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题名直角梯形巷道围岩应力非对称特征数值模拟研究
被引量：9
- 1
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作者
陈新年
熊咸玉
王景春
沈攀
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机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
陕西省高速公路建设集团公司
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出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期57-62,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11872299)
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文摘
针对石炭井二矿区倾斜煤层直角梯形巷道围岩出现非对称变形破坏,给巷道的稳定性控制和支护带来很大困难的问题,采用数值模拟方法,对该矿区巷道垂直应力、水平应力及水平位移进行了系统分析研究,给出了倾斜煤层直角梯形巷道围岩应力的分布规律及破坏特征。研究结果表明:巷道两帮、顶板及尖角处均呈现明显的非对称应力集中现象,主要表现为两帮应力集中峰值和距帮部侧壁的距离差异明显,并随着倾角和地应力增大而增大,当倾角为18°～27°,低帮应力集中峰值为高帮的1.07～1.33倍,高帮到巷道帮部侧壁的距离比低帮大1.26～3.79 m。其次沿煤层倾角相同方向对称的两尖角处表现为明显的压应力区,而相反方向两尖角处则表现为明显的拉应力区,且压应力和拉应力的最大值均出现在巷道顶板的两尖角处,其破坏特征表现为低帮一侧及底板严重的变形破坏。
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关键词
倾斜煤层
直角梯形巷道
非对称特征
围岩应力
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Keywords
inclined coal seam
right angle trapezoid roadway
asymmetric characteristics
surrounding rock stress
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分类号
TD322
[矿业工程—矿井建设]
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题名倾斜煤层直角梯形巷道支护参数优化的数值模拟研究
被引量：1
- 2
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作者
李昊
李娅琪
郑鑫健
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机构
华北科技学院安全工程学院
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出处
《煤炭与化工》
CAS
2023年第4期5-9,13,共6页
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基金
河北省自然科学基金面上项目(E2021508011)
河北省高等学校科学技术研究“青年拔尖人才”计划项目(BJ2020208)。
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文摘
倾斜煤层由于其特殊的地层特性,所开采巷道的围岩应力呈现出非对称特征,使得倾斜煤层巷道支护难度高于水平煤层。为了解决严重影响巷道稳定的不平衡应力以及原有支护过剩等问题,以山西黄岩汇5301工作面为实例,通过数值模拟软件FLAC3D分析不同锚索排布、角度、顶锚杆数量条件下的直角梯形巷道的围岩应力,确定最优支护参数。结果表明,当锚索呈“3-3-3”排布且垂直于巷道顶板,顶锚杆数量为6时,数值模拟效果最优,同时根据现场矿压观测结果,优化后的支护参数可以有效保障直角梯形巷道的稳定性。
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关键词
倾斜煤层
直角梯形巷道
数值模拟
锚索排布
锚索角度
顶锚杆数量
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Keywords
inclined coal seam
right angle trapezoid roadway
numerical simulation
arrangement of anchor cables
anchor cable angle
number of roof bolt
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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题名缓倾斜煤层直角梯形巷道支护技术
被引量：10
- 3
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作者
熊咸玉
戴俊
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机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S01期110-118,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51174159,59974019)
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文摘
缓倾斜煤层巷道在倾角和多种地质条件共同作用下变形破坏的形式较为复杂,给巷道围岩的稳定性控制带来很大的问题,巷道开挖后的变形破坏呈现非对称特征,缺乏针对性强的支护措施。为了安全经济地开采缓倾斜煤层,以宁煤集团石炭井二矿区实际工程为例,采用数值模拟、室内相似模型试验以及现场监测的方法对缓倾斜煤层巷道围岩分布规律及支护技术进行研究,结果表明:缓倾斜煤层巷道围岩应力分布呈现非对称特征,低帮的应力集中大小以及范围明显大于高帮,且低帮应力集中区到巷道帮侧的距离大于高帮。倾角越大,两帮的应力集中差异越明显,低帮应力集中区到两帮的距离大小值比高帮越大。巷道高帮顶角以及低帮底角呈现为压应力区,其他两边角表现为明显的拉应力区。在非对称应力作用下,巷道围岩呈现非对称变形破坏特征。根据缓倾斜煤层巷道应力-变形非对称特征,提出了支护设计的原理,对巷道围岩进行了支护方案设计。在巷道支护后,巷道围岩竖向、水平非对称应力分布特征得到明显改善,其竖向应力明显向巷道中部转移,各边角处应力集中差异明显减小,顶板最大沉降量由支护前的217 mm降低到65.3 mm,巷道两帮收敛由支护前的194.5 mm降低到74.4 mm。通过工程实际验证,有效地控制围岩稳定性。
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关键词
缓倾斜煤层
直角梯形巷道
非对称支护
数值模拟
现场实测
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Keywords
gently inclined coal seam
right angle trapezoidal roadway
asymmetric support
numerical simulation
field monitoring
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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题名石炭井二矿倾斜煤层巷道支护技术研究
被引量：8
- 4
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作者
沈攀
陈新年
熊咸玉
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机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
中国建筑西南勘察设计研究院有限公司
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出处
《中国矿业》
北大核心
2020年第4期79-83,共5页
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基金
国家自然科学基金项目资助(编号:11872299)。
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文摘
针对倾斜煤层巷道围岩应力分布复杂多变、常规支护方案效果欠佳的问题,结合石炭井二矿具体工程背景,采用理论分析、数值模拟以及现场监测的手段,对倾斜煤层直角梯形巷道支护技术进行了系统研究。研究结果表明:倾斜煤层直角梯形巷道顶底板竖向应力向低帮侧偏斜,水平应力在巷道尖角处集中,在顶板两侧尖角处表现得尤为突出。根据这种特征提出了具有针对性的非对称支护方案,并进行了数值模拟分析,支护后围岩应力非对称分布特征得到明显改善,变形量大大减小。现场实施监测表明该方案能有效控制倾斜煤层直角梯形巷道的非对称变形破坏,根据巷道围岩应力非对称分布规律提出针对性的支护方案对倾斜煤层巷道围岩稳定性控制具有重要作用。
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关键词
倾斜煤层
直角梯形巷道
围岩应力分布
非对称支护
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Keywords
inclined coal seam
right angle trapezoidal roadway
surrounding rock stress distribution
asymmetric support
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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题名深井直角梯形回采巷道变形破坏规律与控制技术
被引量：5
- 5
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作者
马杰阳
张雷
屠世浩
屠洪盛
刘迅
苗凯军
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机构
中国矿业大学矿业工程学院
江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿
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出处
《采矿与安全工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第1期82-90,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(51874281)
国家自然科学基金青年科学基金项目(52004270)。
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文摘
深井倾斜煤层巷道沿顶板掘进形成的断面为直角梯形,针对该类巷道回采过程中的围岩非对称变形和控制问题,以74104工作面直角梯形巷道为工程背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟的方法对深井采动影响下直角梯形巷道的变形破坏规律与控制技术进行研究。研究表明:非对称变形破坏主要表现在高低帮变形非对称、高低帮煤壁上下部变形破坏非对称和顶底板变形沿巷道中线非对称3方面,直角梯形巷道的典型破坏方式为高帮上部滑移;采动导致的非对称应力是巷道非对称变形的直接原因,A区(高帮侧采空+低帮侧采动)直角梯形巷道高低帮应力差异可达18.59 MPa,高低帮应力差异与巷道非对称变形呈正相关;直角梯形巷道顶板最大下沉位置向高帮侧偏移,底板最大底鼓位置向低帮侧偏移,高帮变形量显著大于低帮,变形控制重点为高帮侧煤柱;提出“联合支护+高帮补强+低帮卸压”的巷道围岩控制方法满足安全生产要求,现场应用效果较好。
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关键词
深井
直角梯形巷道
非对称变形
围岩控制
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Keywords
deep mine
right-angle trapezoidal roadway
asymmetric deformation
surrounding rock control
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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