 开采布局优化
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巨厚洛河组下小煤柱双向跳采覆岩离层演化规律研究
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作者 于思源 王晓振 +3 位作者 沙海洋 裴文贤 谢建林 许康 《陕西煤炭》 2026年第2期23-30,共8页
【目的及方法】黄陇侏罗纪煤田顶板赋存有巨厚洛河组含水层,在高强度开采影响下引发离层突水灾害,威胁矿井安全生产。目前对于覆岩离层演化的研究多集中于单工作面,针对亭南煤矿二四盘区工作面实行小煤柱双向跳采的特殊工程条件,通过3DE... 【目的及方法】黄陇侏罗纪煤田顶板赋存有巨厚洛河组含水层,在高强度开采影响下引发离层突水灾害,威胁矿井安全生产。目前对于覆岩离层演化的研究多集中于单工作面,针对亭南煤矿二四盘区工作面实行小煤柱双向跳采的特殊工程条件,通过3DEC数值模拟研究了其覆岩运移与离层演化的基本过程及其规律。【结果】结果表明,离层主要存在于下部关键层(亚关键层Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)和主关键层下,在下部离层逐渐闭合后发育最终止于主关键层,主关键层下出现离层的最早时间是在首采面过钻孔后;在盘区开采过程中导水裂隙带呈“马鞍形”“拱形”“马鞍形”变化,首采面采空对覆岩的影响局限于顶板一个较小的范围内,而在2412面开采后下沉已传递至地表,在3个工作面采完后覆岩进入整体稳沉阶段。【结论】研究结果有助于进一步探明煤层采动影响覆岩运移与离层演化规律,可为类似条件下离层水害防治问题提供一定参考。 展开更多
关键词 巨厚洛河组 跳采 覆岩离层 导水裂隙带
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采用跨孔法波速对厚覆盖层地区基岩完整性分析
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作者 刘文超 《土工基础》 2026年第1期135-139,148,共6页
在深厚覆盖层地区,由于钻孔深度大、基岩成分、颗粒复杂,当采用常规钻探手段往往无法准确判断基岩的完整性时,可采用跨孔法波速等原位测试手段对基岩完整性进行定性或定量判断分析,为基础设计及施工提供准确的地质依据。以南京地铁4号... 在深厚覆盖层地区,由于钻孔深度大、基岩成分、颗粒复杂,当采用常规钻探手段往往无法准确判断基岩的完整性时,可采用跨孔法波速等原位测试手段对基岩完整性进行定性或定量判断分析,为基础设计及施工提供准确的地质依据。以南京地铁4号线二期江心洲中间风井岩土工程详细勘察为例,详细介绍了在长江漫滩深厚覆盖层地区的基岩勘察过程中,通过采用中间孔激发、两侧孔接收的跨孔法波速测试手段,在深基坑两端头针对复杂基岩地层合理布置跨孔波速测试孔,采用电火花震源激发纵波进行岩石纵波测试,结合室内试验、地质钻孔资料等综合分析,计算取得岩体完整性系数,进一步细化了基岩地层的完整性,为优化地连墙插入深度和控制工程总造价提供了地质依据。 展开更多
关键词 厚覆盖层 跨孔法波速测试 深基坑 地连墙
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深厚表土薄基岩覆岩结构演化机制及协同支护研究
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作者 孙轲 郑灿广 +2 位作者 邢浩树 潘德远 张令卓 《煤炭与化工》 2026年第1期16-24,31,共10页
针对巨野矿区深厚表土-薄基岩地层条件下沿空巷道围岩大变形与冲击失稳难题,本文以郭屯煤矿2303工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法开展研究,揭示了深厚表土-薄基岩覆岩结构演化机制。研究表明基岩层因强... 针对巨野矿区深厚表土-薄基岩地层条件下沿空巷道围岩大变形与冲击失稳难题,本文以郭屯煤矿2303工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法开展研究,揭示了深厚表土-薄基岩覆岩结构演化机制。研究表明基岩层因强度低、厚度小,无法形成有效承载结构,导致覆岩由传统“三带”退化为即时加载带(ILZ)与静载带(SLZ)的两带结构。表土层呈倒梯形整体运移,诱发持续高静载应力,致使巷道围岩呈现顶板下沉、两帮非对称收敛、浅部破碎区扩展及深部能量积聚的渐进劣化现象。基于此,提出变径卸压协同优化支护技术,采用浅部小孔径+深部大孔径的钻孔设计,使用高分子材料回填浅部孔段,实现浅部保完整、深部释能量。应用结果表明,该技术有效控制了围岩变形,为类似地质条件下深部沿空巷道围岩控制提供理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 深厚表土 薄基岩 两带结构 变径卸压
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深部掘进巷道坚硬覆岩厚度变化区矿压显现机制研究
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作者 王庆国 李富强 李汉明 《煤炭与化工》 2026年第2期39-43,49,66,共7页
冲击地压灾害防治已成为制约安全高效开采的核心难题,而坚硬覆岩厚度变化区采掘工作面冲击地压显现等问题愈发凸显。本文以千米矿井红阳三矿西三上采区为工程背景,针对坚硬覆岩厚度非均匀分布区的应力异常致灾机理展开系统研究。通过构... 冲击地压灾害防治已成为制约安全高效开采的核心难题,而坚硬覆岩厚度变化区采掘工作面冲击地压显现等问题愈发凸显。本文以千米矿井红阳三矿西三上采区为工程背景,针对坚硬覆岩厚度非均匀分布区的应力异常致灾机理展开系统研究。通过构建覆岩层状弹性介质模型,揭示了覆岩厚度与弹性模量协同作用对垂直应力的影响规律。研究结果表明,应力集中系数K可以反映出覆岩厚度与垂直应力成正相关关系,覆岩厚度越大,应力集中系数K越大,应力集中越显著;顶板中坚硬覆岩厚度越厚,巷道围岩应力集中程度越高;现场煤层应力异常区的垂直应力实测数据有效证明了覆岩厚度是影响煤层垂直应力的重要因素。 展开更多
关键词 冲击地压 覆岩厚度变化 应力异常 掘进巷道
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深埋厚煤层充填开采工作面覆岩活动规律研究
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作者 牛小森 《煤炭与化工》 2026年第3期22-26,共5页
为解决邢东矿区“三下”开采背景下的地表沉降问题,以主采煤层厚度大、埋藏深的邢东矿为工程应用背景,采用理论分析、计算机数值分析和现场实测等多种方法和手段,对深埋厚煤层充填开采工作面覆岩活动规律进行了深入系统的全面研究。通... 为解决邢东矿区“三下”开采背景下的地表沉降问题,以主采煤层厚度大、埋藏深的邢东矿为工程应用背景,采用理论分析、计算机数值分析和现场实测等多种方法和手段,对深埋厚煤层充填开采工作面覆岩活动规律进行了深入系统的全面研究。通过理论计算得出了基本顶及以上岩层不发生断裂的临界充填高度,利用数值模拟得出了工作面进行开采过程中的顶板岩层移动及破坏规律,最后实测工作面上方的最大下沉量,表明地面变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 深埋厚煤层 充填开采 覆岩活动 沉降控制 三下开采
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巨厚煤层开采顶板岩层扰动微震响应规律研究
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作者 常成林 杜元豪 +3 位作者 高宏伟 薛悟强 王印 陈建东 《煤炭与化工》 2026年第3期61-65,共5页
针对我国蒙西地区华北型煤田巨厚煤层综采放顶煤面临的大采高、宽采宽、长走向、覆岩高地应力等现象,以淮南矿业集团西部煤电唐家会煤矿为例,通过对比分析切顶与不切顶回采工作面顶板微震事件的发育,对巨厚主采石炭系煤层回采过程中微... 针对我国蒙西地区华北型煤田巨厚煤层综采放顶煤面临的大采高、宽采宽、长走向、覆岩高地应力等现象,以淮南矿业集团西部煤电唐家会煤矿为例,通过对比分析切顶与不切顶回采工作面顶板微震事件的发育,对巨厚主采石炭系煤层回采过程中微震监测响应规律进行研究,分析微震监测时-空-能综合响应特征。结果表明,对于唐家会煤矿6煤巨厚煤层开采未切顶工作面,微震监测顶板岩层扰动范围较大,可达到15~20倍采高;采取切顶卸压措施工作面,微震监测覆岩破坏约12倍采高,对巨厚煤层开采顶板岩层矿压控制效果明显;切顶卸压可超前构建一个相对低应力区域,避免矿压异常显现动力灾害。 展开更多
关键词 巨厚煤层 顶板覆岩 高位预裂 切顶卸压 矿压显现 微震监测 能量释放
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特厚煤层上向分层与下向分层充填开采矿压显现研究
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作者 张军颖 韩凯月 +3 位作者 刘林 姜龙 杨小宁 马金鹏 《煤矿现代化》 2026年第2期49-56,共8页
白芨沟煤矿面临资源枯竭问题,需回收河床保安煤柱。为控制地表沉降,采用分层膏体逐巷充填技术。本文基于FLAC3D数值模拟,研究了特厚煤层上向与下向分层充填开采的矿压显现规律。首先通过优化支巷间距,确定间隔两巷方案为最优方案。结果... 白芨沟煤矿面临资源枯竭问题,需回收河床保安煤柱。为控制地表沉降,采用分层膏体逐巷充填技术。本文基于FLAC3D数值模拟,研究了特厚煤层上向与下向分层充填开采的矿压显现规律。首先通过优化支巷间距,确定间隔两巷方案为最优方案。结果表明,上向分层充填能更有效控制顶板沉降与应力分布,其分层充填体形成的阶梯式支撑结构显著抑制覆岩变形,而下向分层因早期顶板卸压难以恢复,稳定性较差。 展开更多
关键词 特厚煤层 分层充填 间距优化 覆岩沉降
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厚硬覆岩层裂隙-能量链式致灾机制与推进速度阈值优化 被引量:2
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作者 单鹏飞 李根 +6 位作者 来兴平 段红飞 许慧聪 李杰宇 杨珂 惠聪 蔡咏航 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期292-307,共16页
西部井工矿井具有一次采出厚度大、工作面长度长、回采巷道断面大和工作面推进速度快的特点,持续增加的推进速度不仅波及采动裂隙发育扩展,显著影响矿区水资源赋存环境,更易级联诱发厚硬覆岩层弹性能的“高积—突释”,导致巷道围岩持续... 西部井工矿井具有一次采出厚度大、工作面长度长、回采巷道断面大和工作面推进速度快的特点,持续增加的推进速度不仅波及采动裂隙发育扩展,显著影响矿区水资源赋存环境,更易级联诱发厚硬覆岩层弹性能的“高积—突释”,导致巷道围岩持续性大变形、冲击地压、矿震等复合动力灾害频发,亟待揭示西部矿区复合动力灾害发生演化机制的推进速度效应,确定减损控灾合理推进速度阈值。以陕西榆横矿区小纪汗煤矿为工程背景,采用理论分析、试验研究与数值计算等方法,分析现有推进速度下厚硬覆岩层运移状态、反演厚硬覆岩层能量积释事件;研究不同推进速度下厚硬覆岩层“能量-裂隙”级联机制,揭示不同推进速度下开采全周期裂隙组网规律,量化裂隙发育高度、空间分布密度、覆岩损伤比等指标参数与推进速度关系。结果表明:推进速度是促进区域裂隙发育扩展与诱发厚硬覆岩动力事件的主控因素,12m/d推进速度下裂隙扩展区域较大且厚硬覆岩层能量集中现象显著;随着推进速度的增加,裂隙发育高度降低,应力集中区范围减小,峰值应力向工作面端头迁移,动力灾害发生风险增大;厚硬覆岩层能量积聚区沿应力集中区迹线且滞后应力集中区迁移,采动裂隙在岩体释能影响下快速扩展,裂隙与能量间存在链式关联,裂隙带可进一步细化为中部“压实区”与两端“裂隙集中区”,“压实区”裂隙主要经历萌生—发育—贯通—闭合4个阶段,裂隙密度随工作面推进距离增加呈现先上升后下降的变化趋势;覆岩损伤比随推进速度增加持续降低。综合考虑不同推进速度下岩体积能诱灾风险、裂隙发育和覆岩损伤比,确定小纪汗煤矿减损控灾合理推进速度阈值为12~15m/d。 展开更多
关键词 厚硬覆岩 复合动力灾害 推进速度阈值 采动裂隙 能量积释
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“三软”厚煤层开采覆岩多层位离层注浆减沉技术及应用 被引量:6
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作者 郭文兵 吴东涛 +3 位作者 郭明杰 胡玉杭 杨伟强 王比比 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期1-12,共12页
采动覆岩离层注浆中注浆层位精准识别及保护层厚度合理确定,对防治地表沉陷、保护地表建(构)筑物具有重要意义。为了实现覆岩多层位离层精准注浆减沉,基于组合梁理论改进了离层位置判别方法,确定了覆岩多层位离层注浆充填位置;通过弹性... 采动覆岩离层注浆中注浆层位精准识别及保护层厚度合理确定,对防治地表沉陷、保护地表建(构)筑物具有重要意义。为了实现覆岩多层位离层精准注浆减沉,基于组合梁理论改进了离层位置判别方法,确定了覆岩多层位离层注浆充填位置;通过弹性薄板理论,建立了覆岩离层注浆保护层采动岩体结构力学模型;构建了覆岩多层位离层注浆充填空间的等效模型,并根据注浆空间上位岩层和下位岩层破断规律,给出了充填空间的最小和最大总体积;采用概率积分法并结合地表实际监测结果,评价了“三软”厚煤层覆岩多层位离层注浆效果,并对郑州矿区裴沟煤矿22151工作面开展了实例分析。结果表明:钻孔窥视验证了多层位离层注浆位置的准确性,在距煤层152.6 m中粒砂岩底部和距煤层168.6 m处细粒砂岩下方之间成功实施覆岩多层位离层注浆;工作面在开采厚度为7.1 m时,保护层厚度为25.2 m能够实现覆岩离层注浆工作的安全实施;理论计算注浆量为9.5×10^(4)~14.7×10^(4)t,实际工程注浆量约为13.3×10^(4)t,注采比约为0.41;采用覆岩多层位离层注浆开采后,地表最大下沉量为649.8 mm,大部分民房处地表最大水平变形值处于Ⅰ级损害程度内;覆岩多层位离层注浆开采地表沉陷控制效果显著,减沉率约77.91%。 展开更多
关键词 “三软”厚煤层 软硬交互覆岩 覆岩离层 多层位注浆 保护层 沉陷控制
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尼日利亚伟晶岩型稀有金属找矿方法研究与应用
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作者 王建青 洪文武 +5 位作者 赵振华 王鹏飞 李松彬 杨召鹏 黄小军 吴晓飞 《中国矿业》 北大核心 2025年第S2期832-838,共7页
尼日利亚拥有丰富的伟晶岩型稀有金属矿产资源,然而矿床通常规模较小、形态复杂、覆盖厚,找矿难度大,是研究区找矿需要突破的重要难题。研究突破单一找矿方法局限,利用有效地物化综合信息的找矿组合来实现找矿突破,为区域伟晶岩型稀有... 尼日利亚拥有丰富的伟晶岩型稀有金属矿产资源,然而矿床通常规模较小、形态复杂、覆盖厚,找矿难度大,是研究区找矿需要突破的重要难题。研究突破单一找矿方法局限,利用有效地物化综合信息的找矿组合来实现找矿突破,为区域伟晶岩型稀有金属找矿提供参考。收集研究区域资料完成选区选片,通过路线地质调查来发现伟晶岩脉线索,辅以土壤地球化学剖面测量和激电中梯测量、音频大地电磁测深等方法进一步确定伟晶岩脉的形态与规模等,为钻探工程部署提供依据,钻探验证深部发现工业锂、铌钽矿体。综合找矿方法的成功应用对区域找矿方向具有一定指示意义,为今后在尼日利亚寻找伟晶岩型矿床具有重要的借鉴作用和推广意义。 展开更多
关键词 尼日利亚 伟晶岩 稀有金属矿 厚覆盖区 综合找矿
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薄基岩工作面覆岩破坏电性响应特征及动态监测技术
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作者 章俊 刘盛东 +3 位作者 杨彩 陈歌 方金伟 董亚 《煤炭学报》 北大核心 2025年第11期5068-5081,共14页
厚松散层薄基岩开采易导致工作面与松散含水层沟通,造成严重威胁煤矿生产安全的突水溃砂事故,亟需准确获取覆岩破坏发育情况。因此,以河南焦作矿区16041典型薄基岩工作面为研究对象,利用采动力学数值模拟、电法相似物理模拟与现场监测,... 厚松散层薄基岩开采易导致工作面与松散含水层沟通,造成严重威胁煤矿生产安全的突水溃砂事故,亟需准确获取覆岩破坏发育情况。因此,以河南焦作矿区16041典型薄基岩工作面为研究对象,利用采动力学数值模拟、电法相似物理模拟与现场监测,开展薄基岩工作面覆岩破坏电性响应特征及动态监测技术研究。采动力学数值模拟和电法相似物理模拟结果清晰呈现了垮落带、导水裂隙带发育规律及典型响应特征。现场监测首先采用井下三维并行电法技术获取工作面基岩厚度三维空间分布形态,指导监测孔选址于停采线附近;进而利用并行电法远程监测系统,实现激励电场与自然电场的主被动地电参数同步采集。面对监测钻孔在基岩界面附近成孔性差导致监测高度不足的问题,提出融合超前探的视电阻率变化率动态成像技术,将有效监测高度延拓至75 m,突破钻孔物理盲区限制,并通过全空间反演交叉验证可靠性。现场监测结果表明:垮落带于随采监测中期压实稳定,实测高度18.5 m,止于二_1煤层顶板上方砂质泥岩层内;导水裂隙带随开采推进持续向上扩展,后期达最大高度46 m,贯穿整个薄基岩层并延伸至第四系松散黏土层底部,可能形成直接沟通含水层的突水风险通道。厚松散层薄基岩覆岩采动破坏电性演化特征表现为,覆岩破坏的超前损伤可造成电场分布改变,回采位置刚触及电法监测区域时(电法监测区未有明显的覆岩破坏),视电阻率呈现整体升高;强扰动区对应于垮落带,视电阻率变化最大,其呈现出中期稳定的特征;弱扰动区对应于导水裂隙带,视电阻率变化弱于垮落带,其发育范围清晰,发育过程呈现后期稳定的情况,符合采动覆岩破坏中期垮落压实稳定、后期导裂向上扩展的阶段性规律。构建的“采前静态探测(三维电法查明基岩厚度)-采中动态监测(钻孔超前探测延拓盲区)”技术模式,可解决薄基岩工作面覆岩破坏监测现场难题,实践证实该模式能够有效揭示垮落带与导水裂隙带的发育高度、空间形态特征,并有助于评估潜在的突水风险,为华东地区类似水文地质条件煤矿防治水及安全回采提供了关键技术支撑。 展开更多
关键词 厚松散层薄基岩 覆岩破坏 电性响应 动态监测 突水溃砂风险
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古河槽深厚覆盖层渗流-潜蚀耦合试验及3D数值模拟研究
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作者 周伟 王婷 +2 位作者 张博 何亚宁 杨莹 《西北水电》 2025年第2期94-106,共13页
深厚覆盖层内大量的堆积散粒体中渗流-潜蚀问题非常突出,严重限制了水电工程的选址、施工与安全运营。然而,目前对覆盖层土体的渗流-潜蚀演化性态认识不足,对防渗墙局部失效情况下的潜蚀发展机制研究不够充分。为了研究深厚覆盖层土体... 深厚覆盖层内大量的堆积散粒体中渗流-潜蚀问题非常突出,严重限制了水电工程的选址、施工与安全运营。然而,目前对覆盖层土体的渗流-潜蚀演化性态认识不足,对防渗墙局部失效情况下的潜蚀发展机制研究不够充分。为了研究深厚覆盖层土体的渗流-潜蚀问题对实际工程的影响,以位于西藏自治区易贡藏布江下游的某水电站为研究对象,其右岸存在埋藏深厚的冰水堆积物(Q_(3)^(fgl))透水层,对右岸存在绕坝渗漏及潜蚀问题进行研究,基于自行研制的覆盖层大型土体渗流-潜蚀耦合实验仪,揭示了渗流-潜蚀过程中细粒流失的动态演化过程,建立了Q_(3)^(fgl)透水层渗流-潜蚀本构关系,采用有限元方法分析了帷幕有局部缺陷条件下的渗流场、潜蚀范围及渗漏量的发展过程。研究成果对深厚覆盖层坝址区库坝渗漏定量化研究及长期稳定性具有重要意义。 展开更多
关键词 深厚覆盖层 渗流-潜蚀 冰水堆积物 渗漏量
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巨厚覆岩诱导的采动效应及冲击地压发生机制 被引量:5
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作者 唐忠义 王睿智 +6 位作者 王桂峰 闫立恒 曹安业 张惟昭 李宏维 范志强 冯淦 《采矿与安全工程学报》 北大核心 2025年第1期117-125,共9页
从高家堡煤矿盘区开采期间微震活动、地表岩移规律、CT反演采动应力等角度,研究巨厚覆岩关键层下的采动效应,分析巨厚关键层采动诱冲的动静载力源。结合数值模拟,分析采动应力和构造对巷道冲击临近条件的影响,研究巨厚覆岩关键层下冲击... 从高家堡煤矿盘区开采期间微震活动、地表岩移规律、CT反演采动应力等角度,研究巨厚覆岩关键层下的采动效应,分析巨厚关键层采动诱冲的动静载力源。结合数值模拟,分析采动应力和构造对巷道冲击临近条件的影响,研究巨厚覆岩关键层下冲击地压发生机制。研究表明:巨厚坚硬岩层长期悬跨是导致工作面冲击地压灾害发生的主导因素;随着开采区域面积的逐渐增大,各个顺序回采工作面的煤体应力逐渐升高,尤其是褶曲附近煤体应力增大更为突出;在高静载应力作用下,回采过程中的矿震对围岩应力环境产生较小动载扰动时,就会存在动静载叠加诱发冲击的可能性;细观模拟发现越高的静载应力水平,巷道发生破坏的动载临界条件越低;垂直应力和构造水平应力增大时,较小的动载强度即可诱发巷道瞬间发生冲击破坏,且冲击破坏程度随着动载强度升高而增大。研究成果对指导类似条件下的冲击地压防治和矿井安全生产具有重要意义。 展开更多
关键词 冲击地压 微震活动 巨厚覆岩 采动效应 动静载力源
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