复杂地质条件下煤层顶板“O-X”型破断及矿压显现规律

采矿与安全工程学报 ›› 2015, Vol. 32 ›› Issue (5): 793-800.

复杂地质条件下煤层顶板“O-X”型破断及矿压显现规律

1．东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳 110004；2．山东黄金集团有限公司，山东济南 250101； 3．黑龙江科技大学黑龙江省普通高等学校采矿工程重点实验室，黑龙江哈尔滨 150022

收稿日期:2014-04-21 出版日期:2015-09-15 发布日期:2019-09-02
作者简介:刘洪磊(1981—)，男，山东省枣庄市人，博士，从事矿山岩石力学方面的研究。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB227902)；国家自然科学基金项目(51404067)；中央高校基本科研业务费项目 (N130401005)；高等学校博士学科点基金项目(20120042120053)；中国博士后科学基金项目(2013M530326)

“O-X” failure pattern of roof and strata-pressure behavior under complex geological conditions

Received:2014-04-21 Online:2015-09-15 Published:2019-09-02

摘要/Abstract

摘要： 以北京大安山煤矿为研究背景，采用现场监测、理论分析、数值模拟等方法，对大安山煤矿煤层矿压显现及顶板“O-X”型破坏规律进行研究。通过地压监测系统研究了大安山煤矿轴13 槽顶板垮落及矿压显现规律；根据现场实测数据建立数值模型，研究开采过程中顶板塑性区形成、演化及破断规律。结果表明，工作面中部支架阻力要明显大于上部和下部。来压时刻，回风巷、运输巷工作面前方压力增高的范围平均值分别为12.17 m 和9.46 m，压力平均峰值分别为24 MPa 和23.57 MPa，且通过模拟分析得到了采空区顶板“O-X”型破断规律。模拟结果所得的初次来压、周期来压步距与现场监测结果基本一致。

关键词: 顶板破坏, 现场监测, 矿压显现规律, 数值模拟

Abstract: In this paper, on-site monitoring, theoretical analysis and numerical simulation were used to study the strata pressure behavior and “O-X” failure law of roof under complex geological conditions in Da’anshan coal mine. Roof caving characteristic and strata pressure behavior in No.13 coal face of Da’anshan coal mine were studied through ground pressure monitoring system. Additionally, based on the field monitoring data, numerical model was established to study the formation, evolution and fracturing law of roof plastic zone during mining process. The results show that the support resistance in the middle of working face is significantly greater than those in the upper and lower parts. During the weighting period, the average length of stress concentration in the gateways is 12.17 m and 9.46 m respectively ahead of the face, and the corresponding maximum pressure is 24 MPa and 23.57 MPa respectively. In addition, the“O-X”fracture structure was obtained through numerical simulation and theoretical analysis. The first weighting and periodic weighting steps obtained by numerical simulation are basically consistent with the on-site monitoring.

Key words: roof breakage, on-site monitoring, strata pressure behavior, numerical simulation

刘洪磊，杨天鸿，张鹏海，李杨，秦涛，于庆磊. 复杂地质条件下煤层顶板“O-X”型破断及矿压显现规律[J]. 采矿与安全工程学报, 2015, 32(5): 793-800.

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