综放工作面岩层控制

在大量现场实测、相似模拟、数据模拟及理论分析的基础上,提出了“砌体梁”与“半拱”式结构相结合而构成综放采场覆岩结构的基本形式。考虑到直接顶、顶煤的变形破坏特性以及小结构的影响,建立了综放采场围岩结构模型,可对综放开采的矿山压力现象合理的解释,并为支架的选型设计和矿山压力控制提供了依据。     

综放工作面直接顶稳定性研究及控制实践

通过大量现场实测与系统的理论分析指出，“砌体梁”与“半拱”式结构相结合共同构成综放采场覆岩结构的基本形式．在此基础上，对上位直接顶中“半拱”结构的３种形式进行了分析，建立了相应的力学模型，对其平衡条件、失稳机理以及与砌体梁结构的相互作用关系进行了分析，从而形成了综放开采直接顶稳定性控制的基本理论和方法．最后介绍了综放开采的矿压控制实践．图４，表２，参４．     

坚硬顶板综放采场台阶式悬梁结构控制及其数值分析

通过对岩层移动的现场观测和相似模拟,提出了综放采场坚硬顶板的台阶式悬梁结构,建立了相应的数值模型和力学模型,运用有限元法分析了坚硬顶板条件下支承压力对硬煤的压裂效应,依此确定坚硬顶板的最佳预处理步距和液压支架合理工作阻力;并根据力学模型对顶板台阶式悬梁破断瞬态平衡条件及其与液压支架的相互作用关系进行了理论分析,从而形成了硬顶煤、坚硬顶板条件下综放采场围岩控制的基本理论和方法,实现了提高硬顶煤冒放性和回收率的安全、高产高效开采;最后,以一个工程实例佐证了其对坚硬顶板的有效控制 图5,表4,参10     

急倾斜水平分段综放面强矿压致灾机理及其防治

急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的强矿压致灾日益突出,严重制约矿井的安全生产。以乌东煤矿北采区45#特厚煤层为研究背景,构建物理相似模型,揭示了采场覆岩垮冒结构特征,理论分析综放面覆岩应力传递特征;通过FLAC3D软件建立三维数值计算模型,分析了急倾斜特厚煤层水平分段综放开采后覆岩的应力场及塑性区的变化特征。结果表明:急斜煤层赋存环境复杂,顶板不易垮落,易在采空区形成悬空顶板;+600水平分段煤层开采后,覆岩应力重新分布,在+575水平工作面沿煤层倾向距顶板巷6～45 m的采场煤岩体内,形成轮廓为"三角形"的应力集中区;随开采水平不断向深部延伸,应力集中程度不断增加,矿压显现也随之增剧。针对覆岩垮冒结构及应力特征,进行超前预裂爆破弱化技术,综放工作面支架压力和电磁辐射监测表明:支架压力下降了5～10 MPa,煤岩体平均电磁辐射强度由35.5 mV下降为14.4 mV,明显减缓了工作面强矿压显现,实现了安全生产。这对类似矿井安全开采提供了值得借鉴依据。     

大采高综采工作面矿压观测及其显现规律研究

介绍了大采高综采工作面的矿压观测方法,通过现场矿压观测成果,对大采高综采工作面矿压显现特征及其规律进行了详细分析,建立了大采高综采工作面力学模型,并对工作面顶板分类和支架选型的合理性作了初步研究。结果表明:大采高综采工作面采场来压动载系数小,无冲击载荷;直接顶来压明显但不强烈;支架控制岩层层位高;采场支架以静载为主,静载计算力学模型可以满足顶板控制要求。     

大采高工作面等效直接顶与顶板结构研究

在现场实测统计分析的基础上,通过模拟实验和数值计算,揭示了大采高工作面直接顶变厚和覆岩结构铰接点上移的机理,给出了"等效直接顶"的定义。研究得出浅埋煤层大采高工作面顶板结构主要表现为双关键层结构,下组关键层为"高位台阶岩梁"结构,上组关键层为"短砌体梁"结构,工作面来压将出现大小周期来压现象。等效直接顶的破断为上部拉破断下部剪破断,等效直接顶的重量是工作面支架载荷的主要来源。大采高工作面支架初撑力应大于等效直接顶的重量,支架工作阻力主要由等效直接顶重量构成,占77%,支架额定工作阻力约为初撑力的1.3倍。     

深厚表土综放面支架载荷时间效应实测研究

结合巨野煤田综放面停产期间压架灾害防治问题,通过对停产期间支架工作阻力进行实测,分析深厚表土综放面支架载荷时间效应及产生机制.结果表明:停产期间支架载荷具有明显的时间效应,并经历与来压时类似的"升高-达到峰值-下降"过程.实体侧支架载荷时间效应更为显著,支架后柱载荷时间效应相对均衡,支架载荷达到峰值的时间不同步,但峰值趋于一致.支架后柱工作阻力明显增大是顶板来压的一种前兆,可作为工作面顶板来压超前预报的指标.支架载荷时间效应产生机制在于,厚表土层载荷促使高位岩梁逐步压迫低位岩梁结构块旋转,间接造成顶煤下沉量和支架受力增大.最后,提出了支架载荷时间效应控制对策,并进行了工程应用.实践表明,通过选择停产时机,控制停产时间和利用支架活柱"下缩让压"特性,可有效控制支架载荷时间效应的危害.研究结果对采煤工作面顶板控制设计及安全管理具有重要意义.     

基于数值模拟的综放工作面覆岩活动规律分析

为研究昌恒煤矿9101综放工作面覆岩活动规律,首先运用数值模拟方法分析了基本顶初次来压及周期来压期间岩移特征,结果显示该工作面直接顶垮落前形成桥式半拱结构及基本顶断裂时形成砌体梁结构,并且分析了采场超前支承压力分布规律。另外计算了初次来压前后直接顶与基本顶的厚度,并对基本顶来压期间结构特征简要分析,据此计算出放顶煤支架合理的支护强度。     

“两硬”综放面煤岩冒放规律及控制研究

以深基点观测为主,系统研究了“两硬”综放面在实施预处理的情况下顶煤板的冒放规律及冒放结构,依此建立了老顶破断时的悬臂式力学模型,运用瞬间暂时平衡理论,推导了老顶来压的支架载荷估算公式,为“两硬”综放面的煤岩冒放控制提供了理论依据。     

坚硬顶板大采高综采面支架合理工作阻力研究

基于同煤集团晋华宫矿8210工作面条件,采用理论分析与现场实测相结合的方法,对坚硬顶板大采高综采面支架工作阻力确定方法进行了深入研究,结果表明:坚硬顶板大采高综采面顶板易形成"坚硬-坚硬型"双岩梁结构,支架合理工作阻力应能同时满足对下位岩梁的"限定变形"和上位岩梁的"给定变形"的控制要求,由此计算8210工作面强制放顶前后支架工作阻力分别为18 000,11 000 kN,确定ZZ13000/28/60型支架为工作面支架,实现了坚硬顶板厚煤层的安全高效开采。     

厚煤层放顶煤长壁工作面矿压研究

本文在分别采用长顶梁及短顶梁两种掩护支架的两个工作面开采试验的基础上对厚约6m的长壁放顶煤回采时上覆岩层及顶煤活动规律,支架受载及合理架型作出分析,认为放顶煤工作面支架截荷并不高于类似条件下小采高的分层工作面。长顶梁支架适用于顶煤较硬的条件,若采用超前工作面平行煤壁深孔注水可降低煤体强度,增加顶煤放出率。试验中观测到上覆竖硬岩层超前工作面断裂迫使顶煤于工作面前8m处就开始产生斜向断裂裂缝,并逐渐扩展,加密而降低其刚度。因此,放顶煤工作面支架实际处于工作面前方煤体及后方岩石支承的上覆台阶错动的平衡岩石块梁结构的掩护下,其截荷主要为顶煤及下覆破碎直接顶的重量。图7,表5,参3.     

坚硬煤层综放开采支架-围岩关系特点分析

实践表明,坚硬特厚煤层综放工作面的支架载荷及其波动较大,周期来压明显且存在大压、小压现象,来大压时有时还非常剧烈。这与一般的松软或中硬特厚煤层综放工作面有着明显的差别。文中对此进行了系统总结。分析认为,坚硬煤层综放工作面存在剧烈矿压显现的根本原因是顶煤传递顶板压力的能力较强,以及顶板存在的大、小结构的特征。     

亭南煤矿101综放面瓦斯运移及顶煤活动特征

含瓦斯煤层开采使工作面煤壁前方煤体及顶煤乃至顶板的原生结构遭到破坏,顶煤从煤壁前方始动点开始运移至放煤口经历了复杂的过程,煤岩体中的孔隙率也随之发生变化,致使煤岩体中瓦斯的赋存状态和运移形态亦相应发生变化,分析其变形特征可更好的认识放煤规律及煤体瓦斯运移特性。本文根据亭南煤矿101综放面的矿压观测和瓦斯监测结果,得出了综放面围岩移动影响下的采场瓦斯涌出特征,为有效地指导含瓦斯特厚煤层的综放开采,防治瓦斯事故以及合理抽取利用瓦斯资源提供了理论依据和技术支持。     

综放全厚开采20 m特厚中硬煤层数值模拟研究

针对酸刺沟煤矿6-1号煤层的具体条件,基于矿山压力对顶煤的压裂作用,运用数值模拟方法系统研究了综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的合理工作面长度和工艺参数。主要结论有:工作面前支承压力峰值随工作面推进距离增大而变化;工作面前支承压力峰值随工作面长度的增加而增大;顶煤破坏系数随工作面推进距离和工作面长度的增加而变化。考虑矿山压力对顶煤的压裂作用,20m特厚中硬煤层综放工作面的长度应大于300 m;建议综放全厚开采20 m特厚中硬煤层的底层工作面应采用4.5 m的大采高;支架合力作用点位置和支架阻力对顶煤压裂和支护系统的稳定性起着十分重要的作用;给出了合理的开采工艺参数及其匹配。     

较厚煤层综采放顶煤工艺的探讨

该文通过对朱仙庄煤矿II865工作面低位综采放顶煤工艺的分析和研究,倾斜煤层坚硬顶板较薄厚煤层采用低位综采放顶煤工艺,使该工作面实现了稳产和高产。     

兴泰煤矿二1煤层坚硬顶煤预裂爆破技术

 急倾斜坚硬厚煤层的开采方法是采矿技术所面临的难题之一。由于急倾斜坚硬厚煤层矿山压力显现不清楚,煤层顶板管理复杂,顶板事故多,回采率低等诸多因素的存在,使得矿井生产能力的提升及经济效益的提高受到束缚。兴泰煤矿二₁煤层具有煤质坚硬、倾角大、瓦斯高、煤层厚等显著特点。因此,提高坚硬顶煤的冒放性是兴泰煤矿放顶煤开采所面临的主要技术难题。本文在对坚硬顶煤破碎特点分析的基础上,结合兴泰煤矿二₁煤层工程地质条件,提出了提高二₁煤层坚硬顶煤冒放性的主要技术措施及三种预裂爆破方案。通过现场试验,成功的解决了二₁煤层坚硬顶煤难以放出的问题,取得了预期的效果。实现了急倾斜坚硬厚煤层放顶煤开采技术的突破,对中国急倾斜坚硬厚煤层的开采具有指导意义。     

两硬条件综放矿压的实验研究

在忻州窑矿１１号、１２号煤层合并层赋存条件下,对坚硬顶板、坚硬煤层赋存条件下的综放矿压进行相似材料模拟实验研究,为该特殊条件下的顶板管理提供了理论基础,同时指出必须对顶煤采取预破碎处理措施,且上位顶煤是处理的重点。     

综放面沿空掘巷窄煤柱宽度及巷道支护参数研究

针对淮南新区13#煤层,应用FLAC软件模拟综放面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移量的大小,并结合"软"、"中硬偏软"两个具有代表性的煤巷进行的工业性试验,进一步总结出这类煤层综放面沿空掘巷时需留设的最佳煤柱宽度及特殊的支护手段,对这类巷道的锚杆支护技术有参考价值.     

深部综采面侧向支承压力监测研究

为了获得回采期间厚煤层综放工作面侧向支承压力分布情况,基于回采工作面矿山压力理论,通过在回采工作面轨道顺槽外侧煤体中布置钻孔应力计,对回采期间及顶板垮落后巷帮受力进行监测,进而摸清工作面侧向支承压力的分布规律,为工作面区段煤柱留设提供依据。