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。     

综放采场围岩复合结构力学模型及其控制研究

根据综放采场顶煤冒放形式和顶板移动结构,提出5种煤岩复合结构,研究了其形成条件,并建立了相应的力学模型:拱—拱组合模型、拱—砌体梁组合模型、拱—传递岩梁组合模型、台阶悬臂—砌体梁组合力学模型、台阶悬臂—悬臂梁组合力学模型,并由此推导其控制方程,计算支架载荷;针对不同顶板、煤层条件,运用相应力学模型分析支架—围岩关系,计算综放工作面支架载荷,确定综放采场支架合理工作阻力,从而有效控制综放采场围岩;通过对10个不同条件综放工作面支架载荷的计算与实测比较,计算值的安全系数为1.06,表明根据综放采场围岩组合结构力学模型计算支架载荷比简化的岩重计算更为合理,从而为综放采场围岩控制提供了理论基础。通过一个工程实例详细阐述了根据综放采场煤岩结构为学模型计算支架载荷的方法。图5,表2,参10。     

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。     

基本顶破断失稳在急斜煤层放顶煤开采中的作用

为研究急斜煤层水平分段放顶煤开采过程中基本顶破坏活动对工作面的影响，根据急斜煤层基本顶具有倾斜狭长板的特点，运用弹性薄板理论对基本顶岩层进行了拉应力分析，得出了顶板破断的判别准则，建立了基本顶初次破断后形成的“铰接结构”的力学模型。通过分析结构滑落失稳和回转失稳的力学条件，指出危险点是上铰接点。研究表明急斜放顶煤开采围岩结构虽然与缓斜煤层长壁放顶煤不同，基本顶（老顶）和直接顶只是在工作面的一侧，但仍然不能忽视它对工作面矿山压力显现的影响。铰接结构的上铰接点是岩层控制的关键点，这为现场实施充填以防止基本顶失稳的动力作用，提供了理论依据。     

基本顶破断失稳在急斜煤层放顶煤开采中的作用

为研究急斜煤层水平分段放顶煤开采过程中基本顶破坏活动对工作面的影响，根据急斜煤层基本顶具有倾斜狭长板的特点，运用弹性薄板理论对基本顶岩层进行了拉应力分析，得出了顶板破断的判别准则，建立了基本顶初次破断后形成的“铰接结构”的力学模型。通过分析结构滑落失稳和回转失稳的力学条件，指出危险点是上铰接点。研究表明急斜放顶煤开采围岩结构虽然与缓斜煤层长壁放顶煤不同，基本项（老顶）和直接项只是在工作面的一侧，但仍然不能忽视它对工作面矿山压力显现的影响。铰接结构的上铰接点是岩层控制的关键点，这为现场实施充填阻防止基本项失稳的动力作用，提供了理论依据。     

综放开采顶煤与覆岩力链结构及演化光弹试验研究

综放开采过程中顶煤和覆岩由连续向非连续和散体介质状态转变,描述矿压在断裂覆岩和碎裂顶煤中的形成、传递方式和作用机理是综放开采矿压理论研究的难点.基于光弹试验原理,借助散体介质双轴加载双向流动光弹试验装置,对综放开采过程中散体顶煤与非连续覆岩关键层中力链网络结构及演化特征进行研究.研究发现:地层载荷在煤岩体中构成了错综复杂的弱-强力链网络.综放开采打破了初始力链网络结构的平衡,顶煤与覆岩中形成梁-拱复合力链拱结构,覆岩荷载以强力链形式传递到工作面前方煤体.随着工作面推进和顶煤放出,覆岩梁-拱力链网络不断扩展和演化,形成更大规模的力链拱结构.关键层弯曲、断裂和失稳运动,使工作面前方的强力链拱脚出现回缩现象,力链分布密度和强度增加,导致工作面来压现象.地层内水平力作用使顶煤与覆岩内的梁-拱力链结构效应较更加明显,整体拱结构形态愈加完整,强力链网络结构更加紧致,关键层断裂失稳时力链拱对工作面煤层的作用力更加显著.     

大同"两硬"条件综放开采合理支架架型的选择探讨

通过分析大同矿区“两硬”条件下（坚硬顶板、坚硬煤层）厚煤层综放开采时液压支架架型与顶煤回收率及顶板控制影响,提出在两硬条件原煤层放顶煤开采时,应考虑顶煤放煤参数和煤量的要求,在选择综放支架掩护梁角度时,要充分考虑放煤高度和支架顶梁长度、掩护梁长度、后部输送机宽度等,要考虑支架顶梁对顶梁的破坏作用和坚硬顶板的来压特点。对类似顶板条件下的综采开采有参考作用。     

综放工作面过风氧化带端面冒落机理研究与应用

本文根据平朔集团有限公司井工三矿生产技术条件,通过UDEC模拟计算分析可知:当综放面过风氧化带时,端面顶板冒落呈拱形,其前拱脚位于前方煤壁内,而后拱脚位于支架顶梁上;当对端面顶板注浆加固时,端面顶板呈固支梁结构;结合理论分析,提出了防止端面冒顶应采取的措施,确定了井工三矿综放面过风氧化带期间端面顶板加固厚度。     

微地震监测技术对塔山煤矿围岩运动规律的研究

本文探讨了采用高精度微地震监测技术，对大同塔山煤矿特厚煤层综放工作面开采过程中的围岩活动规律、煤岩层破裂和相关的应力场变化进行监测与分析，对回采过程中超前支承压力分布变化规律进行研究，并为推进特厚煤层放顶煤开采理论及技术的发展提供科学依据．     

梅河三井放顶煤综采覆岩破坏观测成果分析

本文针对梅河三井１１０７放顶煤综采区地质采矿条件．在采区开采后获得的实际观测资料基础上．进行理论分析．得到了综放采区冒落裂缝带最大高度的计算公式．     

采场上覆岩层结构理论及其新进展

回顾了采场上覆岩层结构理论的发展过程，介绍了平面结构模型各个发展阶段的主要学术观点及其新进展，重点阐述了采场上覆岩层结构的稳定性及综放采场顶板结构理论的研究现状，提出了大范围顶板控制问题如采动覆岩空间结构与应力场的动态关系、顶板的异常压力控制等问题，这些问题是今后采场矿压研究的重点，并介绍了这些方面的最新研究成果。     

综放工作面基本顶层位与极限跨距确定

为确定中煤平朔集团井工一矿4106综放工作面基本顶层位和极限跨距,考虑基本顶沉降值、采空区残留浮煤厚度、碎胀系数等因素,初步确定了采空区的冒落带理论高度;根据覆岩结构向高位转移后的平衡条件,判断顶板上方13.12 m以远的粗砂岩为基本顶1;根据组合梁等理论公式,计算了该工作面顶煤、直接顶、基本顶的载荷值,确定了顶煤、直接顶、基本顶的初次垮落步距、周期垮落步距,结果与矿压观测结果基本吻合。     

采空区覆岩失稳引发冲击性灾害机理

为了研究造成大面积顶板向采空区快速运动形成气体灾害的原因。通过采用对综放采场覆岩结构形成条件的分析和研究。提出了综放采场覆岩大、小结构的概念,分析了综放采场覆岩结构失稳的几种形式,对覆岩结构失稳引发冲击性灾害的机理进行了探讨,采场覆岩大结构的瞬时失稳是造成大面积顶板向采空区快速运动形成气体灾害的根本原因。该结论可以作为开采期间的地压控制和采空区回采结束后的安全封闭设计的依据和参考。     

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.     

采高及复合关键层效应对采场来压步距的影响

运用有限元数值分析方法,详细研究了采高变化及关键层复合效应对关键层破断,即采场来压步距的影响,并建立了相应的采场来压步距估算公式图６,表５,参４     

放顶煤采煤法覆岩运动规律初探

本文用相似材料模拟,现场实测等方法研究放顶煤开采覆岩活动规律。阐述了对采场矿压有明显影响的顶板构成及各自运动特点;提出了简单实用的顶板静压计算模型与方法。     

急斜放顶煤开采顶板卸载拱结构分析

运用弹性薄板理论对急斜煤层水平分段放顶煤开采基本顶岩层进行拉应力分析,得出了顶板破断的判别准则.依据判别准则实例验证了分段开采后暴露岩板所受荷载只是整个上覆岩层中的一部分,指出上覆层中存在卸载拱结构,正是结构体的存在承担了大部分上覆岩层荷载,直接影响了开采过程的矿压显现.通过对卸载拱影响因素的研究,指出卸载拱是顶板岩层中的一种动态扩展结构,当原有的拱式平衡被打破,拱结构朝顶板侧上移,并达到一种新的平衡态,因此其范围是不断扩展的一个"平衡-失稳-再平衡-再失稳"的动态扩展过程,也是造成工作面矿压显现的原因.     

浅埋缓倾斜薄层金属矿长壁开采顶板响应及力学分析

为研究长壁开采工艺在浅埋缓倾斜薄层金属矿开采过程中的适用性,以某金属矿赋存环境为背景,基于室内相似配比试验结果制备大尺寸地质力学模型,开展长壁回采工艺下浅埋采场相似物理模型试验。试验结果表明:顶板初次断裂步距为32 m,回采前24 m采场顶板较稳定;24~32 m回采过程中,每次回采沉降值以4倍左右速率增大;采场顶板长度接近初次断裂步距时,回采中顶板沉降量增大,且回采结束后顶板沉降响应明显。引入简支梁力学分析模型,基于弹性力学理论分析顶板采动响应特征规律,结合岩梁参数,简支梁弹性力学得到的顶板初次断裂步距为36.2 m,相似模型试验与力学分析结果较吻合。